PCB失落效分析案例及方法

PCB作为各种元器件的载体与电路旗子暗记传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为主要而关键的部分，广泛的运用于各行各业。

近年来，由于PCB失落效案例越来越多且部分失落效危害极大。
2016年4月通过的《装备制造业与标准化和质量提升方案》与《中国制造2025》坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、构造优化、人才为本”的基本方针形成对接，解释国家对产品的质量哀求越来越高，对产品可靠性把控越来越严，因此，其PCB质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。

以前只有军工产品会提出可靠性哀求，现在很多民品企业产品也会提出各种各样的可靠性哀求。
不同类型的客户，不同的产品运用领域对付PCB的可靠性哀求也完备不一样。
比如，有的客户对付PCB的可靠性哀求是260摄氏度十个小时烘烤后，仍旧能够知足PCB电性能哀求；有的客户哀求IST循环250次乃至1000次之后，产品电阻变革率小于10%；有的客户哀求PCBA产品在25g加速度情形下知足30分钟的共振哀求等等。

一．PCB失落效案例

众所周知，产品的失落效会造成较严重的经济丢失和品质影响，然而PCB失落效的模式多种多样，失落效根因也各不相同，例如PTH孔铜的堕落失落效、HDI盲孔底部裂纹导致的开路失落效、分层爆板失落效、ENIG产品孔环裂纹和PCB板短路动怒等。
加工流程繁冗繁芜，可能造成其失落效的缘故原由较多。
因此，如何快速地定位出PCB的失落效根因，并对产品的各项性能进行优化提升，已成为PCB行业的主要课题之一。
以下列举近年剖析测尝尝验中央在大数据打算、航海及医疗领域干系的失落效剖析案例：

①PCB烧板失落效

2015年某大型数据中央反馈，每月会有1台或2台设备发生动怒烧板的征象，急需快速找到动怒缘故原由：

对失落效现场进行不雅观察，烧板起火点位置集中在硬盘连接器的安装孔区域，安装孔区域的孔壁铜层和定位锡柱完备被烧毁。
剖析创造NPTH孔孔壁金属化，在加电事情过程中，发生CAF失落效，终极导致短路动怒。

CAF成长事理：当PCBA在一定的温湿度条件下，带电事情时，在两绝缘导体间有可能会产生沿着树脂和玻纤的界面成长的CAF，终极导致绝缘不良，乃至短路失落效。
CAF产生事理如下：

产生CAF的三个先决条件：①一定的温、湿度条件；②两绝缘导通间存在的电势差；③有供铜离子迁移的通道。

实验复现：对实验板绝缘电阻失落效模块进行稳压12V的加电测试，试板在接通电源的瞬间即短路动怒，持续通电，试样会持续动怒碳化（该试验有视频记录）；

改进方案：①加大内、外层孔环到导体间距设计至300m；②改换高Tg基材，担保其具备良好的耐热性和耐CAF性能。

② 化学沉镍金板孔环裂纹失落效

2017年某跨国SMT贴装客户反馈，其在业内采购的所有ENIG板的PTH孔在回流焊接之后，测试孔孔环涌现堕落发黑征象，探针测试无法通过，全面停线，须要进行失落效剖析。

除了影响探针的打仗性能外，PTH孔的裂纹毛病还会导致铜层被堕落，降落PCB的耐堕落性能，也会给产品的可焊性带来较大的失落效风险。

裂纹产生的机理：由于热胀冷缩事理，PCB板在回流焊和波峰焊时受高温膨胀，由于PCB板材的选择与表面处理工艺不匹配，板材便会给孔环一个向上的应力，将孔环向上顶起，造成孔环发生向两边翘起的形变，导致孔环涌现裂纹。

改进方案：①改换CTE 更小的板材；②改换表面处理工艺。

③PTH孔电化学堕落失落效

2017年，某型号的8层PCB板，客户反馈该整机产品在海面及沿海地区利用3年后，涌现视频旗子暗记不通的征象，在旗子暗记非常网络的PTH孔孔口位置有玄色异物残留 ，需查找根因，定位失落效点。

对异物覆盖的PTH孔进行剖析创造，塞孔的孔口位置处，阻焊与孔铜之间有明显裂痕，且裂痕位置处的孔铜已被堕落，部分孔铜缺失落。

同时，比拟PCB上无异物覆盖的正常PTH孔，创造正常孔内阻焊与孔壁结合良好，无裂痕，孔铜未被堕落，旗子暗记导通良好。

根据研究表明，在沿海高盐、高湿的环境中，物体表面会形成薄薄的一层水膜，且当相对湿度在65%-80%的空气中，物体上的水膜厚度为0.001~0.1m，在PCB带电事情时，水膜与孔铜等共同构成了电解槽，发生电化学反应，最终生成玄色堕落物，如下图:

结论：当阻焊塞孔不饱满或阻焊塞孔有裂纹时，未被阻焊无缺覆盖的PTH孔孔铜会形成电解池，发生电化学反应，孔铜被堕落，对PCB可靠性将带来严重的风险。

改进方案：提升塞孔的饱满度，提高塞孔的质量。

当然，失落效类型和模式多种多样，以下是实验室累积的其它范例PCB板级失落效剖析案例图片：

由以上案例，我们不难创造PCB板级失落效的模式越来越多，失落效根因也各不相同。
因此，须要将一样平常的失落效剖析思路及方法进行总结提炼，形成一套能够推广运用的方法论，在实际案例的剖析中，事半功倍，快速定位根因。

二．PCB失落效剖析方法

该方法紧张分为三个部分，将三个部分的方法融汇贯通，不仅能帮助我们在实际案例剖析过程中能够快速地办理失落效问题，定位根因；还能根据我们建立的框架对新进工程师进行培训，方便各部门借阅学习。

下面就剖析思路及方法进行讲解，首先是剖析思路；

第一步：失落效剖析的“五大步骤”

失落效剖析的过程紧张分为5个步骤：“①网络不良板信息→②失落效征象确认→③失落效缘故原由剖析→④失落效根因验证→⑤报告结论，改进建议”。
个中，第①步紧张是理解不良PCB板的失落效内容、工艺流程、构造设计、生产状况、利用状况、储存状况等信息，为后续剖析过程展开作准备；第②步是根据失落效信息，确定失落效位置，判断失落效模式；第③步是针对失落效模式展开剖析，根据失落效根因故障树来逐一排查根因，倘若在已有的故障树中还无法确认缘故原由，则须要通过专题立项等办法研究这类失落效问题，并将研究结论加入到原有故障树中，使故障树不断丰富完善，穷尽根因，形成反复迭代升级的有效循环模式；再通过第④步进行复现性实验，验证根因；终极输出失落效剖析报告，对失落效根因给出针对性的改进方案。

第二步：失落效根因故障树建立

以化学沉镍金板金面可焊性不良为例，阐述建立失落效剖析故障树的方法：

针对PCB/PCBA的常见板级失落效征象，我们通过建立各种失落效模式的根因故障树，并在实战中持续积累、提炼、更新，从深度和广度上，迭代上升，从而形成相对较完善的分层起泡、可焊性不良、键合不良、导通不良和绝缘不良等高频失落效模式的根因故障树剖析流程，能够帮助大家在后续实战中，跟随故障树的失落效剖析流程，快速的定位失落效根因，办理问题，事半功倍。

第三步：建立标准库

通过对故障树的各项根因进行验证，从而形成标准库文件。
根因剖断标准库的来源紧张有几个方面：①IPC、GJB、行业标准等文件；②正常产品与非常产品比拟库；③研发项目履历、生产履历文件库等。
同时，对故障树中每个失落效根因涉及到的评判方法和评判标准进行总结归类，将PCB常见的标准和各种非常数据汇总整理，形成PCB失落效剖析标准库，供后续案例开展进行参照。

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