电路板故障分析需要标准实验室工具以及工程设计洞察力和直觉。
随着印刷电路板组装（PCA）复杂性的不断增加，对故障分析师和分析实验室的需求也在日益增长。BGA的采用、埋孔（buried vias）和全球元件资源向寻找电路板故障源的分析师发起了挑战。通过仔细的"检测"工作，这些分析师可以发现出现故障的PCA，并对元件进行测试以准确追踪故障来源的线索。
在我们的实验室中，对一个典型PCA故障的分析需要遵循这样的顺序：一个客户送给我们一个带有烧灼区域的PCA（图1）。一些IC和分立元件已经从电路板上脱落，客户也把这些东西送来了。我们也收到了该单元的原理图和印刷电路板（PCB）布局，以及一个作为比较的已知合格的PCA。
一位故障分析师通过审查布局和电路图使自己熟悉了PCA原来的状况。她检查了PCA并注意发现电路板表面的状况，以及任何内部层可见的损坏。电路板线迹缺失和上下的损坏迹象也为故障来源提供了有用的线索。对烧灼区域的检查使分析师更好地理解了高热是如何进行传播的。
分析师也确定了在烧灼的PCA上哪里曾经有松动的元件。在这种情况下，几个元件显示出了严重的损坏，
还有几个丢失了。通过将损坏元件的状态和位置与已知合格PCA上的等效元件进行比较，分析师开始得出结论，认定是过大的电流引起了故障。
PCA的烧灼部分只向整个系统提供一个直接的信号——穿过连接器的输出。但是，既不是PCB线迹也不是连接器出现了损坏。因此，虽然过大的电流可能导致故障，或许并没有破坏性的电流流经这根导线。
当一个技术员测试远离烧灼区域的分立元件时（这些元件全都通过了测试），分析师检查了可能的电流路径，其中之一是输出信号的CMOS驱动器。这个IC可能已经历了一个触发锁定事件的电压尖峰。这个芯片没有出现损坏，因此分析师从PCA上取下它并检查其直流电气特性，它是符合规范的。最后，她去掉了这个IC的封装，检查其裸片，也没有损坏的迹象。
在缺失的元件中，只有一个钽电容器似乎是值得怀疑的对象。这个缺失的电容器可能使PCA的电源总线和地之间产生了一条低电阻路径，这将引起过热现象。
为了证实这个假设，当她用不同的电阻器替代已知合格PCA上同样的电容器并为电路板加电（图2）时，分析师使用了一个红外成像仪来显示PCA的表面温度。结果表明，缺失的电容器的微小阻抗将会造成原来的PCA上被发现的损坏。（一个短路的钽电容器会产生更小的阻抗，并导致更大的电流流过，至少瞬间是这样。）电路的信号电平没有超过电容器数据手册上的规格，所以分析师做出结论认定任何一个低估了电源总线电压尖峰或PCA组装设备的电路设计者都可能使用一个有缺陷的电容器。
在这个例子中，检测工作的目的是发现有缺陷的无源元件。其它问题，例如越来越多的假冒元件，采用细间距球栅格阵列（BGA）和PCB上的埋孔，以及由静电放电（ESD）或电气过应力（EOS）事件造成的损坏，也会导致电路板故障，需要仔细进行分析以追踪其来源。
假冒元件
如上所述，电路板故障可能起因于来自供应链远端厂商的假冒元件不断增加的问题。工程师和经理们经常抱怨，假冒IC的使用已经成为日益严重的问题，影响了电子设备的质量和可靠性。但是，伪造者也生产比较普通的分立元件，例如电阻器和电容器。毫不怀疑地使用这样的元件，每个元件只需十分之几美分，却可能使制造商在召回和补救措施方面花费数十万美元。
对假冒元件的检测可能需要分析师把元件制造商列入他们的调查范围。近来，在我们为一个客户进行了一次电容器故障分析之后，客户把有缺陷的电容器退给其所谓的制造商，只是为了使制造商了解他购买的是假冒器件。从表面看，假冒电容器的外观与正规元件相同。对假货内部的Ｘ光检查显示了其在结构上与正规产品的主要差异。
近来，专门研究PCA的故障分析师必须考虑在一块故障板上存在一个或更多假冒元件的可能性。虽然一个假冒元件可能不会造成完全的故障，但是它可能是造成一次灾难性故障的一连串事件的开始。
超出视力范围的BGA接点
实际上，独立的元件本身并不一定不会造成PCA故障。通常情况下，电气接点是罪魁祸首。复杂的表面贴装IC通常需要采用BGA封装，以提供焊料缓冲层（solder-bump）或焊球（solder-ball）接点的稠密矩阵。我们经常看到工程师通过向下挤压BGA或者将BGA暴露在变化的温度环境来暂时"解决"电路方面的问题。对于一位故障分析师来说，这种与压力有关的缺陷通常表明BGA和PCB焊垫之间存在着糟糕焊球附着物。
其它与BGA有关的问题包括缓冲层对缓冲层（bump-to-bump）的短路、焊料微裂缝和共面的不良接触。为了找到这样的缺陷，PCA分析师需要一种观察夹在BGA的下侧和PCB之间的小焊球的方法。凭借他们在PCA