印制板及其组件(PCB&PCBA)是电子产品的核心部件,PCB&PCBA的可靠性直接决定了电子产品的可靠性。为了保证和提高电子产品的质量和可靠性,对失效进行全面的理化分析,确认失效的内在机理,从而有针对性地提出改善措施。
电子元器件失效分析的目的是借助各种测试分析技术和分析程序确认电子元器件的失效现象,分辨其失效模式和失效机理,确认最终的失效原因,提出改进设计和制造工艺的建议,防止失效的重复出现,提高元器件可靠性。
集成电路复杂度与性能要求的持续攀升,叠加设计、制造、封装及应用环节的潜在风险,导致短路、开路、漏电、烧毁、参数漂移等关键失效模式频发。这不仅造成昂贵的器件报废与系统宕机,更常引发设计方、代工厂、封测厂与终端用户间的责任争议,带来重大经济损失与信誉风险。
高分子材料性能要求持续提升,而客户对高要求产品及工艺的理解差异,导致断裂、开裂、腐蚀、变色等典型失效频发,常引发供应商与用户间的责任纠纷及重大经济损失。
金属构件服役环境日益苛刻,对材料性能和结构可靠性提出更高要求。然而,设计缺陷、材料瑕疵、制造偏差或不当使用等因素,极易引发疲劳断裂、应力腐蚀开裂、氢脆、蠕变、磨损、过载变形等典型失效。
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看似正常的PCBA,为何无法开机?

发布时间: 2026-02-26 00:00
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病例摘要


  • 845SOM PCBA

  • 突发性功能丧失,表现为设备无法开机

  • 同一批次4个样本(含点胶与未点胶两种工艺)先后出现相同故障

  • 常规外观检查、X-RAY透视均未发现异常

  • 启动自检数据显示信号传输中断,发热后可暂时缓解

近期,某智能终端产品在客户端反馈:多片PCBA出现不开机故障,涉及点胶与未点胶两种工艺状态。失效现象一致:上电后无法正常启动,严重影响产品交付与客户体验。

面对这样的失效,如何快速定位问题?是焊接问题?芯片本身?还是PCB板?我们通过一系列失效分析手段,逐步揭开真相...


✅ 外观检查:无明显异常 

4片样品中,1#、2#为点胶失效,3#、4#为未点胶失效。初步外观观察,除3#、4#有导线引出外,未见明显物理损伤或异常。


✅ X-RAY测试:内部结构未见异常 

X-RAY测试:内部结构未见异常

失效样品POP芯片X-RAY图

失效样品PM芯片X-RAY图

失效样品PM芯片X-RAY图

对POP封装芯片及PM芯片进行X-RAY透视检查,未发现焊接短路、空洞、桥接等明显异常,初步排除典型焊接缺陷。


 ⚠️ 启动自检分析:故障指向芯片周边电路

通过串口输出数据分析:

样品首次通电串口输出数据显示ERROR

1#样品首次通电串口输出数据显示“ERROR: Out of Bound Temp Conditon Occured, Performing AFP:  VBATT TEMP : -30 DegC.; Min Limit: -20; Max Limit: 80;”,说明电源管理芯片有异常

样品通电一段时间后重启,串口的数据,PON寄存器数值与正常的不一致

1#样品通电一段时间后重启,串口的数据,PON寄存器数值与正常的不一致

首次通电串口输出数据与1#样品一致

2#首次通电串口输出数据与1#样品一致

样品重启后串口输出数据,显示UFS错误

2#样品重启后串口输出数据,显示UFS错误

样品重启后串口输出数据追查,判断可能是flash存储器出错

2#样品重启后串口输出数据追查,判断可能是flash存储器出错

样品输出数据,显示PM与DDR可能有问题,DDR在开始初始化后输出数据就停止输出

3#样品输出数据,显示PM与DDR可能有问题,DDR在开始初始化后输出数据就停止输出

  • 1#、2#样品首次通电报“电池温度超出范围”,提示可能为CPU或电源管理芯片引脚悬空;

  • 3#样品PM与DDR初始化中断;

  • 4#样品无任何输出。

结果显示,故障可能与信号传输中断有关,且发热可暂时缓解部分异常,提示接触不良类问题。


 ⚠️ 切片分析:发现问题端倪

对POP芯片进行在板切片:

样品切片第1排,发现POP芯片填充胶未填充完全

1#样品切片第1排,发现POP芯片填充胶未填充完全

失效样品的POP做切片测试,发现POP背面的PCB上的一个电容有裂纹

3#失效样品的POP做切片测试,发现POP背面的PCB上的一个电容有裂纹

  • 1#样品填充胶未完全填充;

  • 3#样品POP背面电容存在裂纹;

  • 所有样品均在POP芯片下方的PCB埋孔位置发现裂纹或界面异常。


 ⚠️ SEM测试:裂纹与空洞清晰可见

进一步通过扫描电镜观察:

样品切片的第8排切片截面埋孔裂纹SEM照片

1#样品切片的第8排切片截面埋孔裂纹SEM照片

样品切片的第6排切片截面埋孔裂纹SEM照片

2#样品切片的第6排切片截面埋孔裂纹SEM照片

样品切片的第5排切片截面埋孔裂纹SEM照片

4#样品切片的第5排切片截面埋孔裂纹SEM照片

  • 1#、4#样品埋孔有明显裂纹;

  • 2#样品埋孔界面存在明显空洞。

这些异常结构会导致信号路径阻抗变化,影响信号完整性,最终引发不开机故障。



结论

PCBA失效的主要原因为POP芯片底部PCB埋孔存在开裂及界面空洞异常,导致埋孔阻抗增大,信号传输异常。个别样品中电容裂纹也为次生因素。

建议

  • PCB来料可靠性评估: 加强对PCB的热应力测试,特别是埋孔结构的可靠性验证,防止异常物料流入产线;

  • 工艺过程应力控制: 对回流焊、点胶等工序进行应力应变测试,优化工艺参数,减少对PCB和元件的机械热应力影响。


你有没有遇到过PCBA因PCB内部结构问题导致的失效?


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