Technologie PCB - Analyse des cas de défaillance des PCB

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

Pour obtenir la cause précise 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 rend l'analyse impossible à poursuivre ou conduit à 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 provoquent 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 par fatigue, la migration CAF ou ionique, la surcharge de stress, etc.

Ensuite, il y a l'analyse des causes d'échec, c'est - à - dire, sur la base du mécanisme d'échec et de l'analyse du processus, pour déterminer la cause du mécanisme d'échec et, si nécessaire, pour effectuer la vérification des tests. 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, c'est la rédaction d'un rapport d'analyse de défaut basé sur les données d'essai, les faits et les conclusions obtenus au cours de l'analyse, exigeant des faits clairs, un raisonnement logique rigoureux et une organisation forte. 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.

Le microscope optique est principalement utilisé pour effectuer l'examen de l'apparence de la carte de circuit imprimé, rechercher les sites de défaillance et les preuves matérielles connexes, déterminer à l'avance le mode de défaillance de la carte de circuit imprimé. 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 les informations sur le plan XY le long de l'axe Z.

Ainsi, la microscopie acoustique à balayage peut être utilisée pour détecter divers défauts dans les composants, les matériaux et les PCB et PCBA, y compris les fissures, la stratification, les inclusions et les vides. Si la largeur fréquentielle de l'acoustique de balayage est suffisante, il est également possible de détecter directement les défauts internes des points de soudure.

Une image acoustique scannée typique utilise une couleur d'avertissement rouge pour indiquer la présence d'un défaut. En raison du grand nombre d'éléments d'encapsulation en plastique utilisés dans le procédé SMT, de nombreux problèmes de sensibilité au reflux de l'humidité peuvent survenir lors du passage du procédé au plomb au procédé sans plomb. C'est - à - dire qu'à des températures de processus sans plomb plus élevées, les dispositifs d'encapsulation en plastique hygroscopiques subissent une fissuration interne ou stratifiée du substrat lors du reflux, tandis que les PCB courants explosent généralement à des températures élevées de processus sans plomb.

À ce stade, la microscopie acoustique à balayage met en évidence ses avantages particuliers dans le contrôle non destructif multicouche haute densité PCB. En général, l'éclatement apparent ne peut être détecté que par un examen visuel de l'apparence.

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.

Sans une combinaison de microscopes, la spectroscopie infrarouge ne peut généralement analyser que des échantillons contenant un grand nombre d'échantillons. Cependant, dans de nombreux cas de technologie électronique, la micro - contamination peut entraîner une mauvaise soudabilité des plots ou des broches de PCB. On peut imaginer qu'il serait difficile de résoudre les problèmes de procédé sans le spectre infrarouge du microscope. L'objectif principal de l'analyse micro - infrarouge est d'analyser les contaminants organiques sur les surfaces soudées ou sur les surfaces des points de soudure, d'analyser les causes de la corrosion ou de la mauvaise soudabilité.

Microscope 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.

Dans l'analyse de défaillance d'un PCB ou d'un point de soudure, le SEM est principalement utilisé pour analyser le mécanisme de défaillance. Plus précisément, il est utilisé pour observer la structure topographique de la surface des plots, l'Organisation métallographique des points de soudure, la mesure des composés intermétalliques et des revêtements de soudabilité. L'analyse et la réalisation d'analyses et de mesures de Whiskers d'étain.

Contrairement à un microscope optique, un microscope électronique à balayage produit une image électronique, il est donc seulement noir et blanc, et un échantillon de microscope électronique à balayage doit être conducteur, non conducteur et certains semi - conducteurs doivent être pulvérisés avec de l'or ou du carbone. Sinon, l'accumulation de charges à la surface de l'échantillon affectera l'observation de l'échantillon. En outre, les images de microscopie électronique à balayage ont une plus grande portée que la microscopie optique et sont une méthode d'analyse importante pour les échantillons hétérogènes tels que les tissus métallographiques, les micro - coupures, les moustaches d'étain et autres.

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 contrôle de température programmé. 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.