PCB Tecnico - Tecnologia di analisi della causa di guasto del circuito stampato PCB

Microscopio ottico

Il microscopio ottico viene utilizzato principalmente per l'ispezione dell'aspetto del PCB, cercando le parti di guasto e le relative prove fisiche e determinando preliminarmente la modalità di guasto del PCB. L'ispezione visiva controlla principalmente l'inquinamento PCB, la corrosione, la posizione della rottura della scheda, il cablaggio del circuito e la regolarità del guasto, se è lotto o individuale, è sempre concentrato in una certa area, ecc.

Raggi X (raggi X)

Per alcune parti che non possono essere ispezionate visivamente, così come i difetti interni e altri interni dei fori passanti del PCB, il sistema di fluoroscopia a raggi X deve essere utilizzato per l'ispezione.

I sistemi di fluoroscopia a raggi X utilizzano diversi spessori del materiale o diverse densità del materiale basate su diversi principi di assorbimento dell'umidità o trasmittanza dei raggi X per l'imaging. Questa tecnologia è più utilizzata per controllare i difetti interni dei giunti di saldatura PCBA, i difetti interni dei fori passanti e il posizionamento dei giunti di saldatura difettosi dei dispositivi BGA o CSP in imballaggi ad alta densità.

Analisi delle fette

L'analisi di affettatura è il processo di ottenere la struttura trasversale del PCB attraverso una serie di metodi e passaggi come campionamento, intarsio, affettatura, lucidatura, corrosione e osservazione. Attraverso l'analisi delle fette, possiamo ottenere informazioni ricche sulla microstruttura che riflette la qualità del PCB (attraverso fori, placcatura, ecc.), che fornisce una buona base per il prossimo miglioramento della qualità. Tuttavia, questo metodo è distruttivo, una volta effettuato il sezionamento, il campione sarà inevitabilmente distrutto.

Microscopio acustico a scansione

Attualmente, il microscopio acustico a scansione ultrasonica C-mode è utilizzato principalmente per l'imballaggio elettronico o l'analisi dell'assemblaggio. Utilizza i cambiamenti di ampiezza, fase e polarità generati dalla riflessione delle onde ultrasoniche ad alta frequenza sull'interfaccia discontinua del materiale all'immagine. Il metodo di scansione è lungo l'asse Z esegue la scansione delle informazioni sul piano XY.

Pertanto, il microscopio acustico a scansione può essere utilizzato per rilevare vari difetti in componenti, materiali e PCB e PCB, tra cui crepe, delaminazione, inclusioni e vuoti. Se la larghezza di frequenza dell'acustica di scansione è sufficiente, anche i difetti interni dei giunti di saldatura possono essere rilevati direttamente.

Una tipica immagine acustica di scansione utilizza un colore rosso di avvertimento per indicare l'esistenza di difetti. Poiché nel processo SMT viene utilizzato un gran numero di componenti confezionati in plastica, durante la conversione da piombo a processo privo di piombo vengono generati molti problemi di sensibilità al riflusso dell'umidità. Vale a dire, i dispositivi confezionati in plastica assorbenti dell'umidità sperimenteranno crepe interne o di delaminazione del substrato durante il riflusso ad una temperatura di processo più elevata senza piombo e PCB comuni esploderanno spesso sotto l'alta temperatura del processo senza piombo.

In questo momento, il microscopio acustico a scansione evidenzia i suoi vantaggi speciali nel test non distruttivo di PCB multistrato ad alta densità. Generalmente, le esplosioni evidenti possono essere rilevate solo dall'ispezione visiva dell'aspetto.

Analisi micro-infrarossa

L'analisi micro-infrarossa è un metodo di analisi che combina spettroscopia infrarossa e microscopio. Utilizza il principio di assorbimento differente degli spettri infrarossi da diversi materiali (principalmente materia organica) per analizzare la composizione composta del materiale e combinato con il microscopio può rendere la luce visibile e la luce infrarossa la stessa. Il percorso della luce, purché sia nel campo visivo visibile, è possibile trovare le tracce di inquinanti organici da analizzare.

Senza la combinazione di un microscopio, la spettroscopia infrarossa di solito può analizzare solo campioni con una grande quantità di campioni. Tuttavia, in molti casi nella tecnologia elettronica, il micro-inquinamento può portare a una scarsa saldabilità dei pad PCB o perni di piombo. È concepibile che sia difficile risolvere problemi di processo senza spettroscopia infrarossa con un microscopio. Lo scopo principale dell'analisi micro-infrarossa è analizzare i contaminanti organici sulla superficie saldata o sulla superficie del giunto di saldatura e analizzare la causa della corrosione o della scarsa saldabilità.

Microscopia elettronica a scansione (SEM)

Il microscopio elettronico a scansione (SEM) è uno dei sistemi di imaging di microscopia elettronica su larga scala più utili per l'analisi dei guasti. È più comunemente usato per l'osservazione topografica. Gli attuali microscopi elettronici a scansione sono già molto potenti. Qualsiasi struttura fine o caratteristica superficiale può essere ingrandita. Osservare e analizzare centinaia di migliaia di volte.

Nell'analisi dei guasti di PCB o giunti di saldatura, SEM viene utilizzato principalmente per analizzare il meccanismo di guasto. Nello specifico, viene utilizzato per osservare la struttura topografica della superficie del pad, la struttura metallografica del giunto di saldatura, misurare il composto intermetallico e il rivestimento di saldabilità Analizzare e fare analisi e misurazione della frusta di stagno.

A differenza del microscopio ottico, il microscopio elettronico a scansione produce un'immagine elettronica, quindi ha solo colori in bianco e nero e il campione del microscopio elettronico a scansione deve essere conduttivo e il non conduttore e alcuni semiconduttori devono essere spruzzati con oro o carbonio. In caso contrario, l'accumulo di cariche sulla superficie del campione inciderà sull'osservazione del campione. Inoltre, la profondità di campo dell'immagine del microscopio elettronico a scansione è molto maggiore di quella del microscopio ottico ed è un metodo di analisi importante per campioni irregolari come la struttura metallografica, la frattura microscopica e la frusta di stagno.

Analisi termica

Calorimetro a scansione differenziale (DSC)

La calorimetria a scansione differenziale (Differential Scanning Calorimetry) è un metodo per misurare la relazione tra la differenza di potenza tra il materiale in ingresso e il materiale di riferimento e la temperatura (o tempo) sotto controllo della temperatura del programma. È un metodo analitico per studiare la relazione tra calore e temperatura. In base a questa relazione, le proprietà fisiche, chimiche e termodinamiche dei materiali possono essere studiate e analizzate.

DSC ha una vasta gamma di applicazioni, ma nell'analisi PCB, viene utilizzato principalmente per misurare il grado di indurimento e la temperatura di transizione del vetro di vari materiali polimerici utilizzati sul PCB. Questi due parametri determinano l'affidabilità del PCB nel processo successivo.

Analizzatore termomeccanico (TMA)

L'analisi meccanica termica (analisi meccanica termica) è utilizzata per misurare le proprietà di deformazione di solidi, liquidi e gel sotto forza termica o meccanica sotto controllo della temperatura del programma. È un metodo per studiare la relazione tra calore e proprietà meccaniche. In base alla relazione tra deformazione e temperatura (o tempo), le proprietà fisiche, chimiche e termodinamiche dei materiali possono essere studiate e analizzate.

TMA ha una vasta gamma di applicazioni. Viene utilizzato principalmente per i due parametri più critici del PCB nell'analisi del PCB: misurare il suo coefficiente di espansione lineare e la temperatura di transizione del vetro. I PCB con substrati con coefficienti di espansione troppo grandi spesso portano a rottura dei fori metallizzati dopo saldatura e assemblaggio.

Analizzatore termogravimetrico (TGA)

La termogravimetria (analisi termogravimetrica) è un metodo per misurare la relazione tra la massa di una sostanza e la temperatura (o tempo) sotto controllo della temperatura del programma. TGA può monitorare i sottili cambiamenti di qualità del materiale durante il cambiamento di temperatura controllato dal programma attraverso un sofisticato bilanciamento elettronico.

In base alla relazione tra qualità del materiale e temperatura (o tempo), le proprietà fisiche, chimiche e termodinamiche dei materiali possono essere studiate e analizzate. In termini di analisi PCB, viene utilizzato principalmente per misurare la stabilità termica o la temperatura di decomposizione termica del materiale PCB. Se la temperatura di decomposizione termica del substrato è troppo bassa, il PCB esploderà o fallirà la delaminazione durante l'alta temperatura del processo di saldatura.