PCB / PCBA的可靠性測試和故障分析齊頭并進；當設計壓力達到極限時，需要通過徹底的檢查和分析來確定其失效模式。其中一些測試和潛在故障原因由制造商處理，因為它們可能在裸板制造過程中出現，而 PCBA 的其他潛在問題應由設計團隊在原型制作和設計鑒定期間解決。高可靠性設計，例如在航空電子和國防等領域，可能需要廣泛的環境測試和認證，以確保它們在預期的環境中運行。
要開始討論這個主題，了解將支配您的裸板設計和 PCBA 的資格認證方面非常重要。我們將研究 PCB/PCBA 可靠性的各個方面，以及用于識別潛在設計變更要求的一些標準故障分析技術。
PCB 可靠性測試標準概述
可靠性測試廣泛涉及將 PCB 或成品 PCBA 暴露在極端環境條件（熱、腐蝕、濕度等）下，然后進行性能測試以確保設備能夠承受這些條件。在可靠性測試學科中，PCB 和成品 PCBA 上存在許多可能的應力來源：
機械負載（MIL-STD/IPC/SAE 標準下的靜態負載、振動和沖擊測試）
熱或氣候負載（IPC-TM-650 2.6.7 和 MIL-STD-202G 下的熱通量、極端溫度、熱沖擊；MIL-STD-883 方法 1011、IPC-9701A [6] 和 JEDEC JESD22 下的熱循環-A106)
電氣負載（高功率、降額驗證、EMC，均符合 IPC/IEC/SAE 標準）和 UL 合規性
化學負載（腐蝕或其他化學暴露以匹配部署環境）
暴露于電離輻射（計算為總電離劑量 (TID)）
接觸灰塵、顆粒和液體
電子組件的人工老化測試（HALT、HASS、HATS等）
可靠性測試涉及什么？
PCB 可靠性評估需要一組針對上述每個領域的測試。制造商將在您的疊層上執行基本的制造板測試，他們應該能夠證明裸板符合您在 PCB 制造說明中指定的要求。對于PCBA，測試和可靠性可以更廣泛。您的制造商/組裝商將執行他們自己的一系列測試和檢查，以驗證裸板上是否符合IPC 產品類別和基本 IPC 標準，但通常由設計團隊或合同測試公司來運行更專業的測試（環境或化學測試）在設計上驗證可靠性。
任何這些領域的測試指南都將涉及一系列文章，因此我不會深入探討可靠性測試和驗證的所有這些方面。IPC、MIL-STD、SAE、NASA/DO 和其他組織提供的標準文件提供了該領域的指導，以及執行這些測試的具體程序。IPC-TM-650 包含 PCB 的標準化測試方法，但上述其他文件可能超出 IPC-TM-650 針對特定產品和行業的要求。
PCB故障分析
確定 PCB 可靠性的極限就是查明故障，以及它們是如何在設備中出現的。一旦電路板發生故障，就需要對其進行調查，并且故障可能由于累積損壞（例如疲勞）、不規則（隨機或間歇性）或突然（由于沖擊）而逐漸出現。在調查故障模式時，上述測試的應用涉及對 PCBA 施加累積應力，直至出現故障（熱、機械和環境），然后檢查電路板以定位和檢查特定故障。
下表將標準 PCB 故障模式與 PCB 中使用的檢查和故障分析方法相匹配。
識別這些領域的缺陷需要一些技巧。其中一些是顯而易見的，例如由于暴露在濕氣中而導致的極端腐蝕，而另一些則只有受過訓練的眼睛才能看到。例如，由于記錄圖像的對比度和分辨率，從 X 射線圖像中識別故障并不那么明顯。
類似的導電陽極成絲，由于在經由筒操作過程中的高電壓或斷裂延長操作相當容易被發現，無論是從一個顯微樣品或從SEM圖像。使用正確的成像技術，兩者都清晰可見。例如，下圖顯示了在顯微切片中清晰可見的斷裂，這可能會導致間歇性故障。
一旦發現缺陷或故障，就應該采取一些步驟來防止問題在運行期間發生，或者修改設計以使其對此類問題更具彈性。這必須根據具體情況進行處理，具體取決于缺陷的類型和導致故障的機制。
最后的想法
這里要記住的關鍵是，沒有哪一種 PCBA 會立于不敗之地，任何設計最終都可能受到壓力，直到發生災難性故障。如果施加的應力非常極端，以至于當部署在產品的預期環境中時，它們在操作期間極不可能遇到，那么您可以從可靠性的角度認為您的設計是成功的。在測試可靠性和調查故障時，有必要考慮您的設備在運行期間最有可能遇到的故障模式并首先解決這些問題。
