PCBA（Printed Circuit Board Assembly，印刷電路板組件）故障排查需要結合硬件、軟件及生產流程綜合分析。以下是常見故障原因及系統性排查方法，按優先級和常見性排序：

一、常見故障原因分類

1. 焊接缺陷

• 虛焊、冷焊、焊點短路、焊錫過多或不足

• BGA/QFN等封裝器件焊接不良

2. 元件失效

• 電阻/電容老化、IC損壞、二極管/三極管擊穿

• 敏感元件（如晶振、傳感器）性能漂移

3. 設計缺陷

• PCB布局不合理（如電源/地線過細、信號串擾）

• 元件選型錯誤（如電壓/電流不匹配）

4. 電源問題

• 電壓不穩定、紋波過大、電源模塊損壞

• 供電時序異常（如FPGA/MCU上電順序錯誤）

5. 環境因素

• 高溫/潮濕導致元件失效或腐蝕

• 靜電放電（ESD）損傷敏感器件

6. 機械損傷

• PCB彎曲、焊點開裂、連接器松動

7. 軟件/固件問題

• 程序邏輯錯誤、配置參數錯誤、Bootloader損壞

8. 測試疏漏

• ICT/FCT測試覆蓋率不足，未檢出潛在缺陷

9. 人為操作錯誤

• 元件方向貼反、型號誤用、調試時誤操作

二、系統性排查步驟

1. 外觀檢查

• 觀察重點：

• 是否有燒焦痕跡、膨脹電容、爆裂元件

• PCB是否變形、焊點是否開裂

• 連接器/插座是否松動或氧化

• 工具輔助：

• 顯微鏡或放大鏡觀察焊點

• 熱成像儀檢測異常發熱區域

2. 電源檢測

• 測試項：

• 輸入電壓是否在規格范圍內

• 關鍵電源節點（如DC-DC輸出、LDO輸出）電壓是否正常

• 電源紋波是否超標（尤其是模擬電路部分）

• 工具：

• 萬用表、示波器、電源分析儀

3. 信號檢測

• 關鍵信號：

• 時鐘信號（晶振、PLL輸出）

• 復位信號（是否異常復位）

• 關鍵通信總線（I2C/SPI/UART波形）

• 工具：

• 邏輯分析儀、示波器

4. 元件級測試

• 電阻/電容：

• 測量實際值與標稱值偏差（注意容差范圍）

• 半導體器件：

• 二極管/三極管：正向壓降、反向漏電流

• IC：供電引腳電壓、關鍵信號引腳狀態

• 敏感元件：

• 晶振：用頻譜儀檢測輸出頻率

• 傳感器：模擬輸出或數字通信是否正常

5. 邊界條件測試

• 極端環境模擬：

• 高溫/低溫運行測試

• 電源拉偏測試（±5%~10%）

• 振動/沖擊測試（模擬運輸或使用場景）

6. 軟件/固件驗證

• 檢查項：

• Bootloader是否完整

• 程序版本是否與硬件匹配

• 寄存器配置、中斷服務程序是否正常

• 工具：

• JTAG/SWD調試器、邏輯分析儀抓取總線數據

7. 設計回退分析

• 對比驗證：

• 檢查PCB設計文件（Gerber、BOM）與實際硬件是否一致

• 回顧設計變更記錄（ECR/ECN）是否遺漏關鍵更新

三、預防與改進建議

1. 生產端：

• 優化焊接工藝（如回流焊溫度曲線）

• 引入AOI（自動光學檢測）和AXI（X射線檢測）

2. 設計端：

• 增加保護電路（如TVS管防ESD、電源濾波）

• 關鍵信號線做阻抗匹配和屏蔽處理

3. 測試端：

• 完善ICT（針床測試）覆蓋關鍵節點

• 開發邊界掃描測試（JTAG）方案

4. 環境控制：

• 倉儲和使用環境符合IPC標準（溫度25±5℃/濕度40%~60%RH）

• 使用防靜電包裝和周轉容器

四、快速定位技巧

• 分塊隔離法：逐步斷開功能模塊，定位故障區域

• 對比法：用已知良品板對比關鍵信號

• 歷史數據法：查詢同類故障案例庫（如CAPAR系統）

• 熱敏貼紙法：檢測異常發熱元件（適用于間歇性故障）

通過結合以上方法，可顯著提升PCBA故障排查效率。若問題復雜，建議結合失效分析（FA）實驗室的深度分析（如X-Ray、SEM斷面掃描）。