Leiterplatte Blog - PCB Board Failure Analysis Technology Enzyklopädie

Als Träger verschiedener Komponenten und der Hub der Schaltungssignalenübertragung, die Leiterplatte ist ein wichtiger und wichtiger Bestundteil elektronischer Informationsprodukte geworden. Seine Qualität und Zuverlässigkeit bestimmen die Qualität und Zuverlässigkeit der gesamten Ausrüstung. Allerdings, aus Kosten- und technischen Gründen, bei der Herstellung und Anwendung von Leiterplattes. Für diese Art von Fehlerproblem, Wir müssen einige häufig verwendete Fehleranalysetechniken verwenden, um die Qualität und Zuverlässigkeit der Leiterplattes wenn sie hergestellt werden. Dieser Artikel fasst zehn Fehleranalysetechniken als Referenz zusammen.

1. Visual inspection
Appearance inspection is to inspect the appearance of the Leiterplatte visuell oder mit einigen einfachen Instrumenten, wie ein Stereomikroskop, ein metallographisches Mikroskop oder sogar eine Lupe, Ermittlung des Fehlerortes und der damit verbundenen physischen Beweise. Die Hauptfunktion besteht darin, den Fehler zu lokalisieren und zunächst den Fehlermodus der Leiterplatte. . Die Sichtprüfung prüft hauptsächlich die Leiterplatte Verschmutzung, Korrosion, die Position der gebrochenen Platte, die Stromverdrahtung und die Regelmäßigkeit des Ausfalls, wenn es sich um Chargen- oder Einzelstücke handelt, ist es immer in einem bestimmten Bereich konzentriert, etc. Darüber hinaus, viele Leiterplatte Fehler werden erst nach Leiterplatte A ist montiert. Ob der Fehler durch den Montageprozess und die verwendeten Materialien verursacht wird, erfordert auch eine sorgfältige Überprüfung der Eigenschaften des Fehlerbereichs.

2. X-ray fluoroscopy
For some parts that cannot be visually inspected, sowie die inneren und anderen inneren Defekte der Durchgangslöcher der Leiterplatte, Das Röntgenfluoroskopiesystem muss zur Inspektion verwendet werden. Das Röntgenfluoroskopie-System verwendet unterschiedliche Materialstärken oder unterschiedliche Materialdichten basierend auf den verschiedenen Prinzipien der Feuchtigkeitsaufnahme oder Transmission von Röntgenstrahlen für die Bildgebung. Diese Technologie wird mehr verwendet, um die internen Defekte von Leiterplatte Eine Lötstelle, die inneren Defekte der Durchgangslöcher, und Positionierung defekter Lötstellen von BGA- oder CSP-Geräten in hochdichten Verpackungen. Die Auflösung der aktuellen industriellen Röntgenfluoroskopie-Ausrüstung kann ein Mikron oder weniger erreichen, und es ändert sich von zweidimensionaler zu dreidimensionaler Bildgebungsausrüstung. There are even five-dimensional (5D) equipment used for package inspection, Aber diese Art von 5D X Das optische Perspektivsystem ist sehr teuer und hat selten praktische Anwendungen in der Industrie.

3. Slice analysis
Slicing analysis is the process of obtaining the cross-sectional structure of the Leiterplatte durch eine Reihe von Methoden und Schritten wie Probenahme, Einlegen, Schneiden, Polieren, Korrosion, und Beobachtung. Durch Schnittanalyse, Wir können reiche Informationen über die Mikrostruktur erhalten, die die Qualität der Leiterplatte (through holes, Beschichtung, etc.), das eine gute Basis für die nächste Qualitätsverbesserung bietet. Allerdings, Diese Methode ist zerstörerisch. Einmal geschnitten, die Probe wird unvermeidlich vernichtet; zur gleichen Zeit, Diese Methode erfordert eine hohe Probenvorbereitung und dauert eine lange Zeit, um die Probe vorzubereiten, Das erfordert gut ausgebildete Techniker, um. Für detailliertes Schneiden, Bitte beachten Sie den IPC Standard IPC-TM-650 2.1.1 und IPC-MS-810.

4. Scanning acoustic microscope
At present, Das C-Mode Ultraschallscanning Akustikmikroskop wird hauptsächlich für elektronische Verpackung oder Versammlungsanalyse verwendet. Es verwendet die Amplitude, Phase- und Polaritätsänderungen, die durch Reflexion hochfrequenter Ultraschallwellen an der diskontinuierlichen Schnittstelle des Materials zum Bild entstehen. Die Z-Achse scannt die Informationen auf der X-Y-Ebene. Daher, Das akustische Rastermikroskop kann verwendet werden, um Komponenten zu detektieren, Materialien, und verschiedene Defekte innerhalb der Leiterplatte and Leiterplatte A, einschließlich Risse, Delamination, Einschlüsse, und Hohlräume. Wenn die Frequenzbreite der Abtastakustik ausreicht, Auch interne Defekte der Lötstellen können direkt erkannt werden. Ein typisches scannendes akustisches Bild verwendet eine rote Warnfarbe, um das Vorhandensein von Fehlern anzuzeigen. Weil im SMT-Prozess eine große Anzahl von kunststoffverpackten Bauteilen zum Einsatz kommt, Bei der Umwandlung von bleifreiem zu bleifreiem Prozess entstehen eine große Anzahl von Feuchterückflussempfindlichkeitsproblemen. Das heißt:, Feuchtigkeitsabsorbierende Kunststoffverpackungsgeräte treten beim Reflow bei einer höheren bleifreien Prozesstemperatur im Inneren oder im Substrat Delaminationsrisse auf, und gewöhnlich Leiterplattes wird oft unter der hohen Temperatur des bleifreien Prozesses platzen. Zur Zeit, Das scannende Akustikmikroskop unterstreicht seine besonderen Vorteile bei der zerstörungsfreien Fehlererkennung von mehrschichtigen Hochdichten Leiterplattes. Allgemein, Offensichtliche Ausbrüche können nur durch visuelle Inspektion des Aussehens erkannt werden.

5. Micro-infrared analysis
Micro-infrared analysis is an analysis method that combines infrared spectroscopy and microscope. It uses the principle of different absorption of infrared spectra by different materials (mainly organic matter) to analyze the compound composition of the material. In Kombination mit dem Mikroskop, Das sichtbare Licht und Infrarotlicht können gleich sein. Der Lichtweg, solange es sich im sichtbaren Sichtfeld befindet, Hier finden Sie die Spur organischer Schadstoffe, die analysiert werden sollen. Ohne die Kombination eines Mikroskops, Infrarotspektroskopie kann in der Regel nur Proben mit einer großen Probenmenge analysieren. Allerdings, in vielen Fällen in der Elektroniktechnik, Mikroverschmutzung kann zu schlechter Lötbarkeit von Leiterplatten-Pads oder Bleistiften führen. Es ist denkbar, dass es ohne Infrarotspektroskopie schwierig ist, Prozessprobleme mit einem Mikroskop zu lösen. Der Hauptzweck der Mikro-Infrarot-Analyse ist die Analyse der organischen Verunreinigungen auf der geschweißten Oberfläche oder der Oberfläche der Lötstelle, und analysieren Sie die Ursache von Korrosion oder schlechter Lötbarkeit.

6. Scanning electron microscope analysis
Scanning electron microscope (SEM) is a useful large-scale electron microscopy imaging system for failure analysis. Sein Arbeitsprinzip besteht darin, den von der Kathode emittierten Elektronenstrahl zu verwenden, um durch die Anode beschleunigt zu werden, und einen Strahl mit einem Durchmesser von mehreren Zehnen bis mehreren Zehnen bis mehreren Zehnen nach Fokussierung durch eine magnetische Linse zu bilden. A thousand Angstroms (A) of electron beam, unter der Ablenkung der Abtastspule, Der Elektronenstrahl scannt die Oberfläche der Probe Punkt für Punkt in einer bestimmten Zeit- und Raumfolge. Dieser hochenergetische Elektronenstrahl bombardiert die Oberfläche der Probe und regt an. Eine Vielzahl von Informationen kann gesammelt und vergrößert werden, um verschiedene entsprechende Grafiken von der Anzeige zu erhalten.. Die angeregten Sekundärelektronen werden im Bereich von 5-10nm auf der Oberfläche der Probe erzeugt. Daher, Die Sekundärelektronen können die Morphologie der Probenoberfläche besser widerspiegeln, so werden sie oft für morphologische Beobachtungen verwendet; Während die angeregten zurückgestreuten Elektronen auf der Probenoberfläche 100 im Bereich von ~1000nm erzeugt werden, Die zurückgestreuten Elektronen mit unterschiedlichen Eigenschaften werden entsprechend der Atomnummer der Substanz emittiert. Daher, Das rückgestreute Elektronenbild hat morphologische Eigenschaften und die Fähigkeit, die Atomzahl zu unterscheiden. Daher, Das rückgestreute Elektronenbild kann die chemische Elementzusammensetzung widerspiegeln Verteilung. Das aktuelle Rasterelektronenmikroskop hat sehr leistungsfähige Funktionen, und jede feine Struktur oder Oberflächeneigenschaft kann Hunderttausende Male für Beobachtung und Analyse vergrößert werden. In der Fehleranalyse von Leiterplattes oder Lötstellen, SEM wird hauptsächlich verwendet, um den Ausfallmechanismus zu analysieren. Insbesondere, Es wird verwendet, um die topographische Struktur der Pad-Oberfläche zu beobachten, die metallographische Struktur der Lötstelle, und die intermetallische Verbindung und Lötbarkeit messen. Beschichtungsanalyse und Zinn Whisker Analyse und Messung. Im Gegensatz zu einem optischen Mikroskop, Das Rasterelektronenmikroskop erzeugt ein elektronisches Bild, So werden nur Schwarz und Weiß Farben produziert. Die Probe des Rasterelektronenmikroskops erfordert Leitfähigkeit. Nichtleiter und einige Halbleiter müssen mit Gold oder Kohlenstoff besprüht werden. Ansonsten, Die Ansammlung von Ladungen auf der Oberfläche der Probe beeinflusst die Beobachtung der Probe. Darüber hinaus, Die Schärfentiefe des Rasterelektronenmikroskopbildes ist weit größer als die des optischen Mikroskops, und es ist eine wichtige Analysemethode für ungleichmäßige Proben wie metallographische Struktur, Mikrofraktur, und Zinnhaar.

7. X-ray energy spectrum analysis
The scanning electron microscope mentioned above is generally equipped with an X-ray energy spectrometer. Wenn ein hochenergetischer Elektronenstrahl auf die Oberfläche der Probe trifft, Die inneren Elektronen in den Atomen der Oberflächensubstanz werden bombardiert und entweichen. Wenn die äußeren Elektronen auf ein niedrigeres Energieniveau übergehen, charakteristische Röntgenstrahlen werden angeregt. Die Eigenschaften der verschiedenen Atomenergieniveaus verschiedener Elemente werden emittiert. Röntgenstrahlen sind anders. Daher, Die charakteristischen Röntgenstrahlen der Probe können als chemische Zusammensetzung analysiert werden. Zur gleichen Zeit, entsprechend dem Detektionsröntgensignal als charakteristische Wellenlänge oder charakteristische Energie, the corresponding instruments are called spectral dispersion spectrometer (abbreviated as spectrometer, WDS) and energy dispersion spectrometer (abbreviated as energy spectrometer, EDS), und die Auflösung des Spektrometers Es ist höher als das Energiespektrometer, und die Analysegeschwindigkeit des Energiespektrometers ist schneller als die des Spektrometers. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit und niedrigen Kosten des Energiespektrometers, Die allgemeine Rasterelektronenmikroskopkonfiguration ist das Energiespektrometer. Mit den verschiedenen Scanmethoden des Elektronenstrahls, Das Energiespektrometer kann Oberflächenpunktanalysen durchführen, Linienanalyse, und Oberflächenanalyse, und kann Informationen über die unterschiedliche Verteilung der Elemente erhalten. Punktanalyse erhält alle Elemente eines Punktes; Zeilenanalyse führt jedes Mal eine Elementanalyse auf einer bestimmten Zeile durch, und scannt mehrmals, um die Linienverteilung aller Elemente zu erhalten; Oberflächenanalyse analysiert alle Elemente in einer bestimmten Oberfläche, und der gemessene Elementgehalt ist der Mittelwert des Messflächenbereichs. In der Analyse von Leiterplattes, Das Energiespektrometer wird hauptsächlich für die Bauteilanalyse der Oberfläche des Pads verwendet, und die Elementanalyse der Oberflächenverunreinigungen der schlechten Lötbarkeit des Pads und des Bleistifts. Die Genauigkeit der quantitativen Analyse durch Energiespektrometer ist begrenzt, und der Inhalt von weniger als 0.1% ist im Allgemeinen nicht leicht zu erkennen. Durch den kombinierten Einsatz von Energiespektroskopie und SEM können gleichzeitig Oberflächentopographie und -zusammensetzungsinformationen gewonnen werden, deshalb sind sie weit verbreitet.

8. Photoelectron spectroscopy (XPS) analysis
When the sample is irradiated by X-rays, Die inneren Schalenelektronen der Oberflächenatome lösen sich von der Bindung des Atomkerns und entkommen der festen Oberfläche zu Elektronen. Durch Messung seiner kinetischen Energie Ex, Die Bindungsenergie Eb der inneren Schalenelektronen der Atome kann gewonnen werden. Unterschiedliche Elektronenschalen sind unterschiedlich. Es ist der "Fingerabdruck" Identifikationsparameter des Atoms, and the spectral line formed is the photoelectron spectroscopy (XPS). XPS can be used for qualitative and quantitative analysis of elements on the surface of the sample (several nanometers). Darüber hinaus, Informationen über die chemische Valenz von Elementen können auch anhand der chemischen Verschiebung der Bindungsenergie gewonnen werden. Es kann Informationen über die Bindung des atomaren Valenzstatus der Oberflächenschicht und der umgebenden Elemente geben; der einfallende Strahl ist ein Röntgenphotonenstrahl, so it can be analyzed for insulating samples without damaging the analyzed sample for rapid multi-element analysis; it can also be used in the case of argon ion stripping Longitudinal element distribution analysis is performed on multiple layers (see below), and the sensitivity is much higher than the energy spectrum (EDS). XPS wird hauptsächlich in der Analyse von Leiterplatte Analyse der Qualität der Beschichtungsschicht, Schadstoffanalyse und Oxidationsgradanalyse zur Bestimmung der tief verwurzelten Ursachen schlechter Lötbarkeit.

9. Thermal analysis differential scanning calorimetry (Differential Scanning Calorim-etry)
A method of measuring the relationship between the power difference between the input material and the reference material and the temperature (or time) under program temperature control. DSC ist mit zwei Sätzen von Kompensationsheizdrähten unter dem Probe- und Referenzbehälter ausgestattet. Wenn die Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Probe und der Referenz aufgrund der thermischen Wirkung während des Heizvorgangs auftritt, Die Differenzwärmeverstärkerschaltung und der Differenzwärmekompensationsverstärker können verwendet werden, So dass sich der Strom, der in den Ausgleichsheizdraht fließt, ändert. Die Wärmebilanz zwischen den beiden Seiten, die Temperaturdifferenz ΔT verschwindet, and the difference between the thermal power of the two electric heating compensations under the sample and the reference substance is recorded with the temperature (or time). Entsprechend dieser Wechselbeziehung, die Physik des Materials kann studiert und analysiert werden. Chemische und thermodynamische Eigenschaften. DSC hat ein breites Anwendungsspektrum, aber in der Analyse von Leiterplattes, Es wird hauptsächlich verwendet, um den Härtungsgrad und die Glasübergangstemperatur verschiedener Polymermaterialien zu messen, die auf der Leiterplatte. Diese beiden Parameter bestimmen die Zuverlässigkeit der Leiterplatte im Folgeprozess. Geschlecht.

10. Thermomechanical Analyzer (TMA)
Thermal Mechanical Analysis is used to measure the deformation properties of solids, Flüssigkeiten und Gele unter thermischer oder mechanischer Kraft unter Programmtemperaturregelung. Häufig verwendete Lastmethoden umfassen Kompression, Penetration, Dehnung, Biegen, etc. Die Prüfsonde wird durch einen Kragbalken und eine daran befestigte Spiralfeder gestützt, und eine Last auf die Probe durch einen Motor aufgebracht wird. Wenn die Probe verformt ist, Der Differenzwandler erkennt diese Änderung und verarbeitet sie zusammen mit Daten wie Temperatur, stress and strain The relationship between the deformation of the material and the temperature (or time) under negligible load can be obtained. According to the relationship between deformation and temperature (or time), die physische, Chemische und thermodynamische Eigenschaften von Materialien können untersucht und analysiert werden. TMA hat ein breites Anwendungsspektrum. Es wird hauptsächlich in der Analyse von Leiterplattes für zwei Schlüsselparameter von Leiterplattes: Messung des linearen Ausdehnungskoeffizienten und der Glasübergangstemperatur. Leiterplattes mit zu großen Ausdehnungskoeffizienten führen häufig zu Bruchversagen der metallisierten Löcher nach dem Löten und Montieren. Aufgrund des hochdichten Entwicklungstrends von Leiterplattes und die Umweltschutzanforderungen bleifrei und halogenfrei, mehr und mehr Leiterplattes haben verschiedene Ausfallprobleme wie schlechte Benetzung, Rissbildung, Delamination, CAF und so weiter. Einführung in die Anwendung dieser Analysetechniken in der Praxis. Die Erfassung des Ausfallmechanismus und Ursachen der Störung Leiterplatte der Qualitätskontrolle der Leiterplatte in der Zukunft, um das Wiederauftreten ähnlicher Probleme zu vermeiden.