Leiterplattentechnisch - Analysis of PCB Failure Analysis Technology Enzyklopädie

Als Träger verschiedener Komponenten und der Hub der Schaltungssignalenübertragung, Leiterplatte ist zum wichtigsten und kritischsten Teil elektronischer Informationsprodukte geworden. Die Qualität und Zuverlässigkeit der Leiterplatte bestimmen die Qualität und Zuverlässigkeit der gesamten Ausrüstung. Mit der Miniaturisierung elektronischer Informationsprodukte und den Umweltschutzanforderungen bleifrei und halogenfrei, Leiterplatten entwickeln sich auch in Richtung hoher Dichte, hohe Tg und Umweltschutz. Allerdings, aus Kosten- und technischen Gründen, eine große Anzahl von Fehlerproblemen bei der Herstellung und Anwendung von Leiterplatten aufgetreten ist, das zu vielen Qualitätsstreitigkeiten geführt hat. Um die Ursache des Versagens zu klären, um eine Lösung für das Problem zu finden und die Verantwortlichkeiten zu unterscheiden, Es ist notwendig, eine Fehleranalyse der aufgetretenen Fehlerfälle durchzuführen.

Grundlegendes Verfahren der Fehleranalyse

Um die genaue Ursache oder den Mechanismus des Leiterplattenfehlers oder -ausfalls zu erhalten, die Grundprinzipien und der Analyseprozess müssen befolgt werden, ansonsten können wertvolle Fehlerinformationen verpasst werden, die Analyse nicht fortgesetzt werden kann oder falsche Schlussfolgerungen ziehen kann. Der allgemeine grundlegende Prozess ist, dass, zuerst, basierend auf dem Versagensphänomen, Fehlerort und Fehlermodus müssen durch Informationssammlung ermittelt werden, Funktionsprüfung, Prüfung der elektrischen Leistung, und einfache visuelle Inspektion, das ist, Fehlerort oder Fehlerort. Für einfache Leiterplatten oder PCBA, der Fehlerort ist leicht zu bestimmen, aber für komplexere BGA- oder MCM-verpackte Geräte oder Substrate, Die Defekte sind nicht einfach mit dem Mikroskop zu beobachten und für eine Weile nicht leicht zu bestimmen. Zur Zeit, andere Mittel erforderlich sind, um festzustellen.

Dann müssen wir den Versagensmechanismus analysieren., das ist, Verwenden Sie verschiedene physikalische und chemische Methoden, um den Mechanismus zu analysieren, der PCB-Fehler oder Fehlergenerierung verursacht, wie virtuelles Schweißen, Verschmutzung, mechanische Beschädigung, Feuchtigkeitsbelastung, mittlere Korrosion, Ermüdungsschäden, CAF- oder Ionenmigration, Stress Überlastung und so weiter. Dann gibt es die Fehlerursachenanalyse, das ist, basierend auf dem Ausfallmechanismus und der Prozessanalyse, um die Ursache des Ausfallmechanismus zu finden, und gegebenenfalls Prüfprüfung. Allgemein, Die Prüfung sollte 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. Endlich, nach den Prüfdaten, Fakten und Schlussfolgerungen aus dem Analyseprozess, der Fehleranalysebericht wird erstellt. Die gemeldeten Tatsachen müssen eindeutig sein, logische Argumentation ist streng, und organisiert. Stellen Sie sich 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, menschengemachter Versagensmechanismen 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.

Technologie zur Fehleranalyse

Optisches Mikroskop

Das optische Mikroskop wird hauptsächlich für die Sichtprüfung der Leiterplatte verwendet, auf der Suche nach dem Fehlerteil und den zugehörigen physikalischen Beweisen und vorläufig die Fehlerart der Leiterplatte beurteilt. 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 (Röntgenaufnahme)

Für einige Teile, die nicht visuell überprüft werden können, sowie die internen und anderen internen Defekte der Leiterplatte durch Löcher, 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, und sobald das Schneiden durchgeführt wird, wird die Probe unweigerlich zerstört.

Akustisches Rastermikroskop

Gegenwärtig wird das C-Mode Ultraschallscanning Akustikmikroskop hauptsächlich für elektronische Verpackung oder Versammlungsanalyse verwendet. Es verwendet die Amplitude-, Phase- und Polaritätsänderungen, die durch die Reflexion von Hochfrequenz-Ultraschallwellen an der diskontinuierlichen Schnittstelle des Materials zum Bild erzeugt werden. Die Z-Achse scannt die Informationen auf der X-Y-Ebene.

Mikroinfrarotanalyse

Die Mikroinfrarotanalyse ist eine Analysemethode, die Infrarotspektroskopie und Mikroskop kombiniert. Es verwendet das Prinzip der unterschiedlichen Absorption von Infrarotspektren durch verschiedene Materialien (hauptsächlich organische Materie), um die zusammengesetzte Zusammensetzung des Materials zu analysieren, und kombiniert mit dem Mikroskop kann sichtbares Licht und Infrarotlicht dasselbe machen. Der Lichtweg, solange er sich im sichtbaren Sichtfeld befindet, kann man die Spur organischer Schadstoffe finden, die analysiert werden sollen.

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.

Thermische Analyse

Differenzkalorimeter (DSC)

Differenzkalorimetrie (Differenzkalorimetrie) ist eine Methode zur Messung der Beziehung zwischen der Leistungsdifferenz zwischen dem Eingangsmaterial und dem Referenzmaterial und der Temperatur (oder Zeit) unter der Temperaturregelung des Programms. 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.

Thermomechanischer Analysator (TMA)

Die thermisch-mechanische Analysetechnologie wird verwendet, um die Verformungseigenschaften von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gelen unter thermischer oder mechanischer Kraft unter Programmtemperaturregelung zu messen. Es ist eine Methode, um den Zusammenhang zwischen Wärme und mechanischen Eigenschaften zu untersuchen. Entsprechend dem Verhältnis zwischen Verformung und Temperatur (oder Zeit) können die physikalischen, chemischen und thermodynamischen Eigenschaften von Materialien untersucht und analysiert werden. TMA hat ein breites Anwendungsspektrum. Es wird hauptsächlich für die beiden kritischsten Parameter von PCB in der PCB-Analyse verwendet: Messung des linearen Ausdehnungskoeffizienten und der Glasübergangstemperatur. Leiterplatten mit zu großen Ausdehnungskoeffizienten führen oft zu Bruchversagen der metallisierten Löcher nach dem Löten und Montieren.

Thermogravimetrischer Analysator (TGA)

Thermogravimetry Analysis is a method that measures the relationship between the mass of a substance and the temperature (or time) under program temperature control. Im Hinblick auf die PCB-Analyse, Es wird hauptsächlich verwendet, um die thermische Stabilität oder thermische Zersetzungstemperatur des Leiterplattenmaterial. Ist die thermische Zersetzungstemperatur des Substrats zu niedrig, Die Leiterplatte explodiert oder schlägt Delamination während der hohen Temperatur des Lötprozesses fehl.