如何着手分析市场返修的PCBA电子不良品及BGA不良

这个【如何着手分析市场返修的PCBA电子不良品及BGA不良】题目应该只是一个普通的逻辑问题，不过深圳宏力捷却发现有很多新手工程师接到客户或市场上退回来的PCBA不良品时根本不知道如何下手。深圳宏力捷最近发现公司内有些新进人员，甚至会直接破坏现场，只能摇头！

其实分析不良品真的就像CSI或NSCI影集一样，得应用科学方法抽丝剥茧，一步一步慢慢的把真相解开，要先收集(观察)证据，判断收集犯罪的可能原因，好像有点太投入影集了，应该是假设各种可能原因，然后逐步验证，最后找出真相，如果可以的话，最好还要可以复制真相。

老实说，所有的工程问题都与【8D report】及【Problem Solving】的方法类似，重点就是如何按部就班，一步一步执行而已，有时候看似枯燥，但按部就班往往可以避免掉一些不小心遗落的细节，甚至可能从中获得一些意外的收获，所谓魔鬼藏在细节里。

下面这些是深圳宏力捷个人分析PCBA不良品的一些步骤与心得，因为只凭着自己的记忆及经验来整理，所以可能会有些遗落或缺失的地方，有看到不足的朋友，还请提点一二：

1. 如果是整机未拆的机器，可以先进行外观检查与功能(Function)测试以确认产品真的是不良品。

有时候客户退回来的产品根本就是良品被误判而已，产品本身可能并没有问题，这有可能是客户的电源供应器有问题或其他问题所造成，与产品本身并没有关系。

不过有些产品的不良现象必须要开机一段时间后才会显现，有些则是间歇性出现，这时候最好的方法就是开机让自动程式跑个最少一天，并且做一些基本操作，来看看能否可以重现问题。

最好可以在拿到不良品前就先询问客户是在什么情况下发生不良的，这样比较能够掌握状况判断可能不良原因。

另外，建议一定要检查一下外观有无从高处掉落撞击的痕迹，因为有些不良的原因是因为撞击而损坏内部零件。
 

2. 如果拿到的不良品已经被拆机或只有电路板，建议先做电路板的外观检查。

有些返修品可能是因为外物(个人曾经在机器内看过蟑螂或是蜘蛛结网的，因为机器会发热，潮湿又温暖，很适合某些昆虫居住)、或是液体不小心沾污(最常看到的是可乐、咖啡这类饮料)所造成的短路问题，另外有些不良品也会因为某些原因而造成短路烧毁零件或是电路，这些都可以从外观上大致看出来。

建议可已使用显微镜来检看电路板上电路及零件状况，要做地毯式的检查，不要放过任何的蛛丝马迹。
 

3. 电路板检查过外观后，要再做一次电性测试，而且要量测CPU温度。

如果客户只退回电路板，做过外观检查后再对电路板做电性测试(Function Test)是一定要的，理由同第1点。但即使客户退回的是整机，也可以在个别的电路板上做电器测试，以判断是那一片电路板有问题，因为有些机器内可能是好几片版子组成的，这样可以做初步排除。

另外，针对那些开机一段时间后才会出现不良的电路板，可以试着用温度计量测主要元件(如CPU)的温度是否正常，如果有温度异常升高则表示电路上有问题，其实如果温度没有升高也可以初步判断CPU有无动作。

参考文章： 

为何产品执行烧机(B/I)也无法拦截到DDR虚焊的问题？
 

4. 进行电路信号量测，已确认不良零件及位置。

当我们无法由外观及基本的电性测试来判断不良的原因时，就要开始对做更深入的分析，这时候通常可以看到电子工程师拿着电表及示波器在那里左戳右量的，查看哪一条线路没有导通或短利，还是那个电压不对了，或是IC零件间timing的配合出了问题，总之就要找出可能是那个零件的哪个几个点可能有问题。
 

5.  如果经过电路量测后，判断是BGA出了问题。

最好可以知道BGA不良是短路还是开路，而且还要指出可能的焊点位置，相信电子工程师有这个能力才对。

5.1 如果是BGA短路

直接拿去照X-Ray大概就可以知道是怎么一回事了，不过如果是市场退回的不良品，机率应该不高才是，因为出厂前已经做过并通过了基本的电器测试。

有些短路问题，即使照X-Ray也看一定可以看到问题，这时候可能需要查看看是不是因为助焊剂(flux)及湿气(moisture)所造成的问题，但这样的原因通常只会在环测(environmental test)的时候出现，一般真正客户退回来因为助焊剂所造成的问题不多，但也不能排除就事了，尤其是比较细间距的BGA。
 

5.2 如果是BGA开路，就会有好几种可能：

5.2.1 IC封装内的bonding wire断掉或是bonding wedge脱落，可已使用X-Ray就可以判断出来了。

5.2.2 BGA锡球的焊点开路。先知道是哪个锡球的焊点出问题，然后用X-Ray来查看，只是一般空焊或是断头的焊点很难用X-Ray看得出来。如果有问题的地方是在BGA外围的锡球可以考虑使用显微镜或蛇管之类的光学方法查看，如果没有其他零件档住，一般可以直接看到最外面两排的BGA锡球，而且最容易发生枕头校应(HIP)的地方也大部分都落在BGA外围的锡球附近，这是因为电路板与BGA载板容易在过回流焊时发生板弯的关系。

相关阅读：如何由X-Ray来判断BGA有否空焊
 

5.2.3 如果以上方法都找不到答案，最后才考虑使用红墨水试验(Red Dye Penetration)及切片的方法。

要先强调，这两种方法最好委托有经验的人员来制作分析，因为这两项都属于永久性的破坏试验，所以应该被安排到最后一个步骤才执行。

如果你的不良品只有一片，个人会建议直接做切片，因为切片比较精细，也比较能够看到问题，而且还有机会同时看到BGA焊点与PCB结构的问题，因为开路不只会发生在BGA焊点，也可能出现在PCB内部堆迭的卯接点。制作切片时一定要把有问题的PCBA切下来才能做分析，所以一定要确切的指出是哪颗BGA有问题，最好也能指出是BGA的那个焊点，这样比较能节省时间，因为制做切片的时候可是非常耗费时间，如果一排一排BGA的锡球下去观察，虽然也可以看到问题点，可是总觉得这样容易出错，因为一次要观察好几十个甚至好几百颗锡球，看多了总有演花得时候。

如果你有好几片相同不良现象的电路板可以做分析，才来考虑红墨水测试，因为红墨水属于比较粗糙的破坏分析法，而且只能看出焊点有没有裂缝及HIP之类的不良，而且判断也是一门学问，不过如果是大面积的焊点不良，红墨水到不失为一个有效的方法，因为可以一次同时看遍整颗BGA的所有焊点。
 

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BGA锡球缺点的几种检查方法 

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