PCB作為各種元器件的載體，是電子信息產品非常重要的部分。PCB失效案例越來越多，給產品造成的損失也越來越嚴重。PCB電子組件失效的模式多種多樣，需要根據不同情況進行分析。可以通過模塊分析定位方法分析PCB電子組件失效分析原因。

PCB電子組件失效分析案例分享：
失效樣品為電壓繼電器，具有高電壓和低電壓報警功能。樣品在現場工作時失效，具體表現為輸入電壓為220V AC時，樣品的正常工作指示燈（綠燈）與高電壓報警指示燈（紅燈）交替閃爍，樣品的高電壓報警值設置為244V，低電壓報警值設置為198V。

對樣品進行非破壞性檢查，均未發現異常（圖2和圖3），而樣品的失效表現與委托方描述一致。

樣品內部由兩個塊PCB板組成，PCB1上電路的作用是電壓監測、低電壓直流電源的變換和提供繼電器控制。PCB2上的電路作用是將監測到的電壓信號轉換成相應的LED驅動信號，點亮與信號相符的LED燈，并反饋信號至PCB1，對繼電器進行控制。該案中樣品屬于功能失效，高電壓報警和正常指示燈交替閃爍，從電路上考慮，首先懷疑高電壓報警電路異常，且異常具有可恢復性，根據該猜測制定的初步分析定位方案如下：

根據圖4中的比較電路進行測試，失效樣品的高電壓檢測信號穩定，無突變現象，但高電壓報警電路中的運算放大器輸出電壓存在異常。進一步測試，發現VCC電壓存在波動，導致了基準電壓波動，輸出電壓異常。而高壓報警指示燈點亮時，VCC電壓上升，正常工作指示燈點亮時，VCC電壓下降。正常工作指示燈點亮，PCB1上的繼電器線圈將流過較大電流，讓觸點動作，而高壓報警指示燈點亮時，繼電器線圈不導通。因此，懷疑VCC電壓下降為繼電器線圈消耗電流增大所致，即VCC的帶載能力不足。

根據VCC供電電路（圖5）來看，交流電源L3經過C7、ZD1及R4的分壓，通過D1整流，給繼電器線圈供電，同時將電壓進行變換，輸出VCC電壓，因此制定以下分析方案：

對相關元器件進行電學測試，結果顯示電容器C7的容量值為116.6nF，遠低于標稱值的330nF，容量下降，由于RC=1/（2πfC），可見C7的RC將增大，從圖5來看，RC增大會導致電路的帶載能力下降。為了證實這一點，更換一只330nF的電容器到C7的位置，失效現象消失，且樣品的過壓、欠壓的觸發電壓也滿足規格要求，由此可見該案中樣品的失效為C7容量下降所致。

為了確認C7容量下降的原因，對C7進行開封，可見C7內部多層電極箔上的存在大面積發白現象（圖6）。將陰陽極電極箔分離，可見其中一個電極箔上大部分金屬已缺失（圖7），缺失區域未發現Zn（鋅）元素，只有C（碳）元素。C7內部電極箔未見過熱或機械損傷，因此懷疑電極箔金屬缺失為電極箔腐蝕水解所致。

最后，我們結合失效機理，再回到電路中，對樣品的失效現象進行合理的解釋。C7的容量下降，由其容抗RC=1/（2πfC），可知容量下降將導致RC增大。RC的增大將降低電源轉換電路的帶載能力，當電路的輸入電壓處于正常工作的電壓范圍198V AC～244V AC時，綠燈點亮，繼電器線圈流過較大電流使觸點動作，電流的增大將使得C7兩端壓降增加，導致其后端的VCC電壓下降。VCC電壓下降后，使得高電壓報警電路中的比較器基準電壓下降，當基準電壓低于高電壓報警電路的檢測電壓，高電壓報警燈點亮，同時綠燈熄滅，繼電器線圈電流減小，繼電器不動作。線圈電流下降，導致C7兩端壓降減小，后端的VCC電壓上升，同時高電壓報警電路的基準電壓上升，基準電壓大于檢測電壓時，高電壓報警燈熄滅，綠燈點亮。如此反復，出現了樣品失效的狀態：紅燈與綠燈交替閃爍。

案例總結
本案例對模塊失效分析的方法及流程進行了介紹，并以實際案例講述了模塊失效分析開展的過程。模塊的失效分析需要基于內部電路原理圖進行定位分析，根據測試到的結果隨時調整出合理的分析方案，指導后續的工作。最后定位到的失效機理，必須結合失效背景，對失效現象做出合理的解釋。