1．外觀檢查　　外觀檢查就是目測或利用一些簡單儀器，如立體顯微鏡、金相顯微鏡甚至放大鏡等工具檢查PCB 外觀，尋找失效 部位和相關 物證，主要 作用就是失效定位和初步判斷PCB 失效模式。外觀檢查主要檢查PCB 污染、腐蝕、爆板 位置、電路布線以及失效 規律性、如是批次 或是個別，是不是總是集中在某個區域等等。另外，有許多PCB 失效是在組裝成PCBA后才發現，是不是組裝工藝過程以及過程所用材料 影響導致 失效也需要仔細檢查失效區域 特征。　　2．X射線透視檢查　　對于某些不能通過外觀檢查到。

部位以及PCB。

通孔內部和其他內部缺陷，只好使用X射線透視系統來檢查。X光透視系統就是利用不同材料厚度或是不同材料密度對X光 吸濕或透過率 不同原理來成像。該技術更多地用來檢查PCBA焊點內部 缺陷、通孔內部缺陷和高密度封裝 BGA或CSP器件 缺陷焊點 定位。目前 工業X光透視設備 分辨率可以達到一個微米以下，并正由二維向三維成像 設備轉變，甚至已經有五維（5D） 設備用于封裝 檢查，但是這種5D X光透視系統非常貴重，很少在工業界有實際 應用。　　3．切片分析　　切片分析就是通過取樣、鑲嵌、切片、拋磨、腐蝕、觀察等一系列手段和步驟獲得PCB橫截面結構 過程。通過切片分析可以得到反映PCB（通孔、鍍層等）質量 微觀結構 豐富信息，為下一步 質量改進提供很好 依據。但是該方法是破壞性 ，一旦進行了切片，樣品就必然遭到破壞；同時該方法制樣要求高，制樣耗時也較長，需要訓練有素 技術人員來完成。要求詳細 切片作業過程，可以參考IPC 標準IPC－TM－6502．1．1和IPC－MS－810規定 流程進行。　　4．掃描聲學顯微鏡　　目前用于電子封裝或組裝分析 主要是C模式 超聲掃描聲學顯微鏡，它是利用高頻超聲波在材料不連續界面上反射產生 振幅及位相與極性變化來成像，其掃描方式是沿著Z軸掃描X－Y平面 信息。因此，掃描聲學顯微鏡可以用來檢測元器件、材料以及PCB與PCBA內部 各種缺陷，包括裂紋、分層、夾雜物以及空洞等。如果掃描聲學 頻率寬度足夠 話，還可以直接檢測到焊點 內部缺陷。典型 掃描聲學 圖像是以紅色 警示色表示缺陷 存在，由于大量塑料封裝 元器件使用在SMT工藝中，由有鉛轉換成無鉛工藝 過程中，大量 潮濕回流敏感問題產生，即吸濕 塑封器件會在更高 無鉛工藝溫度下回流時出現內部或基板分層開裂現象，在無鉛工藝 高溫下普通 PCB也會常常出現爆板現象。此時，掃描聲學顯微鏡就凸現其在多層高密度PCB無損探傷方面 特別優勢。而一般 明顯 爆板則只需通過目測外觀就能檢測出來。　　5．顯微紅外分析　　顯微紅外分析就是將紅外光譜與顯微鏡結合在一起 分析方法，它利用不同材料（主要是有機物）對紅外光譜不同吸收 原理，分析材料 化合物成分，再結合顯微鏡可使可見光與紅外光同光路，只要在可見 視場下，就可以尋找要分析微量 有機污染物。如果沒有顯微鏡 結合，通常紅外光譜只能分析樣品量較多 樣品。而電子工藝中很多情況是微量污染就可以導致PCB焊盤或引線腳 可焊性不良，可以想象，沒有顯微鏡配套 紅外光譜是很難解決工藝問題 。顯微紅外分析 主要用途就是分析被焊面或焊點表面 有機污染物，分析腐蝕或可焊性不良 原因。　　6．掃描電子顯微鏡分析　　掃描電子顯微鏡（SEM）是進行失效分析 一種最有用 大型電子顯微成像系統，其工作原理是利用陰極發射 電子束經陽極加速，由磁透鏡聚焦后形成一束直徑為幾十至幾千埃（A） 電子束流，在掃描線圈 偏轉作用下，電子束以一定時間和空間順序在試樣表面作逐點式掃描運動，這束高能電子束轟擊到樣品表面上會激發出多種信息，經過收集放大就能從顯示屏上得到各種相應 圖形。激發 二次電子產生于樣品表面5～10nm范圍內，因而，二次電子能夠較好 反映樣品表面 形貌，所以最常用作形貌觀察；而激發 背散射電子則產生于樣品表面100～1000nm范圍內，隨著物質原子序數 不同而發射不同特征。

背散射電子，因此背散射電子圖象具有形貌特征和原子序數判別 能力，也因此，背散射電子像可反映化學元素成分 分布。現時 掃描電子顯微鏡 功能已經很強大，任何精細結構或表面特征均可放大到幾十萬倍進行觀察與分析。　　在PCB或焊點 失效分析方面，SEM主要用來作失效機理 分析，具體說來就是用來觀察焊盤表面 形貌結構、焊點金相組織、測量金屬間化物、可焊性鍍層分析以及做錫須分析測量等。與光學顯微鏡不同，掃描電鏡所成 是電子像，因此只有黑白兩色，并且掃描電鏡 試樣要求導電，對非導體和部分半導體需要噴金或碳處理，否則電荷聚集在樣品表面就影響樣品 觀察。此外，掃描電鏡圖像景深遠遠大于光學顯微鏡，是針對金相結構、顯微斷口以及錫須等不平整樣品 重要分析方法。　　7．X射線能譜分析　　上面所說 掃描電鏡一般都配有X射線能譜儀。當高能 電子束撞擊樣品表面時，表面物質 原子中 內層電子被轟擊逸出，外層電子向低能級躍遷時就會激發出特征X射線，不同元素 原子能級差不同而發出 特征X射線就不同，因此，可以將樣品發出 特征X射線作為化學成分分析。同時按照檢測X射線 信號為特征波長或特征能量又將相應 儀器分別叫波譜分散譜儀（簡稱波譜儀，WDS）和能量分散譜儀（簡稱能譜儀，EDS），波譜儀 分辨率比能譜儀高，能譜儀 分析速度比波譜儀快。由于能譜儀 速度快且成本低，所以一般 掃描電鏡配置 都是能譜儀。　　隨著電子束www.weii.com.tw/index.php?view=products 掃描方式不同，能譜儀可以進行表面 點分析、線分析和面分析，可得到元素不同分布 信息。點分析得到一點 所有元素；線分析每次對指定 一條線做一種元素分析，多次掃描得到所有元素 線分布；面分析對一個指定面內 所有元素分析，測得元素含量是測量面范圍www.weii.com.tw/index.php?view=products 平均值。　　在PCB 分析上，能譜儀主要用于焊盤表面 成分分析，可焊性不良 焊盤與引線腳表面污染物 元素分析。能譜儀 定量分析 準確度有限，低于0．1％ 含量一般不易檢出。能譜與SEM結合使用可以同時獲得表面形貌與成分 信息，這是它們應用廣泛 原因所在。　　8．光電子能譜（XPS）分析　　樣品受X射線照射時，表面原子 內殼層電子會脫離原子核 束縛而逸出固體表面形成電子，測量其動能Ex，可得到原子 內殼層電子 結合能Eb，Eb因不同元素和不同電子殼層而異，它是原子 指紋標識參數，形成 譜線即為光電子能譜（XPS）。XPS可以用來進行樣品表面淺表面（幾個納米級）元素 定性和定量分析。此外，還可根據結合能 化學位移獲得有關元素化學價態 信息。能給出表面層原子價態與周圍元素鍵合等信息；入射束為X射線光子束，因此可進行絕緣樣品分析，不損傷被分析樣品快速多元素分析；還可以在氬離子剝離 情況下對多層進行縱向 元素分布分析（可參見后面 案例），且靈敏度遠比能譜（EDS）高。XPS在PCB 分析方面主要用于焊盤鍍層質量 分析、污染物分析和氧化程度 分析，以確定可焊性不良 深層次原因。　　9．熱分析差示掃描量熱法（DifferentialScanningCalorim－etry）　　在程序控溫下，測量輸入到物質與參比物質之間 功率差與溫度（或時間）關系 一種方法。DSC在試樣和參比物容器下裝有兩組補償加熱絲，當試樣在加熱過程中由于熱效應與參比物之間出現溫差T時，可通過差熱放大電路和差動熱量補償放大器，使流入補償電熱絲 電流發生變化。　　而使兩邊熱量平衡，溫差T消失，并記錄試樣和參比物下兩只電熱補償 熱功率之差隨溫度（或時間） 變化關系，根據這種變化關系，可研究分析材料 物理化學及熱力學性能。DSC 應用廣泛，但在PCB 分析方面主要用于測量PCB上所用 各種高分子材料 固化程度、玻璃態轉化溫度，這兩個參數決定著PCB在后續工藝過程中 可靠性。　　10．熱機械分析儀（TMA）　　熱機械分析技術（ThermalMechanicalAnalysis）用于程序控溫下，測量固體、液體和凝膠在熱或機械力作用下 形變性能，常用 負荷方式有壓縮、針入、拉伸、彎曲等。測試探頭由固定在其上面www.weii.com.tw/index.php?view=products 懸臂梁和螺旋彈簧支撐，通過馬達對試樣施加載荷，當試樣發生形變時，差動變壓器檢測到此變化，并連同溫度、應力和應變等數據進行處理后可得到物質在可忽略負荷下形變與溫度（或時間） 關系。根據形變與溫度（或時間） 關系，可研究分析材料 物理化學及熱力學性能。TMA 應用廣泛，在PCB 分析方面主要用于PCB最關鍵 兩個參數：測量其線性膨脹系數和玻璃態轉化溫度。膨脹系數過大 基材 PCB在焊接組裝后常常會導致金屬化孔 斷裂失效。　　由于PCB高密度 發展趨勢以及無鉛與無鹵 環保要求，越來越多 PCB出現了潤濕不良、爆板、分層、CAF等等各種失效問題。介紹這些分析技術在實際案例中 應用。PCB失效機理與原因 獲得將有利于將來對PCB 質量控制，從而避免類似問題 再度發生。