Technologie PCB - Analyse des défaillances de PCB analyse encyclopédique technique

La carte PCB, en tant que support pour divers composants et plaque tournante pour la transmission de signaux de circuit, est devenue la partie la plus importante et la plus critique des produits d'information électroniques. La qualité et la fiabilité des circuits imprimés déterminent la qualité et la fiabilité de l'ensemble de l'appareil. Avec la miniaturisation des produits d'information électroniques et les exigences environnementales sans plomb et sans halogène, les PCB évoluent également dans la direction de la haute densité, de la TG élevée et de la protection de l'environnement. Cependant, pour des raisons de coût et de technologie, un grand nombre de problèmes de défaillance sont apparus dans la production et l'application des BPC, provoquant de nombreux litiges de qualité. Pour clarifier la cause de la défaillance, trouver une solution au problème et distinguer les responsabilités, il est nécessaire de procéder à une analyse de la défaillance des cas de défaillance qui se sont produits.

Procédures de base pour l'analyse des défaillances

Afin d'obtenir la cause exacte ou le mécanisme d'une défaillance ou d'une défaillance d'un PCB, il est essentiel de suivre les principes de base et le processus d'analyse, sinon des informations précieuses sur la défaillance peuvent être manquées, ce qui empêche l'analyse de continuer ou de tirer des conclusions erronées. Le processus de base général est que, tout d'abord, en fonction du phénomène de défaillance, la position de la défaillance et le mode de défaillance, c'est - à - dire la position de la défaillance ou la position de la défaillance, doivent être déterminés par la collecte d'informations, des tests fonctionnels, des tests de performance électrique et une simple inspection visuelle. La localisation du défaut est facile à déterminer pour un PCB ou un PCBA simple, mais pour des dispositifs ou des substrats encapsulés BGA ou MCM plus complexes, les défauts ne sont pas facilement observables par microscopie et ne sont pas faciles à déterminer au fil du temps. À ce stade, d'autres moyens sont nécessaires pour déterminer.

Ensuite, nous devons analyser les mécanismes de défaillance, c'est - à - dire utiliser diverses méthodes physiques et chimiques pour analyser les mécanismes qui entraînent la défaillance ou la création de défauts sur les PCB, tels que la soudure virtuelle, la contamination, les dommages mécaniques, le stress hydrique, la corrosion des médias, les dommages causés par la fatigue, la migration CAF ou ionique, la surcharge de stress, etc. ensuite, il y a l'analyse des causes de défaillance, c'est - à - dire, Sur la base du mécanisme d'échec et de l'analyse du processus, découvrez la cause du mécanisme d'échec et effectuez des tests de validation si nécessaire. En règle générale, une vérification de test doit être effectuée dans la mesure du possible, grâce à laquelle la cause exacte de la défaillance induite peut être trouvée. Cela fournit une base ciblée pour les prochaines étapes d'amélioration. Enfin, un rapport d'analyse d'échec est préparé sur la base des données d'essai, des faits et des conclusions obtenus au cours de l'analyse. Les faits rapportés doivent être clairs, raisonnés logiquement rigoureusement et structurés. N'imaginez pas à partir de rien.

Dans le processus d'analyse, il est important de prêter attention aux principes de base selon lesquels les méthodes d'analyse sont peu profondes et ne doivent pas perturber la réutilisation de l'échantillon. Ce n'est qu'ainsi que la perte d'informations critiques et l'introduction de nouveaux mécanismes de défaillance humaine peuvent être évités. C'est comme un accident de la circulation. Si les parties impliquées dans l'accident vandalisent ou fuient les lieux, il est difficile pour un policier avisé de déterminer avec précision la responsabilité. À ce stade, les lois sur la circulation exigent généralement que la personne qui fuit le site ou la partie qui le détruit assume l'entière responsabilité. L'analyse des défaillances est la même pour un PCB ou un PCBA. Si vous réparez les points de soudure défectueux avec un fer à souder électrique ou si vous forcez le PCB avec de grandes ciseaux, il n'y a aucun moyen de commencer l'analyse et le site défectueux a été détruit. Surtout quand il y a peu d'échantillons défectueux, une fois que l'environnement sur le site de défaillance a été détruit ou détruit, la véritable cause de défaillance ne peut pas être obtenue.

Techniques d'analyse des défaillances

Microscope optique

Le microscope optique est principalement utilisé pour l'inspection de l'apparence du PCB, la recherche de sites de défaillance et de preuves matérielles connexes, le jugement préliminaire du mode de défaillance du PCB. L'inspection visuelle vérifie principalement la contamination du PCB, la corrosion, l'emplacement de l'éclatement de la plaque, le câblage du circuit et la régularité des défaillances, si elles sont en vrac ou individuelles, si elles sont toujours concentrées dans une certaine zone, etc.

Rayons X (rayons X)

Pour certaines pièces qui ne peuvent pas être inspectées visuellement, ainsi que pour les défauts internes et autres défauts internes des Vias de PCB, il est essentiel de les inspecter avec un système de perspective par rayons X. Les systèmes de fluoroscopie par rayons X utilisent différentes épaisseurs de matériaux ou différentes densités de matériaux pour l'imagerie basée sur différents principes d'absorption d'humidité ou de transmission des rayons X. Cette technique est plus utilisée pour vérifier les défauts internes des points de soudure PCBA dans des boîtiers haute densité, les défauts internes des Vias et la localisation des points de soudure défectueux des dispositifs BGA ou CSP.

Analyse des tranches

L'analyse de tranche est le processus d'obtention d'une structure de section transversale de PCB par une série de méthodes et d'étapes telles que l'échantillonnage, l'incrustation, le tranchage, le polissage, la corrosion et l'observation. Grâce à l'analyse de tranche, nous pouvons obtenir une richesse d'informations sur la microstructure (via, placage, etc.) qui reflète la qualité du PCB, fournissant une bonne base pour les prochaines étapes d'amélioration de la qualité. Cependant, cette méthode est destructive et l'échantillon sera inévitablement détruit une fois le tranchage effectué.

Microscope acoustique à balayage

Actuellement, les microscopes acoustiques à ultrasons de type C sont principalement utilisés pour l'encapsulation électronique ou l'analyse d'assemblage. Il utilise les variations d'amplitude, de phase et de polarité générées par la réflexion des ultrasons à haute fréquence sur l'interface discontinue du matériau pour l'imagerie. La méthode de balayage consiste à balayer l'information sur le plan X - y le long de l'axe Z.

Analyse micro - infrarouge

L'analyse micro - infrarouge est une méthode d'analyse qui combine la spectroscopie infrarouge et la microscopie. Il utilise différents principes d'absorption du spectre infrarouge par différents matériaux, principalement organiques, pour analyser la composition chimique des matériaux et, en combinaison avec un microscope, peut rendre la lumière visible et infrarouge identique. Le chemin optique, dans la mesure où il est dans le champ de vision de la lumière visible, permet de trouver des traces de polluants organiques à analyser.

Analyse par microscopie électronique à balayage (SEM)

La microscopie électronique à balayage (SEM) est l'un des systèmes d'imagerie de microscopie électronique à grande échelle les plus utiles pour l'analyse des défaillances. Il est le plus souvent utilisé pour les observations topographiques. Les microscopes électroniques à balayage actuels sont déjà très puissants. Toute caractéristique structurelle ou de surface fine peut être amplifiée. Observé et analysé des centaines de milliers de fois.

Analyse thermique

Calorimètre à balayage différentiel (DSC)

La calorimétrie différentielle à balayage est une méthode de mesure de la relation entre la différence de puissance entre un matériau d'entrée et un matériau de référence et la température (ou le temps) sous le contrôle de la température d'un programme. C'est une méthode analytique pour étudier la relation entre la chaleur et la température. Selon cette relation, les propriétés physiques, chimiques et thermodynamiques des matériaux peuvent être étudiées et analysées. DSC a un large éventail d'applications, mais dans l'analyse de PCB, il est principalement utilisé pour mesurer le degré de durcissement et la température de transition vitreuse de divers matériaux polymères utilisés sur les PCB. Ces deux paramètres déterminent la fiabilité du PCB dans les processus ultérieurs.

Analyseur thermomécanique (tma)

Les techniques d'analyse thermomécanique sont utilisées pour mesurer les propriétés de déformation des solides, des liquides et des gels sous l'action de forces thermiques ou mécaniques sous contrôle de température programmé. C'est une méthode pour étudier la relation entre les propriétés thermiques et mécaniques. Selon la relation entre la déformation et la température (ou le temps), les propriétés physiques, chimiques et thermodynamiques des matériaux peuvent être étudiées et analysées. TMA a un large éventail d'applications. Il est principalement utilisé pour les deux paramètres les plus critiques des PCB dans l'analyse des PCB: la mesure de leur coefficient de dilatation linéaire et de leur température de transition vitreuse. Les cartes de circuits imprimés avec un coefficient de dilatation du substrat trop élevé ont tendance à provoquer une rupture des trous métallisés après soudage et assemblage.

Analyseur thermogravimétrique (TGA)

L'analyse thermogravimétrique est une méthode de mesure de la relation entre la masse d'une substance et la température (ou le temps) sous contrôle de température programmé. En termes d'analyse de PCB, il est principalement utilisé pour mesurer la stabilité thermique ou la température de décomposition thermique des matériaux de PCB. Si la température de décomposition thermique du substrat est trop basse, le PCB explosera ou ne pourra pas être stratifié pendant le processus de soudage à haute température.