作为各种元器材的载体与电路信号传输的纽带，PCB现已成为电子信息产品的最为重要而要害的部分，其质量的好坏与可靠性水平决议了整机设备的质量与可靠性。可是因为本钱以及技能的原因，PCB在出产和运用进程中呈现了许多的失效问题。
关于这种失效问题，咱们需求用到一些常用的失效剖析技能，来使得PCB在制作的时分质量和可靠性水平得到必定的确保，本文总结了十大失效剖析技能，供参阅学习。
1.外观查看
外观查看便是目测或运用一些简略仪器，如立体显微镜、金相显微镜乃至扩大镜等东西查看PCB的外观，寻觅失效的部位和相关的证据，首要的效果便是失效定位和初步判断PCB的失效形式。外观查看首要查看PCB的污染、腐蚀、爆板的方位、电路布线以及失效的规律性、如是批次的或是单个，是不是总是会集在某个区域等等。别的，有许多PCB的失效是在拼装成PCBA后才发现，是不是拼装工艺进程以及进程所用资料的影响导致的失效也需求仔细查看失效区域的特征。
2.X射线透视查看
关于某些不能经过外观查看到的部位以及PCB的通孔内部和其他内部缺点，只好运用X射线透视体系来查看。X光透视体系便是运用不同资料厚度或是不同资料密度对X光的吸湿或透过率的不同原理来成像。 该技能更多地用来查看PCBA焊点内部的缺点、通孔内部缺点和高密度封装的BGA或CSP器材的缺点焊点的定位。现在的工业X光透视设备的分辨率能够到达一个微米以下，并正由二维向三维成像的设备改变，乃至现已有五维(5D)的设备用于封装的查看，可是这种5D的X光透视体系十分宝贵，很少在工业界有实践的运用。
3.切片剖析
切片剖析便是经过取样、镶嵌、切片、抛磨、腐蚀、调查等一系列手法和进程取得PCB横截面结构的进程。经过切片剖析能够得到反映PCB(通孔、镀层等)质量的微观结构的丰厚信息，为下一步的质量改善供给很好的依据。可是该办法是损坏性的，一旦进行了切片，样品就必定遭到损坏;一起该办法制样要求高，制样耗时也较长，需求训练有素的技能人员来完结。要求具体的切片作业进程，能够参阅IPC的规范IPC-TM-650 2.1.1和IPC-MS-810规则的流程进行。
4.扫描声学显微镜
现在用于电子封装或拼装剖析的首要是C形式的超声扫描声学显微镜，它是运用高频超声波在资料不接连界面上反射产生的振幅及位相与极性改变来成像，其扫描办法是沿着Z轴扫描X-Y平面的信息。因而，扫描声学显微镜能够用来检测元器材、资料以及PCB与PCBA内部的各种缺点，包含裂纹、分层、夹杂物以及空泛等。假如扫描声学的频率宽度满足的话，还能够直接检测到焊点的内部缺点。典型的扫描声学的图画是以赤色的警示色表明缺点的存在，因为许多塑料封装的元器材运用在SMT工艺中，由有铅转换成无铅工艺的进程中，许多的湿润回流灵敏问题产生，即吸湿的塑封器材会在更高的无铅工艺温度下回流时呈现内部或基板分层开裂现象，在无铅工艺的高温下一般的PCB也会常常呈现爆板现象。此刻，扫描声学显微镜就凸现其在多层高密度PCB无损探伤方面的特别优势。而一般的显着的爆板则只需经过目测外观就能检测出来。
5.显微红外剖析
显微红外剖析便是将红外光谱与显微镜结合在一起的剖析办法，它运用不同资料(首要是有机物)对红外光谱不同吸收的原理，剖析资料的化合物成分，再结合显微镜可使可见光与红外光同光路，只要在可见的视场下，就能够寻觅要剖析微量的有机污染物。假如没有显微镜的结合，一般红外光谱只能剖析样品量较多的样品。而电子工艺中许多状况是微量污染就能够导致PCB焊盘或引线脚的可焊性不良，能够幻想，没有显微镜配套的红外光谱是很难处理工艺问题的。显微红外剖析的首要用途便是剖析被焊面或焊点外表的有机污染物，剖析腐蚀或可焊性不良的原因。
6.扫描电子显微镜剖析
扫描电子显微镜(SEM)是进行失效剖析的一种最有用的大型电子显微成像体系，其作业原理是运用阴极发射的电子束经阳极加快，由磁透镜集合后构成一束直径为几十至几千埃(A)的电子束流，在扫描线圈的偏转效果下，电子束以必定时刻和空间次序在试样外表作逐点式扫描运动，这束高能电子束炮击到样品外表上会激宣布多种信息，经过搜集扩大就能从显示屏上得到各种相应的图形。激起的二次电子产生于样品外表5～10nm规模内，因而，二次电子能够较好的反映样品外表的描摹，所以最常用作描摹调查;而激起的背散射电子则产生于样品外表100～1000nm规模内，跟着物质原子序数的不同而发射不同特征的背散射电子，因而背散射电子图象具有描摹特征和原子序数判别的才能，也因而，背散射电子像可反映化学元素成分的散布。现时的扫描电子显微镜的功用现已很强壮，任何精细结构或外表特征均可扩大到几十万倍进行调查与剖析。
在PCB或焊点的失效剖析方面，SEM首要用来作失效机理的剖析，具体说来便是用来调查焊盘外表的描摹结构、焊点金相安排、丈量金属间化物、可焊性镀层剖析以及做锡须剖析丈量等。与光学显微镜不同，扫描电镜所成的是电子像，因而只要是非两色，而且扫描电镜的试样要求导电，对非导体和部分半导体需求喷金或碳处理，不然电荷集合在样品外表就影响样品的调查。此外，扫描电镜图画景深远远大于光学显微镜，是针对金相结构、显微断口以及锡须等不平坦样品的重要剖析办法。
7.X射线能谱剖析
上面所说的扫描电镜一般都配有X射线能谱仪。当高能的电子束碰击样品外表时，外表物质的原子中的内层电子被炮击逸出，外层电子向低能级跃迁时就会激宣布特征X射线，不同元素的原子能级差不同而宣布的特征X射线就不同，因而，能够将样品宣布的特征X射线作为化学成分剖析。一起依照检测X射线的信号为特征波长或特征能量又将相应的仪器分别叫波谱涣散谱仪(简称波谱仪，WDS)和能量涣散谱仪(简称能谱仪，EDS)，波谱仪的分辨率比能谱仪高，能谱仪的剖析速度比波谱仪快。因为能谱仪的速度快且本钱低，所以一般的扫描电镜装备的都是能谱仪。
跟着电子束的扫描办法不同，能谱仪能够进行外表的点剖析、线剖析和面剖析，可得到元素不同散布的信息。点剖析得到一点的一切元素;线剖析每次对指定的一条线做一种元素剖析，屡次扫描得到一切元素的线散布;面剖析对一个指定面内的一切元素剖析，测得元素含量是丈量面规模的平均值。
在PCB的剖析上，能谱仪首要用于焊盘外表的成分剖析，可焊性不良的焊盘与引线脚外表污染物的元素剖析。能谱仪的定量剖析的准确度有限，低于0.1%的含量一般不易检出。能谱与SEM结合运用能够一起取得外表描摹与成分的信息，这是它们运用广泛的原因地点。
8.光电子能谱(XPS)剖析
样品受X射线照耀时，外表原子的内壳层电子会脱离原子核的捆绑而逸出固体外表构成电子，丈量其动能Ex，可得到原子的内壳层电子的结合能Eb，Eb因不同元素和不同电子壳层而异，它是原子的“指纹”标识参数，构成的谱线即为光电子能谱(XPS)。XPS能够用来进行样品外表浅外表(几个纳米级)元素的定性和定量剖析。此外，还可依据结合能的化学位移取得有关元素化学价态的信息。能给出外表层原子价态与周围元素键合等信息;入射束为X射线光子束，因而可进行绝缘样品剖析，不损害被剖析样品快速多元素剖析;还能够在氩离子剥离的状况下对多层进行纵向的元素散布剖析(可拜见后边的事例)，且灵敏度远比能谱(EDS)高。XPS在PCB的剖析方面首要用于焊盘镀层质量的剖析、污染物剖析和氧化程度的剖析，以确认可焊性不良的深层次原因。
9.热剖析差示扫描量热法(Differential Scanning Calorim-etry)
在程序控温下，丈量输入到物质与参比物质之间的功率差与温度(或时刻)联系的一种办法。DSC在试样和参比物容器下装有两组补偿加热丝，当试样在加热进程中因为热效应与参比物之间呈现温差ΔT时，可经过差热扩大电路和差动热量补偿扩大器，使流入补偿电热丝的电流产生改变。
而使两头热量平衡，温差ΔT消失，并记载试样和参比物下两只电热补偿的热功率之差随温度(或时刻)的改变联系，依据这种改变联系，可研讨剖析资料的物理化学及热力学功能。 DSC的运用广泛，但在PCB的剖析方面首要用于丈量PCB上所用的各种高分子资料的固化程度、玻璃态转化温度，这两个参数决议着PCB在后续工艺进程中的可靠性。
10.热机械剖析仪(TMA)
热机械剖析技能(Thermal Mechanical Analysis)用于程序控温下，丈量固体、液体和凝胶在热或机械力效果下的形变功能，常用的负荷办法有紧缩、针入、拉伸、曲折等。测验探头由固定在其上面的悬臂梁和螺旋弹簧支撑，经过马达对试样施加载荷，当试样产生形变时，差动变压器检测到此改变，并连同温度、应力和应变等数据进行处理后可得到物质在可疏忽负荷下形变与温度(或时刻)的联系。依据形变与温度(或时刻)的联系，可研讨剖析资料的物理化学及热力学功能。TMA的运用广泛，在PCB的剖析方面首要用于PCB最要害的两个参数：丈量其线性膨胀系数和玻璃态转化温度。膨胀系数过大的基材的PCB在焊接拼装后常常会导致金属化孔的开裂失效。
因为PCB高密度的发展趋势以及无铅与无卤的环保要求，越来越多的PCB呈现了潮湿不良、爆板、分层、CAF等等各种失效问题。介绍这些剖析技能在实践事例中的运用。PCB失效机理与原因的取得将有利于将来对PCB的质量操控，然后防止类似问题的再度产生。
