Leiterplattentechnisch - Super umfassende PCB-Fehleranalysetechnologie

Als Träger verschiedener Komponenten und Hub der Leiterplattensignaltübertragung ist PCB zum wichtigsten und kritischen Teil elektronischer Informationsprodukte geworden. Seine Qualität und Zuverlässigkeit bestimmen die Qualität und Zuverlässigkeit der gesamten Ausrüstung. Mit der Miniaturisierung elektronischer Informationsprodukte und den Umweltschutzanforderungen bleifrei und halogenfrei entwickeln sich Leiterplatten auch in Richtung hoher Dichte, hoher Tg und Umweltschutz. Aus Kosten- und technischen Gründen sind jedoch eine Vielzahl von Fehlerproblemen bei der Herstellung und Anwendung von Leiterplatten aufgetreten, die viele Qualitätsstreitigkeiten verursacht haben. Um die Ursache des Ausfalls zu klären, um eine Lösung für das Problem zu finden und die Verantwortlichkeiten zu unterscheiden, ist es notwendig, eine Fehleranalyse der aufgetretenen Fehlerfälle durchzuführen.

Um die genaue Ursache oder den Mechanismus des Leiterplattenfehlers oder -ausfalls zu erhalten, müssen die Grundprinzipien und der Analyseprozess befolgt werden, andernfalls können wertvolle Fehlerinformationen verpasst werden, wodurch die Analyse nicht fortgesetzt werden kann oder falsche Schlussfolgerungen gezogen werden können. Der allgemeine Grundprozess besteht darin, dass zunächst basierend auf dem Fehlerphänomen der Fehlerort und der Fehlermodus durch Informationssammlung, Funktionsprüfung, elektrische Leistungsprüfung und einfache visuelle Inspektion, d. h. Fehlerort oder Fehlerort, bestimmt werden müssen. Bei einfachen Leiterplatten oder PCBA ist der Fehlerort leicht zu bestimmen, aber bei komplexeren BGA- oder MCM-verpackten Geräten oder Substraten sind die Defekte nicht einfach durch ein Mikroskop zu beobachten und für eine Weile nicht einfach zu bestimmen. Zu diesem Zeitpunkt sind andere Mittel erforderlich, um zu bestimmen. Dann müssen wir den Ausfallmechanismus analysieren, das heißt, verschiedene physikalische und chemische Methoden verwenden, um den Mechanismus zu analysieren, der PCB-Fehler oder Fehlererzeugung verursacht, wie virtuelles Schweißen, Verschmutzung, mechanische Beschädigung, Feuchtigkeitsbeanspruchung, mittlere Korrosion, Ermüdungsschäden, CAF- oder Ionenmigration, Spannungsüberlastung und so weiter.

Dann gibt es die Fehlerursachenanalyse, das heißt, basierend auf dem Fehlermechanismus und der Prozessanalyse, um die Ursache des Fehlermechanismus zu finden, und Testverifikation, falls erforderlich. Im Allgemeinen sollte die Testverifizierung so weit wie möglich durchgeführt werden, und die genaue Ursache des induzierten Versagens kann durch Testverifizierung gefunden werden. Dies bietet eine gezielte Basis für die nächste Verbesserung. Schließlich ist es, einen Fehleranalysebericht zu erstellen, der auf den Testdaten, Fakten und Schlussfolgerungen basiert, die während des Analyseprozesses gewonnen wurden und klare Fakten, strenge logische Argumentation und starke Organisation erfordert. Stellen Sie sich das nicht aus dem Nichts vor.

Achten Sie bei der Analyse auf die Grundprinzipien, dass die Analysemethode von einfach bis komplex sein sollte, von außen nach innen, niemals die Probe zerstören und dann verwenden sollte. Nur so können wir den Verlust von Schlüsselinformationen und die Einführung neuer künstlicher Fehlermechanismen vermeiden. Es ist wie ein Verkehrsunfall. Wenn die am Unfall beteiligte Partei den Tatort zerstört oder flieht, ist es für die kluge Polizei schwierig, eine genaue Bestimmung der Verantwortung zu treffen. Die Verkehrsgesetze verlangen zu diesem Zeitpunkt in der Regel, dass die Person, die vom Tatort geflohen ist oder die Partei, die den Tatort zerstört hat, die volle Verantwortung trägt. Die Fehleranalyse von PCB oder PCBA ist die gleiche. Wenn Sie einen elektrischen Lötkolben verwenden, um die ausgefallenen Lötstellen zu reparieren oder eine große Schere verwenden, um die Leiterplatte gewaltsam zu schneiden, gibt es keine Möglichkeit, die Analyse zu starten, und die Fehlerstelle wurde zerstört. Vor allem, wenn es wenige fehlgeschlagene Proben gibt, sobald die Umgebung der Fehlerstelle zerstört oder beschädigt ist, kann die wirkliche Fehlerursache nicht ermittelt werden.

Grundlegendes Verfahren der Fehleranalyse

Optisches Mikroskop

Das optische Mikroskop wird hauptsächlich für die Sichtprüfung der Leiterplatte verwendet, auf der Suche nach den Fehlerteilen und den zugehörigen physikalischen Beweisen und vorläufig die Fehlerart der Leiterplatte bestimmt. Die visuelle Inspektion prüft hauptsächlich die PCB-Verschmutzung, Korrosion, die Position des Leiterplattenbruchs, die Schaltungsverdrahtung und die Regelmäßigkeit des Fehlers, wenn es sich um Charge oder Einzelperson handelt, ist es immer in einem bestimmten Bereich konzentriert usw.

Röntgenaufnahme

Für einige Teile, die nicht visuell überprüft werden können, sowie die internen und anderen internen Defekte der Durchgangslöcher der Leiterplatte, muss Röntgenfluoroskopie-System zur Inspektion verwendet werden. Röntgenfluoroskopie-Systeme verwenden unterschiedliche Materialstärken oder unterschiedliche Materialdichten basierend auf unterschiedlichen Prinzipien der Feuchtigkeitsaufnahme oder Transmission von Röntgenstrahlen für die Bildgebung. Diese Technologie wird mehr verwendet, um die internen Defekte von PCBA-Lötstellen, die internen Defekte von Durchgangslöchern und die Positionierung defekter Lötstellen von BGA- oder CSP-Geräten in Verpackungen mit hoher Dichte zu überprüfen.

Schnittanalyse

Schnittanalyse ist der Prozess, die Querschnittsstruktur der Leiterplatte durch eine Reihe von Methoden und Schritten wie Probenahme, Einlegen, Schneiden, Polieren, Korrosion und Beobachtung zu erhalten. Durch die Schnittanalyse können wir umfangreiche Informationen über die Mikrostruktur erhalten, die die Qualität der Leiterplatte widerspiegelt (durch Löcher, Beschichtung usw.), die eine gute Grundlage für die nächste Qualitätsverbesserung bietet. Diese Methode ist jedoch zerstörerisch, sobald das Schneiden durchgeführt wird, wird die Probe unweigerlich zerstört.

Rasterelektronenmikroskopanalyse (SEM)

Das Rasterelektronenmikroskop (SEM) ist eines der nützlichsten großskaligen elektronenmikroskopischen Bildgebungssysteme für die Fehleranalyse. Es wird am häufigsten für Topographiebeobachtung verwendet. Die aktuellen Rasterelektronenmikroskope sind bereits sehr leistungsstark. Jede feine Struktur oder Oberflächeneigenschaft kann vergrößert werden. Beobachten und analysieren Sie Hunderttausende Male.

Bei der Fehleranalyse von Leiterplatten oder Lötstellen wird SEM hauptsächlich verwendet, um den Fehlermechanismus zu analysieren. Insbesondere wird es verwendet, um die topographische Struktur der Pad-Oberfläche, die metallographische Struktur der Lötstelle zu beobachten, die intermetallische Verbindung und die Lötbarkeitsbeschichtung zu messen. Im Gegensatz zum optischen Mikroskop produziert das Rasterelektronenmikroskop ein elektronisches Bild, so dass es nur schwarze und weiße Farben hat, und die Probe des Rasterelektronenmikroskops muss leitfähig sein, und der Nichtleiter und einige Halbleiter müssen mit Gold oder Kohlenstoff besprüht werden. Andernfalls beeinflusst die Ansammlung von Ladungen auf der Oberfläche der Probe die Beobachtung der Probe. Darüber hinaus ist die Tiefenschärfe des Rasterelektronenmikroskopbildes weit größer als die des optischen Mikroskops, und es ist eine wichtige Analysemethode für ungleichmäßige Proben wie metallographische Struktur, mikroskopischer Bruch und Zinnhaar.

Differenzkalorimeter (DSC)

Die Differenzkalorimetrie (Differenzkalorimetrie) ist ein Verfahren zur Messung der Beziehung zwischen der Leistungsdifferenz zwischen dem Eingangsmaterial und dem Referenzmaterial und der Temperatur (oder Zeit) unter Programmtemperaturregelung. Es ist eine analytische Methode zur Untersuchung des Verhältnisses zwischen Wärme und Temperatur. Entsprechend dieser Beziehung können die physikalischen, chemischen und thermodynamischen Eigenschaften von Materialien untersucht und analysiert werden. DSC hat eine breite Palette von Anwendungen, aber in der PCB-Analyse wird es hauptsächlich verwendet, um den Härtungsgrad und die Glasübergangstemperatur verschiedener Polymermaterialien zu messen, die auf der PCB verwendet werden. Diese beiden Parameter bestimmen die Zuverlässigkeit der Leiterplatte im nachfolgenden Prozess.

Thermogravimetrischer Analysator (TGA)

Thermogravimetrie (ThermogravimetryAnalysis) ist eine Methode zur Messung des Verhältnisses zwischen der Masse einer Substanz und der Temperatur (oder Zeit) unter Programmtemperaturregelung. TGA kann die feinen Qualitätsveränderungen des Materials während der programmgesteuerten Temperaturänderung durch eine ausgeklügelte elektronische Waage überwachen. Entsprechend dem Verhältnis von Materialqualität zu Temperatur (oder Zeit) können die physikalischen, chemischen und thermodynamischen Eigenschaften von Materialien untersucht und analysiert werden. In Bezug auf PCB-Analyse wird es hauptsächlich verwendet, um die thermische Stabilität oder thermische Zersetzungstemperatur des PCB-Materials zu messen. Wenn die thermische Zersetzungstemperatur des Substrats zu niedrig ist, explodiert die Leiterplatte oder schlägt Delamination während der hohen Temperatur des Lötprozesses fehl.