对于此类故障问题，我们需要使用一些常用的故障分析技术来确保制造过程中PCB的质量和可靠性。本文总结了十大故障分析技术，以供参考。
1.外观检查
目视检查是目视检查或使用一些简单的仪器，例如体视显微镜，金相显微镜，甚至是放大镜，以检查PCB的外观，并查找故障的零件和相关的物理证据。主要功能是定位故障并确定PCB的故障模式。外观检查主要检查PCB的污染，腐蚀，爆炸板的位置，电路布线和故障的规律性。此外，许多PCB故障只有在组装成PCBA后才发现。故障是否是由组装过程引起的，以及过程中所用材料的影响还需要仔细检查故障区域的特性。2.X射线透视
对于某些无法通过外观以及PCB通孔的内部和其他内部缺陷进行检查的零件，必须使用X射线荧光透视系统进行检查。 X射线荧光透视系统使用不同的材料厚度或不同的材料密度来吸收X射线或通过不同的原理透射光。此技术更多地用于检查PCBA焊点内部的缺陷，通孔内部的缺陷以及高密度封装BGA或CSP器件的缺陷焊点的位置。当前的工业X射线荧光透视设备的分辨率可以达到一微米以下，并且它已经从二维成像设备转变为三维成像设备。甚至五维（5D）设备都已用于包装检查，但是这种5D X荧光透视系统非常昂贵，很少在工业中得到实际应用。3.切片分析
切片分析是通过一系列方法和步骤（例如采样，镶嵌，切片，抛光，腐蚀和观察）获得PCB横截面结构的过程。通过切片分析，您可以获得有关PCB的微结构的丰富信息（通孔，电镀等），这为下一步的质量改进提供了良好的基础。但是，此方法具有破坏性。切片后，样品将被销毁。同时，该方法需要大量的样品制备，并且样品制备需要很长时间，这需要训练有素的技术人员来完成。有关详细的切片过程，请参阅IPC标准IPC-TM-650 2.1.1和IPC-MS-810中指定的过程。4.超声扫描声显微镜
当前，C模式超声扫描声显微镜主要用于电子包装或组装分析。它在材料的不连续界面上使用高频超声反射来成像振幅，相位和极性变化。扫描方法是沿Z轴在XY平面中扫描信息。因此，扫描声显微镜可用于检测组件，材料以及PCB和PCBA中的各种缺陷，包括裂纹，分层，夹杂物和空隙。如果扫描声音的频率宽度足够大，则还可以直接检测焊点的内部缺陷。典型的扫描声像是红色警告色，表示存在缺陷。由于在SMT工艺中使用了许多塑料封装的组件，因此在将铅转换为无铅的过程中会出现大量对水分回流敏感的问题。也就是说，吸湿性塑料包装装置在较高的无铅工艺温度下回流时，将在内部或在基板上破裂，而普通的PCB常常会在无铅工艺的高温下弹出。这时，扫描声显微镜突出了其在多层高密度PCB的无损检测中的特殊优势。通常，只有通过肉眼检查才能发现明显的破裂板。
5.显微红外分析
显微红外分析是一种结合了红外光谱和显微镜的分析方法。它利用不同材料（主要是有机物）对红外光谱的吸收不同的原理来分析材料的化合物组成。与显微镜相结合，可见光可以与红外光相结合，只要它在可见光视野内，就可以找到需要分析的极少量有机污染物。如果没有显微镜的组合，通常红外光谱只能分析大样品量的样品。在电子过程中的许多情况下，痕量污染会导致PCB焊盘或引脚的可焊性差。可以想象，如果没有显微镜的红外光谱很难解决工艺问题。微红外分析的主要目的是分析焊接表面或接头表面上的有机污染物，并分析腐蚀或可焊性差的原因。6.扫描电子显微镜分析
扫描电子显微镜（SEM）是用于故障分析的最有用的大型电子显微镜成像系统之一。它的工作原理是利用阴极发射的电子束被阳极加速并由磁透镜聚焦形成直径为几十埃的电子束。在扫描线圈的偏转下，几倍的电子束电流千埃（A）在特定的时间和空间序列上在样品表面上进行逐点扫描运动。高能电子束在样品表面受到轰击时将被激发。产生各种信息，并且在收集并放大之后可以从显示屏获得各种相应的图形。激发的二次电子在样品表面上产生5-10 nm的范围。因此，二次电子可以更好地反映样品表面的形貌，因此最常用于形貌观察。激发后的散射电子在样品表面产生。在100〜1000nm范围内，以不同的原子序数发射出不同特性的反向散射电子。因此，背向散射电子图像具有形态特征和辨别原子序数的能力。因此，反向散射电子图像可以反映化学元素组成的分布。当前的扫描电子显微镜非常强大，任何精细的结构或表面特征都可以放大到数十万倍用于观察和分析。就PCB或焊点的故障分析而言，SEM主要用于分析故障机理。具体而言，它用于观察焊盘表面的形态，焊点的金相结构，金属间化合物的测量，可焊涂层以及锡晶须的分析和测量。与光学显微镜不同，扫描电子显微镜是一种电子图像，因此只有黑色和白色，并且扫描电子显微镜的样品需要导电，并且非导体和某些半导体需要喷涂金或碳，否则，电荷在样品表面上的积累会影响样品的观察。此外，SEM图像的景深远大于光学显微镜的景深，它是对不均匀样品（如金相组织，微裂纹和锡晶须）的重要分析方法。
7. X射线能谱分析
上述的SEM通常配备有X射线光谱仪。当高能电子束撞击样品表面时，表面材料原子中的内部电子被轰击并逸出。当外部电子跃迁到低能级时，特征X射线被激发，并发射出不同元素的不同原子能级的特征。 X射线不同，因此可以将样品发出的特征X射线作为化学成分进行分析。同时，根据X射线信号作为特征波长或特征能量的检测，相应的仪器分别称为光谱色散光谱仪（简称为WDS）和能量色散光谱仪（简称为EDS）。光谱仪的分辨率高于光谱仪，光谱仪的分析速度比光谱仪快。由于能谱仪速度快，成本低，普通SEM都配置了能谱仪。
在PCB的分析中，能量光谱仪主要用于焊盘表面的成分分析，``9aqs''以及焊盘和可焊性较差的引脚表面污染物的元素分析。能量光谱仪的定量分析的准确性是有限的，并且含量低于0.1％通常不易检测。能量谱和SEM的结合可以同时获得表面形态和成分信息，这就是为什么它们被广泛使用的原因。
8.光电子能谱（XPS）分析
当样品用X射线照射时，表面原子的内壳电子将从原子核的束缚中逸出并从固体表面逸出而形成电子。可以测量电子的动能Ex，以获得原子的内壳电子的键能Eb，这是由于元素不同而不同的，电子壳不同，这是原子的“指纹”识别参数，并且形成了光谱线是光电子能谱（XPS）。 XPS可用于样品表面浅表面（几个纳米）元素的定性和定量分析。另外，可以基于结合能的化学位移来获得关于元素的化学价的信息。它可以提供诸如表层和周围元素的原子价之类的信息；由于入射光束是X射线光子束，因此可以在不损坏被分析样品的情况下进行绝缘样品的分析。也可以进行快速的多元素分析；在氩离子剥离的情况下，对多层进行纵向元素分布分析（请参见以下情况），其灵敏度远高于能谱（EDS）。在PCB的分析中，XPS主要用于分析焊盘涂层的质量，污染的分析以及氧化程度的分析，以确定造成可焊性差的深层原因。9.热分析差示扫描量热法
一种在编程的温度控制下测量物质与参考物质之间功率差与温度（或时间）输入之间关系的方法。 DSC在样品和参比容器的下方配备了两组补偿加热丝。当由于加热样品期间的热效应而在样品和参考之间产生温度差ΔT时，可以使用差分热放大电路和差分热补偿放大器。 ，使流入补偿加热丝的电流发生变化。并使两侧的热量平衡，温度差ΔT消失，并记录样品下两个电热补偿的热功率之差与参考值之间随温度（或时间）的关系。化学和热力学性质。 DSC被广泛使用，但是在PCB的分析中，它主要用于测量PCB上使用的各种聚合物材料的凝固度和玻璃化转变温度。这两个参数决定了后续工艺中PCB的可靠性。
10.热机械分析仪（TMA）
热力学分析用于在程序控制的温度控制下，在热或机械力的作用下测量固体，液体和凝胶的变形特性。常见的加载方法包括压缩，穿透，拉伸，弯曲等。测试探针由悬臂梁和固定在其上的螺旋弹簧支撑。电机将载荷施加到样品上。当样品变形时，差动变压器会检测到这种变化，并利用温度，应力和应变数据对其进行处理。可以获得在可忽略的载荷下物质的变形与温度（或时间）之间的关系。根据变形和温度（或时间）之间的关系，可以研究和分析材料的理化和热力学性质。 TMA被广泛使用。在PCB的分析中，它主要用于PCB的两个最关键的参数：测量其线性膨胀系数和玻璃化转变温度。具有膨胀系数过大的基板的PCB通常会导致在组装焊料后出现金属化孔失效。
