一文讀懂PCBA的故障分析

一、概述現(xiàn)代電子裝聯(lián)工藝

主要是以PCBA為對(duì)象展開的，因此，電子裝聯(lián)工藝可靠性的研究也主要以發(fā)生在PCBA上的故障現(xiàn)象為對(duì)象展開的。

PCBA的故障現(xiàn)象可分為生產(chǎn)過程中發(fā)生的和在用戶服役期間發(fā)生的兩大類。(1)在制造過程中PCBA(內(nèi)部的或表面的)發(fā)生的故障現(xiàn)象：如爆板、分層、表面多余物、離子遷移和化學(xué)腐蝕(銹蝕)等。(2)在用戶服役期間PCBA上的各種各樣的失效模式和故障表現(xiàn)：如虛焊、焊點(diǎn)脆斷、焊點(diǎn)內(nèi)微組織劣化及可靠性蛻變等。

二、故障分析的目的

故障分析是確定故障原因，搜集和分析數(shù)據(jù)，以及總結(jié)出消除引起特定器件或系統(tǒng)失效的故障機(jī)理的過程。

進(jìn)行故障分析的主要目的是：

找出故障的原因;

追溯工藝設(shè)計(jì)、制造工序、用戶服役中存在的不良因素;

提出糾正措施，預(yù)防故障的再發(fā)生。通過故障分析所積累的成果，不斷改進(jìn)工藝設(shè)計(jì)，優(yōu)化產(chǎn)品制造過程，提高產(chǎn)品的可使用性，從而達(dá)到全面提升產(chǎn)品可靠性的目的。

三、PCBA失效率曲線

1.PCBA產(chǎn)品失效率曲線包含下述3個(gè)層面，即：

元器件失效率曲線：如圖1(a)所示。通過對(duì)元器件出廠前的強(qiáng)制老化，可以有效地降低元器件在用戶服役期內(nèi)的失效率。

元器件供應(yīng)壽命曲線：如圖1(b)所示。它描述了元器件到用戶后的使用壽命期，它對(duì)構(gòu)成系統(tǒng)的可靠性有著重大影響。

PCBA組裝失效率曲線：如圖1(c)所示。它由SMD來料壽命、SMD組裝壽命和焊點(diǎn)壽命3部分共同影響。此時(shí)PCBA的使用壽命基本上取決于焊點(diǎn)壽命。因此，確保每一個(gè)焊點(diǎn)的焊接質(zhì)量是確保系統(tǒng)高可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

圖1 PCBA產(chǎn)品失效率曲線

2.PCBA典型的瞬時(shí)失效率曲線。PCBA典型的瞬時(shí)失效率簡稱PCBA典型失效率。瞬時(shí)失效率是PCBA工作到t時(shí)刻后的單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率。PCBA典型的瞬時(shí)失效率曲線由早衰區(qū)、產(chǎn)品服役區(qū)和老化區(qū)3個(gè)區(qū)域構(gòu)成，如圖2所示。

圖2 PCBA典型的瞬時(shí)失效率曲線

四、PCBA失效分析的層次和原則和方法

1.失效分析的層次在電子產(chǎn)品生產(chǎn)和應(yīng)用實(shí)踐中，對(duì)PCBA和焊點(diǎn)失效的控制和分析，基本上和其他系統(tǒng)的可靠性控制和分析的方法是相同的，如圖3所示。

2.失效分析的原則——機(jī)理推理的基礎(chǔ)

現(xiàn)場信息;

復(fù)測(失效模式確認(rèn))結(jié)果分析;

對(duì)象的特定工藝和結(jié)構(gòu)的失效機(jī)理;

特定環(huán)境有關(guān)的失效機(jī)理;

失效模式與失效機(jī)理的關(guān)系;

有關(guān)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的長期積累。

PCBA的故障分析

圖3 可靠性工程控制

3.失效分析方法PCBA失效分析中所采用的方法，目前業(yè)界有些專家歸納了一個(gè)很好的分析模型，如圖4所示。