PCB板做环境试验的失效机理
铅离子迁移导致PCBA失效的机理分析
铅离子迁移导致PCBA失效的机理分析楼倩;李晓倩【摘要】介绍了一例铅(Pb)离子迁移导致PCB失效的案例,通过对该失效样品的失效机理进行分析,确定了该样品的失效原因为:在水汽防护能力不足和离子物质较强污染的作用下,铅焊料被腐蚀且铅(Pb)离子迁移形成了树枝状结晶物,降低了PCBA 的绝缘性能,导致了元器件因短路而出现功能失效.【期刊名称】《电子产品可靠性与环境试验》【年(卷),期】2017(035)006【总页数】3页(P16-18)【关键词】铅离子迁移;腐蚀;失效分析;失效机理【作者】楼倩;李晓倩【作者单位】工业和信息化部电子第五研究所华东分所,江苏苏州 215011;工业和信息化部电子第五研究所华东分所,江苏苏州 215011【正文语种】中文【中图分类】TN410 引言PCBA是电子组装产品的核心部件，作为电路信号传输的枢纽，其可靠性的高低决定了电子组装产品质量的优劣。
在电子产品制造和服役的过程中，其面临着不同类型的缺陷和故障，为了更好地解决缺陷和故障现象，需要对故障现象进行判读和识别，以迅速地推导出失效模式和机理 [1]。
离子迁移就是PCBA在服役期间常见的一种失效现象，会导致产品发生漏电、短路等故障，是产品可靠性的最大的隐患之一。
离子迁移故障是指PCBA上的金属在电场、潮湿环境和离子污染物的作用下，发生离子化，通过绝缘层向另一极迁移而导致漏电、短路等故障的现象[2]。
发生离子迁移故障的原因是：当绝缘材料的两端形成电势差时，其中作为阳极的导体发生离子化并在电场的作用下通过绝缘材料向另一极（阴极）迁移，从而使本该绝缘的位置的绝缘能力下降，最终造成短路或烧毁故障。
本文通过对某型号压力变送器的失效现象进行分析，确定了其失效的原因为PCBA 在潮湿环境和离子物质污染的作用下，引起了铅焊料的腐蚀和铅离子迁移而形成树枝状结晶物，从而影响了PCBA的绝缘性能，导致了元器件因短路烧毁而失效。
1 失效现象和失效模式某型号压力变送器在服役一年多后，内部PCBA板面出现腐蚀和烧毁现象。
PCBA CAF失效机理分析和材料预防
通过切片可以从中观察到常见的CAF失 效模式。一般来说CAF失效现象有两种存在 形式。
一种是沿着玻璃纤维方向生长，类似芯 吸现象。'‘芯吸效应”是超细纤维特有的性能， 是指超细纤维中孔细，接近真空时，近水端纤
维管口与水分子接触形成纤维中真空孔隙，此 时大气压值超过纤维内部的真空，水就自然压 积进入纤维孔隙中，纤维孔隙越细，芯吸效应 愈明显，这种芯吸透湿效应愈强。当铜箔或其 他焊面发生电迁移后，形成的絮状或树状生 长物同样也会发生芯吸现象，且该现象还会继 续导致电化学迁移，加剧生长物生成的速度。 PCB CAF现象多发生在芯吸最严重位置，在 玻璃纤维边缘存在空隙；另一种是层压板内层 与材料分层，CAF沿着分层处生长。
性细丝物。 CAF,通常发生在孔与之间、通孔与内
(外)层导线之间、导线与导线之间，从而造 成两个相邻体绝缘材料的绝缘性能下降甚至造 成短路。
1. 2 CAF生长过程
CAF失效的生长过程，一般分为2个阶段 阶段1：高温湿环境下，使得玻纤与氧树 脂之间的附着力出现劣化，并促成玻纤表面硅 烷偶联剂的化学水解，从而在玻纤与环氧树脂 的界面上，形成沿着玻纤增强材料促成CAF 生长的通路； 阶段2： Cu腐蚀的水解反应，并形成Cu 盐的沉积物，并在外界偏压的驱动下，逐渐形 成 CAFo
5电子技术与软件工程的发展趋势
5. 1向着开方性发展
现阶段电子技术与软甲工程技术的发展 状况分析而言，其不打断向着开放计算方向靠 拢。该类型形式的计算主要内容分别是开放性 软件和开放性构架等方面。同时将开放性的标 准进行相应的统一管理，使得电子技术与软件
工程技术中融入到互联网技术，从而实现集成 化的应用模式，使得用户能够在有关电子技术 或是软件工程技术领域方面的投资，能偶获取 安全性保障。
PCB的CAF测试失效分析案例
PCB的CAF测试失效分析案例PCB的CAF（Conductive Anodic Filament）测试是一种用于评估电子产品印刷电路板的可靠性的测试方法，它能够检测到可能导致电子设备损坏或故障的潜在问题。
然而，有时候CAF测试可能会失效，即不能准确地检测到问题，导致缺陷产品被误判为合格产品。
本文将通过一个实际案例来分析PCB的CAF测试失效原因。
在家电子制造公司的生产线上，制造商对所有PCB进行CAF测试以确保其可靠性。
CAF测试是通过将电流注入PCB中，将其浸泡在盐溶液中，并检查是否存在电流泄漏的现象来进行的。
在测试过程中，如果有电流泄漏，说明可能存在导电的异物，导致电路损坏。
然而，在一批PCB中，CAF测试出现了失效现象。
虽然这些PCB在CAF测试之前都经过了完整的制造流程，并通过了其他各项测试，但在CAF测试阶段仍然出现了电流泄漏。
制造商决定对此进行详细调查，以找出问题所在。
首先，制造商对可能的失效原因进行了分析。
他们注意到，电流泄漏现象主要发生在焊盘附近，并且与焊盘和PCB表面涂覆的保护层之间有一层薄膜。
制造商怀疑这可能是导致CAF测试失效的主要原因之一为了验证这一猜测，并找到具体的原因，制造商进行了实验。
他们选择了几个有电流泄漏的PCB，并将它们切割成小块进行进一步分析。
通过显微镜观察，制造商发现在焊盘和薄膜之间存在一些微小的裂纹。
这些裂纹可能形成了导电通道，并导致了电流泄漏现象。
为了进一步验证，制造商还进行了材料分析。
通过对薄膜的成分进行分析，制造商发现薄膜中掺有一种对电导率较敏感的材料。
这些材料可能在制造过程中被不慎混入，导致了薄膜在CAF测试中失效。
综合以上分析结果，制造商得出结论，PCB的CAF测试失效是由于焊盘附近的薄膜存在裂纹，并含有导电材料引起的。
制造商进一步调整了制造过程，增强了焊盘附近薄膜的耐压性，并加强了对材料的筛选和控制，以确保不会再次出现类似问题。
通过这个案例，我们可以看到CAF测试失效的原因可能是多方面的，可能与制造过程中的材料问题、设计问题或操作问题有关。
pcb常见缺陷原因与措施
焊点氧化
长时间存储可能导致焊点氧化，引起接触不良 或开路。
结构变化
长时间存储可能导致PCB结构变化，如弯曲或变形。
04
检测与修复过程中的常见缺陷 原因
检测设备故障或精度不足
设备老化
设备长时间使用可能导致 部件磨损，影响检测精度 。
设备维护不当
定期维护和保养不到位， 可能导致设备故障。
设备校准问题
制定操作规范
制定详细的操作规范和作业指导书，确保员工严格按照规范进行操 作。
建立激励机制
建立员工激励机制，鼓励员工积极学习和提高自己的技能水平。
加强运输和存储环节的管理和监控
确保运输安全
选择具有良好信誉和稳定运输能力的物流公司，确保 产品在运输过程中不受损坏或丢失。
加强存储管理
制定存储管理规定和操作规范，确保产品存储环境良 好，避免产品在存储过程中受损或变质。
进行定期检查
对存储和运输环节进行定期检查，及时发现和处理可 能出现的问题。
06
针对不同类型缺陷的具体应对 措施建议
针对原材料问题的应对措施建议
严格控制原材料质量
对供应商进行评估和选择，确保原材料的质 量稳定可靠。
加强原材料检验
对进料进行严格检验，确保符合设计要求和 相关标准。
建立原材料追溯体系
对原材料进行标识和追溯，以便及时发现和 解决问题。
设备校准不准确，导致检 测结果偏差。
修复技术不当或材料问题
修复方法选择不当
针对不同缺陷应采用不同的修复方法 ，选择不当可能导致修复效果不佳。
材料质量问题
修复工艺问题
修复过程中工艺控制不当，如温度、 压力、时间等参数控制不准确，可能 导致修复失败。
PCB失效分析技术与案例
PCB失效分析技术与典型案例2009-11-18 15:10:05 资料来源:PCBcity 作者: 罗道军、汪洋、聂昕摘要| 由于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出现了润湿不良、爆板、分层、CAF等等各种失效问题。
本文首先介绍针对PCB在使用过程中的这些失效的分析技术，包括扫描电镜与能谱、光电子能谱、切片、热分析以及傅立叶红外光谱分析等。
然后结合PCB的典型失效分析案例，介绍这些分析技术在实际案例中的应用。
PCB失效机理与原因的获得将有利于将来对PCB的质量控制，从而避免类似问题的再度发生。
关键词| 印制电路板，失效分析，分析技术一、前言PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其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。
随着电子信息产品的小型化以及无铅无卤化的环保要求，PCB也向高密度高Tg以及环保的方向发展。
但是由于成本以及技术的原因，PCB在生产和应用过程中出现了大量的失效问题，并因此引发了许多的质量纠纷。
为了弄清楚失效的原因以便找到解决问题的办法和分清责任，必须对所发生的失效案例进行失效分析。
本文将讨论和介绍一部分常用的失效分析技术，同时介绍一些典型的案例。
二、失效分析技术介于PCB的结构特点与失效的主要模式，本文将重点介绍九项用于PCB失效分析的技术，包括：外观检查、X射线透视检查、金相切片分析、热分析、光电子能谱分析、显微红外分析、扫描电镜分析以及X射线能谱分析等。
其中金相切片分析是属于破坏性的分析技术，一旦使用了这两种技术，样品就破坏了，且无法恢复；另外由于制样的要求，可能扫描电镜分析和X射线能谱分析有时也需要部分破坏样品。
此外，在分析的过程中可能还会由于失效定位和失效原因的验证的需要，可能需要使用如热应力、电性能、可焊性测试与尺寸测量等方面的试验技术，这里就不专门介绍了。
2.1 外观检查外观检查就是目测或利用一些简单仪器，如立体显微镜、金相显微镜甚至放大镜等工具检查PCB的外观，寻找失效的部位和相关的物证，主要的作用就是失效定位和初步判断PCB的失效模式。
pcb生产为什么会造成环境污染的情况
pcb生产为什么会造成环境污染的情况线路板行业在政府以及社会眼中污染大户的地位是不合实际的。
为什么会有这种状况浮现，是什么缘由让线路板行业戴上了污染的帽子？究其缘由，有以下几点：一是部分线路板企业对环保及清洁生产没有高度重视。
首先分析线路板企业自身的问题。
还有少部分的线路板企业没有明了环保与清洁生产的重要性。
无数公司的废水处理、废水回用、清洁生产等都是为了对付检查，或者是为了相应的资质证书，没有将其提升到企业的社会责任与法律的高度。
前一段时光，我们参加了环保部的新标准编写工作，期间走访了无数企业，发觉很大一部分企业的废水处理设施还沿用多年以前的处理工艺，只对重金属举行了处理，COD等污染物并没有举行特地的处理，而中水回用系统更是摆设。
无数企业没有对回用工艺举行深化了解，盲目追求低价格产品，结果无数的回用设备根本运行不起来，成了摆设。
这些都是硬件设施的问题，另外就是软性管理的问题，比如不处理、少加药、偷排等现象。
这些行为虽然只是少数几家企业的行为，但是一旦被查获超标，就会以线路板行业废水污染浓度高、波动大、难处理等缘由来开脱，长久下来自然就在公众的心中留下了线路板企业是污染企业的印象。
这是我们自己给自己戴上了污染的“帽子”。
二是外围配套企业给我们带来困扰。
从环保的角度来讲，线路板企业的外围配套企业主要就是废槽液的回收企业。
大家都知道，废槽液的污染浓度高、处理难度大，有无数的不良厂商将废槽液收去后，提炼出有价值的重金属，却将余下对他们无用的废液偷排入环境，造成很大的污染，让政府和民众认为这是线路板企业带来的污染，线路板企业排出的废液就是无法处理的，线路板企业就是污染企业。
三是宣扬力度不够，造成了误会。
线路板企业属于高科技企业，普通都对生产采纳保密的态势，所以外界对线路板生产过程不了解。
比如氰化物的用法，线路板行业只是在镀金和沉金线用法少量的氰化物，并且排出的废水都是经过在线的金回收工序处理之后再排放出车间，故而废水中基本上没有氰化物污染，这和电镀厂的碱铜用法量和第1页共2页。
PCB板做环境试验的失效机理
PCB板做环境试验的失效机理引言环境试验是电子产品开发过程中不可或缺的一环，特别是对于PCB （Printed Circuit Board，印刷电路板）来说。
PCB作为电子产品的核心组成部分，需要经受各种恶劣的环境条件，如高温、低温、湿度、振动等。
了解PCB板在环境试验中的失效机理对于产品质量的提升和故障排除具有重要意义。
本文将介绍PCB板在环境试验中常见的失效机理。
1. 高温引起的失效失效机理： PCB板在高温环境下容易出现以下失效机理：•焊点开裂：高温会导致焊点与基板之间的热胀冷缩不一致，从而使得焊点发生应力集中，最终导致开裂。
•焊点脱落：高温会使得焊料软化，从而使得焊点脱落。
•扭曲变形：高温会引起PCB板的形变和材料的膨胀，导致PCB板扭曲变形。
预防措施：•选择高温抗性材料：在设计PCB板时，选择具有高温抗性的基材和焊接材料，以降低高温引起的失效机理。
•控制高温环境：在进行高温环境试验时，需合理控制温度，避免超过PCB板能够承受的极限温度。
2. 低温引起的失效失效机理： PCB板在低温环境下容易出现以下失效机理：•基材脆化：低温会使得PCB板的基材变得脆化，容易发生断裂。
•焊点开裂：低温会使得焊点的韧性减弱，容易发生开裂。
•元件失效：低温会导致元件的性能下降，从而影响整个PCB板的工作。
预防措施：•选择低温抗性材料：在设计PCB板时，选择具有低温抗性的基材和焊接材料，以降低低温引起的失效机理。
•控制低温环境：在进行低温环境试验时，需合理控制温度，避免低温对PCB板造成不可逆的影响。
3. 湿度引起的失效失效机理： PCB板在湿度环境下容易出现以下失效机理：•电气性能下降：湿度会导致PCB板表面污染和导电介质的吸湿，从而导致电气性能下降。
•金属腐蚀：湿度会加速金属元件的腐蚀，导致PCB板的性能衰减。
•绝缘性能下降：湿度会导致绝缘材料吸湿，从而降低绝缘性能。
预防措施：•使用防潮材料：在PCB板的设计和制造过程中，使用具有防潮功能的材料，如防潮胶、防潮涂层等。
【干货】温度循环试验常见失效模式
【干货】温度循环试验常见失效模式
在PCB的各种温度循环试验中，其主要失效机理是因为板材的Z 轴CTE远远高于孔铜的CTE，在温度剧烈变化的过程中，各种应力集中处容易被Z轴膨胀拉断，常见的失效模式见下图所示：
一些常见失效切片分析如下：
1、电镀铜延展性不佳或板材Z-CTE较大，造成孔中间的孔铜全周拉断且断口较大，如图所示：
2、金属疲劳产生的微裂，呈45°斜向微裂，常沿着晶格出现，经常裂在玻纤与树脂交界处的铜壁，孔铜开裂附近之部份基材也有微裂，如图所示：
3、孔角断裂，主要是应力移往板面并出现杠杆式伸缩，金属疲劳和应力集中引起，如图所示：
4、孔壁和孔环的拉裂，拉裂的孔环呈Z方向的走位，其主要是多次焊接高温或材料Z-CTE较大造成，如图所示：
5、孔环铜箔的断裂，钻孔钉头再结晶后铜箔弱化，在疲劳试验中被拉裂，如图所示：
6、盲孔与底垫分离，主要是底垫铜面出现钝化膜，或热应力较大（回流曲线热量较高、多次焊接、局部过热）造成，如图所示：
7、盲孔根部断裂，主要是电镀药水老化或杂质较多，造成镀铜质量下降，低电流处结晶疏松造成，如图所示：
根据网络资料整理，知识产权归原作者。
PCB和PCBA失效模式介绍
小结
1、孔铜质量（厚度、延展性、 微观组织等） 2、板材性能 3、腐蚀
案例4.孔间CAF失效分析
CAF
CAF
样品失效的现象表现为两孔存在0.8492MΩ的电阻，通过外观检查及成分分 析，排除两孔表面存在ECM及异物污染导致失效；通过切片观察 +SEM+EDS发现NG 样品失效位置切片发现两孔间树脂发白严重，部分位 置长度和两孔间距一样，且存在树脂开裂现象，在暗场观察及成分分析发现， 存在明显CAF现象，导致板子失效
五、典型案例
案例1.无铅HASL焊盘焊接失效分析 案例2.元件脱落失效分析 案例3.孔铜断裂失效分析 案例4.孔间CAF失效分析
案例1.无铅HASL焊盘焊接失效分析
该批次PCB焊盘的的特征如下
图，经SEM/EDS对焊盘表面的成分分析，没有
IMC
发现被污染，切片分析发现，样品失效位置
锡层已全部转化成IMC且表面平整。
IMC
谱图
C
O
Cu
Sn
总的
001
0.47
2.38 36.99 60.16 100.00
002
0.53
2.17 37.30 60.00 100.00
003
0.33
3.08
6.04 90.55 100.00
004
0.28
4.37
8.01 87.33 100.00
小结
1、焊盘被污染 2、金层质量（污染、太厚、太薄及晶 粒粗大） 3、镍层质量（镍腐蚀、P含量、镍层 厚度）
案例3.孔铜断裂失效分析
样品失效模式为孔铜环形脆性断裂，失效位置及其附近位置孔存在玻纤松动、 孔铜包裹玻纤导致孔铜不均匀（最薄仅4.354μm）以及一铜，二铜甚至三铜 不连续现象，一般来说，孔铜不均匀、电镀不连续会直接降低孔铜的抗拉性 和延展性，在后期焊接及测试（比如冷热冲击）过程中很容易在孔铜不均匀、 电镀不连续等薄弱区域出现应力集中导致开裂；进一步确认板材的线性热膨 胀系数，发现板材的50~260℃ 膨胀百分比偏高，达到4.740%，温度变化时 产生形变会偏大，一般标准技术资料要求50~260℃ 膨胀百分比小于4.0%。
PCB板做环境试验的失效机理（全面）
PCB板做环境试验的失效机理（全面）PCB板做环境试验的失效机理PCB板中温湿度测试2020/11/25一、PCB板中温湿度测试综合试验箱由制冷系统、加热系统、控制系统、湿度系统、空气循环系统和传感器系统等组成,系统方框图如图7-2所示,所述系统分属电气和机械制冷两大方面。
下面简单介绍几个主要系统的工作原理和工作过程。
1. 制冷系统制冷系统是综合试验箱的关键部分之一。
一般来说,综合试验箱的制冷方式都是机械制冷以及辅助液氮制冷。
机械制冷采用蒸气压缩式制冷,该制冷方式是人工制冷中应用广泛而又经济的制冷方式之一。
蒸气压缩式制冷型式有:(1)单级制冷；(2)多级制冷；(3)复合式制冷。
蒸气压缩式制冷系统主要由压缩机、冷凝器、节流机构和蒸发器组成。
由于试验时的温度低温要达到-50℃,单级制冷难以满足要求,因此综合试验箱的制冷方式一般采用复合式制冷。
2 加热系统综合试验箱的加热系统相对制冷系统而言,是比较简单的。
它主要由大功率电阻丝组成。
由于综合试验箱要求的升温速率较大(一般都要求在上升2℃/min),因此综合试验箱的加热系统功率都比较大。
3 控制系统控制部分是综合试验箱的核心,它决定了试验箱的升降温速率、精度等重要指标。
现有综合试验箱的控制器大都采用PID控制,也有少部分采用PID与模糊控制相结合的控制方式。
4 湿度系统湿度系统分为加湿和除湿两个子系统。
综合试验箱的加湿方式一般采用蒸气加湿法,即在试验箱内直接用电阻丝对水进行加热,从而使水蒸气来加湿。
这种加湿方法加湿能力强,速度快,加湿控制灵敏,尤其在降温时容易实现强制加湿。
但是次试验箱内必须注意保持清洁,否则容易造成加湿盘的污染。
综合试验箱的除湿方式有机械制冷除湿和干燥器除湿两种:(1)机械制冷除湿的除湿原理是将空气冷却到露点温度以下,使大于饱和含湿量的水气凝结析出,这样就降低了湿度。
(2)干燥器除湿是利用气泵将试验箱内的空气抽出,并将干燥的空气注入,同时将湿空气送入可循环利用的干燥器进行干燥,干燥完后又送入试验箱内,如此反复循环进行除湿。
几种环境应力试验的失效模式探讨
几种环境应力试验的失效模式探讨预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制几种环境应力试验的失效模式探讨庄少红1高温应力1.1高温应力基本参数高温应力的基本参数主要有2个：（1）上限温度(T U);（2）时间(T)。
此外，还有一个要考虑的参数：环境温度（T e），因为真正影响恒定高温效果的变量是上限温度(T U)与室内环境温度（T e）之差，即温度改变幅度（R）（R= T U- T e).1.2高温应力特性分析高温试验会使产品产生高温老化，热积聚、迁移以及蔓延的效应，是一种静态工艺或工序，这种方法是通过提供额外的热作用，让产品在规定的高温下连续不断地工作，使热蔓延，将产品潜在缺陷加速变成故障，并以故障的形式暴露出来。
1.3高温应力诱发失效的机理及敏感元件1.3.1高温使金属材料表面加速氧化，其中温度和时间将影响故障缺陷的大小，其敏感元件如电镀件、合金等；1.3.2高温使导磁体的磁性能发生变化，其敏感元件如电阻（造成电阻率增大）等；1.3.3高温使抗拉强度劣化、绝缘材料绝缘性能损坏、抗电强度降低，导致热击穿，使线圈短路或开路，其敏感元件如塑料、树脂等；1.3.4高温使产品防酸、防碱性能下降，导致材料机械强度降低，受力容易产生损坏；1.3.5高温使电迁移，即温度变化会影响电流，其敏感元件如铜、铝（特别是集成电路中的铝引线）等；1.3.6高温使得润滑剂流失或者润滑性降低，造成机械磨损加剧，其敏感元件如机械结构的转动件（轴承和旋转轴）等；1.3.7高温使产品特性、参数发生明显变化，其敏感元件如晶体管、电阻、电容及变压器等；1.3.8高温下不同膨胀系数的材料的膨胀情况不同，会造成元件松动、尺寸改变、开焊、虚焊、假焊、氧化、软化、融化、密封失效等缺陷，敏其感元件如塑料等；1.3.9高温使材料变色、发黄（白色的材料）、发白（黑色的材料）、发白（黑色的材料）、脆化、粉化，其敏感的元件如塑料等。
hast失效机理
hast失效机理HAST (Highly Accelerated Stress Testing)失效机理HAST (Highly Accelerated Stress Testing) 是一种基于恶劣环境条件下的高加速应力测试方法，用于测试封装器件在高温高湿环境下的可靠性。
通过在短时间内使封装器件暴露于极端的环境条件下，HAST测试可以模拟封装器件在实际使用中可能遇到的环境，从而确定其长期可靠性。
本文将详细探讨HAST失效机理。
1. HAST测试条件HAST测试通常在高温高湿环境下进行。
常见的HAST测试条件是85℃和85%相对湿度（RH），通常持续时间为96小时。
在测试过程中，封装器件暴露于高湿度的环境中，并施加过电压和过电流。
这种环境条件和应力可以加速封装器件的失效，以提前发现潜在问题。
2. HAST失效机理HAST测试中的高温高湿环境以及施加的过电压和过电流可能导致以下几种常见的失效模式。
2.1 金属腐蚀高温高湿环境中，金属元件暴露于湿气中，容易发生腐蚀。
这种腐蚀可能导致金属间连接的电阻增加，甚至开路。
常见的金属腐蚀包括铜的硫化、银的氧化等。
此外，金属腐蚀还可能导致表面镀层的剥落，从而进一步加剧失效。
2.2 导线断裂高温高湿环境中，导线容易发生断裂。
这通常是由于金属导线材料的热膨胀系数不同以及湿气的腐蚀作用造成的。
这种断裂可能发生在焊点、引线与芯片连接处等位置，导致电路中断。
2.3 焊点失效焊点是封装器件中的重要结构，连接器件的引线和电路板上的焊盘。
在高温高湿环境下，焊点可能发生失效。
焊点失效常见的形式包括焊点断裂、焊点腐蚀等。
这些失效会导致引线和焊盘之间的连接松动或断开，进而导致电路中断或异常。
2.4 绝缘层失效高温高湿环境以及施加的过电压和过电流可能导致绝缘层失效。
绝缘层在封装器件中起到电气隔离和保护的作用。
在恶劣环境下，绝缘层的性能可能降低，导致电路间的隔离失效。
这种失效可能导致短路、电气漏水等问题。
PCBA失效原因分析
PCBA失效原因分析PCBA（Printed Circuit Board Assembly）是电子产品中的核心部件之一，由于其复杂的结构和多样化的功能，随着使用时间的增长或者外部环境的影响，可能会出现失效的情况。
本文将会分析PCBA失效的原因。
首先，PCBA的失效可能是由于电气元件的损坏或故障引起的。
例如，电容器、电阻器、晶体管等元件可能因为使用寿命到期或受到过高的电流、过热等因素的影响而导致失效。
另外，PCBA中的连接元件，如插座、接线头等，也可能因为连接不良、脱落或者损坏而导致失效。
其次，PCBA的失效可能与环境因素有关。
例如，长期暴露在高温、高湿度的环境下，PCBA中的元件可能会因为氧化、腐蚀等原因而失效。
此外，PCBA可能会受到静电放电、电磁干扰等外部干扰因素的影响，从而导致失效。
另外，PCBA的失效还可能与制造过程中存在的质量问题有关。
例如，PCBA制造过程中的焊接不良、元件安装错误或损坏等问题，可能导致整个PCBA的失效。
此外，如果PCBA制造过程中使用的材料质量不合格，或者存在不合理的设计，也可能导致PCBA的失效。
最后，PCBA的失效还可能与设计问题有关。
例如，PCBA的布局不合理，导致热量不能有效散发，进而引发元件过热；或者PCBA的电路设计存在缺陷，导致电路无法正常工作。
这些设计问题中可能包括电路的结构错误、电路连接方式不当等问题。
综上所述，PCBA的失效原因主要包括电气元件的损坏或故障、环境因素、制造过程中的质量问题以及设计问题。
在实际应用中，用户和制造商应对这些可能的失效原因进行分析和预防，以提高PCBA的可靠性和稳定性。
PCB失效原因与案例分析
PCB失效原因与案例分析PCB（Printed Circuit Board）是一种用于支持和连接电子组件的基板。
它是电子产品中最重要的组成部分之一，但由于各种原因，PCB也会出现失效的情况。
下面将从物理损坏、化学腐蚀以及设计和制造不良等角度分析PCB失效的原因，并列举一些相关的案例。
1.物理损坏物理损坏是导致PCB失效的主要原因之一、这种损坏可能由外部因素引起，例如机械压力、震动、温度变化等。
而且，也可能在制造和组装过程中造成，例如不正确的操作、错误的钳工行为等。
物理损坏可能导致PCB上电子元件的松动、脱落，以及电路轨迹断裂等失效现象。
案例1：一家制造商在PCB组装过程中不小心使用过于硬朗的工具，损坏了PCB上的电子元件。
这导致一些元件无法正常工作，最终导致整个电路板失效。
案例2：在运输过程中，由于未能妥善保护，PCB遭受了剧烈的撞击，导致电路轨迹断裂。
这使得PCB无法正常传递电流，导致整个电路板失效。
2.化学腐蚀化学腐蚀是导致PCB失效的另一个常见原因。
PCB会暴露在各种化学物质中，例如湿度、气体、液体等。
如果这些化学物质对PCB材料具有腐蚀性，它们会导致元件的氧化、腐蚀，甚至电路轨迹的腐蚀，从而导致电路板失效。
案例3：在一个潮湿的环境中，PCB上的金属电路轨迹开始发生氧化和腐蚀，导致电流无法正常传递，最终使整个电路板失效。
案例4：在一个工业环境中，PCB暴露在有害气体中，如硫化氢。
这导致PCB上的电子元件遭受腐蚀，损坏了电路的功能，从而导致PCB失效。
3.设计和制造不良设计和制造过程中的不良也是导致PCB失效的重要原因之一、设计不良可能导致电路板无法正常工作，例如布线错误、不正确的元件布局等。
制造不良可能导致电路板存在材料缺陷、焊接不良、导线间隙不正确、层间短路等问题，进而导致电路板失效。
案例5：在PCB设计中，布线人员错误地连接了两个电路轨迹，导致电流传输错误。
这导致PCB无法正常工作，最终导致整个电路板失效。
PCB污染对环境的影响研究
PCB污染对环境的影响研究PCB是聚氯化二苯酚(poly chlorinated biphenyls)的缩写，是一种类固体有机化合物，曾经广泛应用于电子、建筑材料、汽车及农药等领域。
随着时间推移，人们逐渐发现PCB具有相当严重的环境污染问题。
PCB在生产、使用、废弃等各个环节都可能对环境造成污染，其危害主要体现在以下几个方面：一、 PCB造成的环境污染由于PCB不易降解，在自然环境中会长期存在。
根据研究，PCB可通过空气、水、土壤等途径进入环境，对人类和动物造成生态风险。
1. PCB污染水体PCB污染的水体不仅会导致水中生物的死亡，还会对人类健康造成威胁。
PCB经过长期的积累，会在鱼类脂肪组织中大量富集，从而危害到人类健康。
2.PCB污染土壤PCB经过风化等过程，会逐渐进入土壤中，影响到土壤中的微生物，降低其质量，导致生态失衡。
另外，由于PCB的化学性质稳定，可以长期存留在土壤中，直到被人类活动挖掘或重新利用时才会逐渐释放。
二、 PCB对健康的影响PCB是致癌物和内分泌干扰物，威胁到人类和动物的健康。
它可通过呼吸、饮食、皮肤吸收等途径进入人体，致病机理主要包括毒性作用和免疫损伤。
1. PCB对人体的毒性作用PCB会对神经系统和儿童智力产生毒性作用。
例如，研究表明，经常接触PCB的工人与未接触PCB的人比较，脑神经系统疾病的发病率较高；对儿童智力发育的影响则表现为智力发育延缓和大脑功能减弱等。
2. PCB对人体的免疫损伤PCB还能损伤人体免疫系统，如影响细胞免疫和体液免疫功能。
因此，长期接触PCB的人群易感染疾病和患病率较高。
三、 PCB的综合治理为了减少PCB对环境和人类健康的影响，必须采取措施加以综合治理。
以下是几种常见的治理方法：1. PCB传统的治理方法传统的PCB治理方法主要有物理、化学、生物等方法。
其中，物理治理常用的是地下减量法，利用化学物质来降低PCB的毒性；化学治理常用的是还原剂、氧化剂等；生物治理常用的是用生物芯片、放线菌等生物制剂分解PCB。
hast失效机理
hast失效机理
HAST（Highly Accelerated Stress Test）是一种用于测试电子元件和系统的可靠性的方法，通过提高温度和湿度，加快材料老化，模拟出长期使用中可能出现的故障情况。
HAST失效机理主要包括以下几种：
1. 湿热应力导致金属腐蚀：在高温高湿环境下，金属元件和导线上会形成氧化物和腐蚀物，导致电阻增加、释放气体、引起短路等现象，从而导致元件失效。
2. 湿热应力导致绝缘老化：高温高湿环境会使绝缘材料中的水分析入，导致绝缘强度降低，绝缘老化加剧，最终导致绝缘失效，引起漏电、电弧等故障。
3. 热胀冷缩导致焊点开裂：在高温高湿环境下，由于材料的热胀冷缩不一致，焊点可能会出现应力过大，导致开裂，从而引起接触不良、开路等问题。
4. 温度变化引起热应力：在HAST测试时，由于温度变化速度较快，材料内部会产生热应力，导致材料的破裂、变形等问题，从而引起元件失效。
总之，HAST测试中的高温高湿环境、快速的温度变化等因素都可能导致电子元件和系统的各种故障和失效。
PCB行业之失效模式影响分析
PCB行业之失效模式影响分析PCB行业是电子产品制造的基础，负责为电子设备提供电气连接和信号传输功能。
然而，由于电子元件和工艺的复杂性，PCB在使用过程中可能会出现各种失效现象。
了解和分析这些失效模式对于提高PCB质量和可靠性至关重要。
本文将讨论几种常见的PCB失效模式及其影响。
首先，焊膏开裂是一种常见的PCB失效模式。
焊膏是用于连接电子元件和PCB的材料，通常由锡和铅合金制成。
当焊接温度过高或焊接时间过长时，焊膏可能会发生开裂。
这种失效会导致焊点松动或脱落，进而影响电子元件的连接性和信号传输。
为了解决这个问题，PCB制造商可以优化焊接工艺，控制焊接温度和时间。
其次，线路跟踪断裂是另一种常见的PCB失效模式。
线路跟踪是PCB上用于电气连接的导线，通常由铜制成。
当线路跟踪处于过载或弯曲条件下，它们可能会发生断裂。
这导致电路中断，无法正常工作。
要防止线路跟踪断裂，PCB设计师可以增加线路跟踪的宽度和厚度，以提高其耐电流和耐机械应力能力。
另一种常见的PCB失效模式是电解腐蚀。
电解腐蚀是指电流通过PCB表面的导线和焊点时产生的化学反应。
这会导致导线或焊点的材料被腐蚀，最终导致PCB失效。
为了减少电解腐蚀，PCB制造商可以采用防腐蚀涂层或使用高耐蚀材料制造导线和焊点。
此外，PCB还可能面临温度循环引起的热应力和湿度引起的湿度敏感失效。
温度循环是指PCB在不同温度下频繁变化，导致PCB材料的膨胀和收缩。
长期温度循环会导致焊点和线路跟踪断裂。
湿度敏感失效是指PCB暴露在高湿度环境中时导致电子元件腐蚀或绝缘材料吸湿膨胀。
这可能导致导线短路或焊点发生电解腐蚀。
为了抵御这些失效模式，PCB制造商可以选择高温和湿度耐受材料，以及改善设计和封装技术。
综上所述，PCB行业的失效模式多种多样，可能影响PCB的连接性、信号传输和整体可靠性。
为了减少这些失效的发生，PCB制造商应该改善工艺、优化设计和选择合适的材料。
此外，持续监测和测试PCB的可靠性也是保证良好PCB质量的重要措施。
PCB(A)失效分析介绍
三、失效案例（2）
样品编号 区域1 区域4
线膨胀系数（ppm/℃）
≥Tg
265.6
≤Tg
52.43
≥Tg
254.7
≤Tg
62.17
50~260℃膨胀百分比（%） 4.167
3.887
测试样品 区域1 区域4
测试结果（℃） 317.09（5%质量损失，N2） 318.28（5%质量损失，N2）
备注：区域1为通孔相对密集区，区域4为通孔相对稀疏区。 其中铜孔密集区基板的热膨胀系数较铜孔稀疏区偏高，即前者比后者热膨胀量略大，这主 要是由于铜本身吸热、传导速度快，使得基板孔铜密集区接受热量相对较高导致。
•根据测试的需求，我们也可以用到前面提到的 更精密的仪器！
PCB(A)典型缺陷
三、失效案例（1）
NG样品爆板分层位置较集中，位于孔附近或样品边缘。爆板位置剥离 后表面平整，仅有少量树脂在爆板时被分离。
爆板分层主要发生在芯板和PP之间，断面平整，少量树脂附着于PP上， 部分位置存在芯板开裂现象。
三、失效案例（1）
失效分析流程
失效发生 失效样品保存
外观检查、电性能测 试
无损分析
内部分析
样品制备 定位失效点
物理分析 确定失效机理
纠正措施
搜集失效及环境信息 失效分析方案设计
应力试验分析
故障模拟分析
结果验证
二.仪器简介
外观检查 无损分析
体式显微镜、金相显微镜 X射线透视仪、CT、扫描声学显微镜(C-SAM)
性能分析
PCB(A)失效分析介绍
目录
一.失效分析定义 二.仪器简介 三.典型案例
一.失效分析定义
失效分析是一种事后分析手段，在开发、测试、小批 量试产，量产阶段及用户使用期间器件产生的失效问 题，通过使用各种测试分析技术和分析程序确认产品 的失效现象，分辨其失效模式或机理，确定其最 终的失效原因，提出在物料、设计、工艺等方面的改 进建议，来消除失效并防止失效的再次发生，提高产 品可靠性，它来自可靠性工程的一个重要组成部分。
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PCB板做环境试验的失效机理PCB板中温湿度测试2008/11/25一、PCB板中温湿度测试综合试验箱由制冷系统、加热系统、控制系统、湿度系统、空气循环系统和传感器系统等组成，系统方框图如图7-2所示，所述系统分属电气和机械制冷两大方面。
下面简单介绍几个主要系统的工作原理和工作过程。
1. 制冷系统制冷系统是综合试验箱的关键部分之一。
一般来说，综合试验箱的制冷方式都是机械制冷以及辅助液氮制冷。
机械制冷采用蒸气压缩式制冷，该制冷方式是人工制冷中应用广泛而又经济的制冷方式之一。
蒸气压缩式制冷型式有：（1）单级制冷；（2）多级制冷；（3）复合式制冷。
蒸气压缩式制冷系统主要由压缩机、冷凝器、节流机构和蒸发器组成。
由于试验时的温度低温要达到-50℃，单级制冷难以满足要求，因此综合试验箱的制冷方式一般采用复合式制冷。
2 加热系统综合试验箱的加热系统相对制冷系统而言，是比较简单的。
它主要由大功率电阻丝组成。
由于综合试验箱要求的升温速率较大（一般都要求在上升2℃/min），因此综合试验箱的加热系统功率都比较大。
3 控制系统控制部分是综合试验箱的核心，它决定了试验箱的升降温速率、精度等重要指标。
现有综合试验箱的控制器大都采用PID控制，也有少部分采用PID与模糊控制相结合的控制方式。
4 湿度系统湿度系统分为加湿和除湿两个子系统。
综合试验箱的加湿方式一般采用蒸气加湿法，即在试验箱内直接用电阻丝对水进行加热，从而使水蒸气来加湿。
这种加湿方法加湿能力强，速度快，加湿控制灵敏，尤其在降温时容易实现强制加湿。
但是次试验箱内必须注意保持清洁，否则容易造成加湿盘的污染。
综合试验箱的除湿方式有机械制冷除湿和干燥器除湿两种：（1）机械制冷除湿的除湿原理是将空气冷却到露点温度以下，使大于饱和含湿量的水气凝结析出，这样就降低了湿度。
（2）干燥器除湿是利用气泵将试验箱内的空气抽出，并将干燥的空气注入，同时将湿空气送入可循环利用的干燥器进行干燥，干燥完后又送入试验箱内，如此反复循环进行除湿。
现在大部分综合试验箱采用前一种除湿方法。
后一种的除湿方法，可以使露点温度达到0℃以下，适用于有特殊要求的场合，但费用较高。
5. 传感器系统综合试验箱的传感器主要是温度和湿度传感器。
温度传感器应用较多的是铂电阻，也有采用热电偶。
湿度的测量方法有干湿球温度计法和固态电子式传感器直接测量法两种。
其中干湿球法测量精度不高，现在的综合试验箱正逐步地以固态传感器代替干湿球来进行湿度的测量。
6.空气循环系统空气循环系统一般由离心式风扇和驱动其运转的电机构成，其中有固定转速的和自动调节转速的两种。
固定转速的如果要调节试验箱内的温度，是通过调节电阻丝的发热来控制的，它的控制相对风扇可以自动控制的比较简单。
7.温湿度控制温湿度控制主要表现在温湿度的精确度，基本上普通的温湿度试验箱温度可上下2℃，湿度可上下10个百分点。
相对来说比较好的温湿度试验箱能够实现温度上下0.5℃，湿度上下5个百分点。
对于普通的测试，或者国际标准来讲前面的试验箱就可以满足要求。
8.PCB板中温湿度测试和失效在温湿度环境测试中都会碰到温度变化率的问题，如果温度变化快则会变成温度冲击，而温度变化慢了又造成测试时间太长，不符合经济效益。
一般来讲，温度变化率定为20℃/h。
同时这样的一个温度变化率也将利于从低温到高温是出现的凝结水的影响效应。
低温条件下不能直接把PCB板取出，以放置产生凝结水导致短路等现象发生。
一般低温低湿条件可以不考虑，主要原因是失效在此条件下产生得比较少，还有就是能失效低温低湿的设备相对来说要贵很多，如非必要可以不做。
再有就是每次用温湿度控制箱进行测试时必须要做的事是在测试前后把温湿度控制箱的温度和湿度调到一个固定的设定值，以确保温湿度控制箱的工作正常并延长使用寿命，具体的温湿度值是23℃和50%。
（一）PCB板中高温高湿操作1 目的通过在高温条件下来测试电路的稳定性，评价产品暴露于高温高湿期间发生的性能随时间退化的效应，检测印制电路板和元气的散热情况。
2 条件温湿度条件为温度40℃、湿度90%。
推荐的测试时间为24h，这样可以全面了解电路散热水平。
3 影响（1）电路工作不稳定或者短路；（2）不同材料的膨胀不一致，导致电路板发生虚焊或者焊接裂化；（3）固定电阻阻值改变；（4）温度梯度不同和不同材料的胀差使电子线路的稳定性发生变化。
（二）PCB板中温湿度循环1 目的通过顺序改变元器件环境，施以低温和高温来检测其缺陷。
检验印制电路板的电子迁移问题，芯片的物理实效问题以及塑料件的外表面的喷漆强度。
2 条件温度的范围为-40℃~125℃（工业用）或-65℃~150℃（军用）。
推荐的循环次数为20次，最小是10次。
温度极限处的保持时间至少为10min。
温度循环后，可将温度降至25℃测量元器件的电特性参数，并与其技术指标比较。
这种方法可以测定元器件对温度极限的耐受力以及交替面对这种极限值时的反应。
3 影响（1）导线联结，晶片底层粘连，晶片破裂；（2）热膨胀系数不匹配、密封及塑料封装；（3）喷漆的脱落、雾化和起泡等。
（三）PCB板中高温储存1 目的（1）评价装备稳定长期暴露于高温期间发生的性能随时间退化的效应，因为这种情况下可能包括一些叠加效应。
（2）评价处在由于太阳辐射在装备内部产生明显的温度梯度高温环境的装备。
（3）调查电子零部件、机器的热性变化，调查有源元件在高温下的动作或者通电后的劣化特性，调查润滑特性的劣化。
这种试验可以暴露出如潮湿、金属化处理、硅片内部、离子污染、表面、氧化和接触方面的缺陷。
2 条件高温储存可使元器件面临比老化测试更高的温度，且无需对元器件施加电源。
试验温度约为60℃,高温持续时间为48h。
3 影响促进氧化、扩散等的化学反应，引起膨胀、软化、蒸发、氧化、粘度低下、龟裂、扩散、液体泄漏等。
（1）不同材料的膨胀不一致；（2）材料尺寸全部和局部地改变；（3）固定电阻阻值改变；（4）温度梯度不同和不同材料的胀差使电子线路的稳定性发生变化；（5）变压器和机电部件过热；（6）有机材料裂解或龟裂；（7）合成材料的放气；（8）继电器以及磁作动或过热装置的吸合与释放范围变化。
（四）PCB板中低温操作1 目的调查电子零部件、机器的耐寒性和低温储藏特性。
观察由于结冰造成体积膨胀后的特性劣化、功能及性能劣化、由于收缩行程的机械特性。
低温试验用于评价在储存和工作期间，低温条件对装备安全性和性能的影响。
2 条件低温操作可以检验元器件在低温下的特性。
试验温度约为-20℃，持续时间为48h.3 影响由于膨胀、收缩造成的热性的、机械性的变形，软化、脆化的促进，润滑性的低下，密封的失效，龟裂，水分的结冰。
低温几乎对所有地基本材料都有不利的影响。
对于暴露于低温环境地装备，由于低温会改变其组成材料的物理特性，因此可能会改变对其工作性能造成暂时或永久的损害。
所以只是装备将暴露于低于标准环境地温度下，就要考虑进行低温试验，并且要考虑以下典型问题，以帮助确定试验方法是否适用于受试装备。
（1）材料的硬化和脆化；（2）不同材料的收缩不一致；（3）电子器件（电阻、电容等）性能改变；（4）破裂、开裂和脆裂，冲击强度改变，强度降低；（5）变压器和机电部件地性能改变。
（五）PCB板中热冲击1 目的热冲击可评估元器件对极限温度和循环处于极限温度时的耐受力。
观察由于热膨胀系数不同引起的尺寸变化，以及伴随而来的材料特性的密闭性的变化。
这种测试可以发现如表面断裂、分层、封装破裂、电特性改变和填充物泄漏等问题。
2 条件热冲击测试分为工作和非工作状态两种。
工作状态下相对于非工作状态下的要求是要低一些的，其中必须要注意的是温度变化的时间，美军规中提到温度变化时间除非有特别要求，一般不超过1min 。
如果不能实现则需要用液体来做，但是这又要注意试验产品是否具有防水能力，否则就不能采用。
3 影响由于膨胀收缩造成的变形、剥离、龟裂，由于内部水分的蒸发引起的龟裂、疲劳、加工面的开裂以及机械性的变位造成的电气特性的变化，以及造型零部件等的龟裂、端子密封部的评价、剥离、机械性的变形等。
典型的情况如下：（1）装备在热区域和低温环境之间转移；（2）通过高性能运载工具，从高温环境升到高空；（3）温度冲击通常对装备靠近外面地部分影响更严重，离表面越远，温度变化越慢，影响越不显著；（1）运动部件地卡紧或松弛；（2）材料地收缩与膨胀率不同或诱发应变率不一致；（3）零部件变形或破裂；（4）表面涂层开裂；（5）电气和电子元器件地变化；（6）快速冷凝水或结霜引起电子或机械故障；（7）静电过大。
（六）PCB板中的湿度1 目的调查电子零部件、机器的湿度引起的劣化特性，评价绝缘材料的吸湿特性、储藏、低温度条件下的干燥特性。
2 条件湿度达到90%，在高温40℃下运行。
3 影响绝缘度降低，促进腐蚀、电解、结露、膨胀、泄漏电流增加，引起变形、特性变化、弯曲。
温湿度测试与引起的主要失效如表7-1所列。
（七）PCB板中老化测试老化测试是用来提高电子元器件的可接受性和降低失效率。
由于电子产品的生命周期的特性，在产品早期存在早期实效问题，也就是说早期的失效率会相对较高，而后来的随机实效期则实效率较低，而且处于一个比较均衡的状态。
正是由于产品早期的失效率问题存在，所以应该在产品到用户手中之前进行老化，从而是产品在用户手中处于一个稳定状态。
如图7-3所示。