在电子制造领域，任何PCBA的失效都可能导致整个电子设备功能异常甚至完全瘫痪。作为SMT贴片加工的核心环节，PCBA失效分析通过系统化的方法定位故障原因，提出改进方案，对提升产品可靠性至关重要。
什么是PCBA失效分析？
PCBA失效分析是通过一系列系统化的检测手段和方法，找出PCBA失效的根本原因的过程。当产品丧失规定的功能时，我们称之为“失效”，而失效分析则是通过专业技术手段判断失效模式，查找失效原因和机理，提出预防对策的技术活动。在1943科技，我们遵循 “由表及里、先简后繁” 的原则进行失效分析，从外部诱发因素和失效表现形式入手，进而研究更隐蔽的内在因素，确保找出问题的真正根源。
常见的PCBA失效模式及成因
1. 焊点失效
焊点失效是PCBA最常见的失效形式之一，主要包括虚焊、冷焊、焊锡桥连和焊点疲劳等问题。这些失效通常由焊接温度不当、焊锡量不足或温度循环应力导致。 焊点疲劳是尤为常见的现象，由于PCBA包含多种材料（如玻璃纤维层压材料、陶瓷、聚合物、焊料等），各材料的热膨胀系数不同，在热循环过程中会产生不均匀膨胀，最终导致焊点开裂。
2. PCB本身失效
- 焊盘/导线腐蚀：通常由环境湿度高、腐蚀性气体或助焊剂残留未清理干净引起
- 基材开裂/分层：焊接温度超过基材耐温极限、机械应力或湿热循环老化导致
- 过孔失效：过孔电镀不良（空洞、镀层太薄）或热应力导致镀层脱落
3. 元器件损坏
静电放电（ESD）损坏敏感器件、过电压/过电流冲击以及高温老化导致的散热不良都可能引起元器件损坏。其中，镍腐蚀是导致元器件脱落的重要原因，它阻碍了焊锡与镍层形成有效的冶金结合。
PCBA失效分析的专业流程
第一阶段：失效背景调查与初步分析
首先，我们的工程师会详细记录失效症状、失效环境（温度、湿度、是否受外力）和失效时间，对失效PCBA进行初步功能测试，确定失效部位范围。
第二阶段：非破坏性检测
- 外观检查：通过肉眼或光学显微镜（10-100倍）观察有无物理损伤、焊点质量问题及元器件异常
- X射线检测：观察BGA、CSP等底部焊点的焊接质量，以及多层板内部过孔/导线状态
- 红外热像仪：检测工作时的异常发热点，定位短路元件或接触不良部位
- 超声扫描（C-SAM）：检测PCB基材分层、元器件内部空洞等缺陷
第三阶段：破坏性检测（必要时）
当非破坏性检测无法确定原因时，我们可能会进行：
- 截面分析：将PCB/元器件切片，观察内部结构如镀层厚度、裂纹深度
- 焊点剥离分析：对可疑焊点进行机械剥离，观察焊锡与焊盘的结合状态
- 化学分析：通过能谱仪（EDS）分析腐蚀物成分，判断腐蚀原因
第四阶段：模拟验证与原因总结
通过复现失效条件（如温度循环、振动、电压冲击），确认是否会导致相同失效，最终明确失效的根本原因，并提出针对性改进措施。
1943科技失效分析的专业设备与技术优势
在1943科技，我们配备了一系列先进的失效分析设备：
- 光学显微镜系统用于观察焊点外观、PCB表面腐蚀和元器件损坏
- 高精度X射线检测仪用于检测BGA/CSP焊点质量和多层板内部结构
- 扫描电镜（SEM）配合EDS进行微观结构观察和成分分析
- 红外热像仪系统实时监测温度分布
- 金相显微镜进行PCB/焊点截面分析和镀层厚度测量
我们的技术团队不仅精通分析设备操作，更具备深厚的电子制造背景，能够将分析结果转化为实际的生产工艺改进建议。
失效分析的价值与意义
对于电子制造企业而言，投入资源进行PCBA失效分析可以带来多重价值：
- 减少和预防同类失效现象重复发生，直接提升产品质量和竞争力
- 为事故责任认定提供科学依据，帮助企业明确责任边界
- 为企业技术开发、技术改造提供信息，增加产品技术含量，获得更大经济效益
- 降低售后维修成本和品牌声誉风险，避免批量性质量事故的发生
预防优于治疗：通过可靠性测试降低失效风险
在1943科技，我们坚信“预防优于治疗”。为此，我们建立了一套完整的PCBA可靠性测试体系，尽可能在产品出厂前发现潜在问题：
- ICT测试：检查元器件焊接情况、电路通断及电气参数
- FCT测试：模拟用户输入输出，进行软硬件联调，确保功能正常
- 环境适应性测试：模拟高温高湿、振动、跌落等极端条件
- 老化测试：长时间通电模拟用户使用，提前发现早期失效
结语
PCBA失效分析是电子制造质量保证体系中的重要环节，也是1943科技为客户提供高质量SMT贴片加工服务的技术保障。通过系统化的分析方法和专业的技术团队，我们能够快速准确地定位故障根源，提出有效的改进措施，帮助客户提升产品可靠性，降低质量风险。无论是面对常见的焊点失效，还是复杂的层间短路问题，1943科技都拥有相应的分析能力和解决方案。我们期待与更多客户合作，共同提升电子产品的质量与可靠性。
2024-04-26
