在現代電子信息產業中，PCB（印刷電路板）作為元器件的載體和電路信號傳輸的樞紐，其質量與可靠性水平直接決定了整機設備的性能表現。然而，由于成本控制和技術限制，PCB在生產和應用過程中常常出現各種失效問題。為了確保PCB的質量和可靠性，失效分析技術顯得尤為重要。

外觀檢查

外觀檢查是失效分析的第一步，通過目測或借助簡單儀器（如立體顯微鏡、金相顯微鏡或放大鏡）對PCB進行觀察，尋找失效部位及相關物證。其主要作用是失效定位和初步判斷失效模式。外觀檢查重點關注PCB的污染、腐蝕、爆板位置、電路布線以及失效的規律性，例如失效是否為批次性或集中于某個區域。此外，對于在組裝成PCBA后才發現的失效問題，還需仔細檢查失效區域的特征，以判斷是否由組裝工藝或所用材料導致。

X射線透視檢查

對于一些無法通過外觀檢查發現的內部缺陷，如PCB的通孔內部缺陷或高密度封裝器件的焊點缺陷，X射線透視系統是不可或缺的工具。該技術利用不同材料厚度或密度對X光的吸收和透過率差異進行成像，能夠精準定位焊點內部缺陷、通孔內部缺陷以及BGA或CSP器件的缺陷焊點。

切片分析

切片分析是一種通過取樣、鑲嵌、切片、拋磨、腐蝕和觀察等一系列復雜步驟獲取PCB橫截面結構的技術。它能夠提供關于PCB微觀結構（如通孔、鍍層等）的豐富信息，為質量改進提供重要依據。然而，該方法具有破壞性，一旦進行切片，樣品將無法恢復。同時，切片制樣要求高、耗時長，需要專業的技術人員操作。

掃描聲學顯微鏡

掃描聲學顯微鏡（SAM）是目前電子封裝和組裝分析中常用的一種無損檢測技術。

它利用高頻超聲波在材料不連續界面上反射產生的振幅、位相和極性變化進行成像，掃描方式為沿Z軸掃描X-Y平面的信息。

顯微紅外分析

顯微紅外分析將紅外光譜與顯微鏡相結合，利用不同材料（尤其是有機物）對紅外光譜的不同吸收特性來分析材料的化合物成分。

通過顯微鏡，可見光與紅外光同光路，可在可見視場下尋找微量有機污染物。在電子工藝中，微量污染可能導致PCB焊盤或引線腳的可焊性不良，而顯微紅外分析能夠有效解決這一問題。其主要用途是分析被焊面或焊點表面的有機污染物，以及腐蝕或可焊性不良的原因。

掃描電子顯微鏡分析

掃描電子顯微鏡（SEM）是一種大型電子顯微成像系統，在PCB失效分析中具有重要作用。它主要用于失效機理的分析，如觀察焊盤表面形貌結構、焊點金相組織、測量金屬間化合物、可焊性鍍層分析以及錫須分析測量等。

與光學顯微鏡相比，掃描電鏡成像為電子像，只有黑白兩色，且對非導體和部分半導體樣品需要進行噴金或碳處理。掃描電鏡的景深遠大于光學顯微鏡，適用于金相結構、顯微斷口以及錫須等不平整樣品的分析。

X射線能譜分析

不同的電子束掃描方式，能譜儀可以進行表面的點分析、線分析和面分析，獲取元素分布信息。通過精確的元素分布信息，金鑒實驗室能夠幫助客戶識別可焊性不良的根本原因。

光電子能譜（XPS）

光電子能譜（XPS）是一種基于X射線照射樣品表面，使原子內殼層電子逸出形成光電子的原理進行分析的技術。通過測量光電子的動能，可得到原子內殼層電子的結合能，進而實現對樣品表面元素的定性和定量分析。

熱分析

熱分析技術在PCB分析中主要包括差示掃描量熱法（DSC）和熱機械分析儀（TMA）。

DSC通過測量輸入到物質與參比物質之間的功率差與溫度（或時間）的關系，研究材料的物理化學及熱力學性能。在PCB分析中，DSC主要用于測量高分子材料的固化程度和玻璃態轉化溫度，這兩個參數直接影響PCB在后續工藝過程中的可靠性。

TMA則用于測量固體、液體和凝膠在熱或機械力作用下的形變性能，通過測量PCB的線性膨脹系數和玻璃態轉化溫度，可分析材料的物理化學及熱力學性能。膨脹系數過大的基材PCB在焊接組裝后容易導致金屬化孔斷裂失效。

總結

隨著PCB向高密度、無鉛和無鹵方向發展，潤濕不良、爆板、分層、CAF等失效問題愈發常見。通過這些技術的應用，我們能夠更好地控制PCB的質量，避免類似問題的再次發生，從而提高電子信息產品的整體可靠性和性能表現。