PCB Tecnico - Eseguire l'analisi dei guasti sui casi di guasto del PCB

Come vettore di vari componenti e hub della trasmissione del segnale del circuito, la scheda PCB è diventata la parte più importante e critica dei prodotti di informazione elettronica. La qualità e l'affidabilità del PCB determinano la qualità e l'affidabilità di tutta l'attrezzatura.

Con la miniaturizzazione dei prodotti informativi elettronici e i requisiti di protezione ambientale di piombo e alogeni-free, i PCB si stanno sviluppando anche nella direzione di alta densità, alta Tg e protezione ambientale. Tuttavia, a causa di costi e motivi tecnici, si sono verificati numerosi problemi di guasto nella produzione e nell'applicazione dei PCB, che hanno causato molte controversie in materia di qualità. Al fine di chiarire la causa del fallimento al fine di trovare una soluzione al problema e distinguere le responsabilità, è necessario condurre un'analisi del fallimento sui casi di fallimento che si sono verificati.

Procedura di base per l'analisi dei guasti

Per ottenere la causa o il meccanismo accurati di guasto o guasto PCB, i principi di base e il processo di analisi devono essere seguiti, altrimenti preziose informazioni sui guasti potrebbero essere perse, causando l'analisi di non essere in grado di continuare o potrebbe ottenere conclusioni sbagliate. Il processo di base generale è che, in primo luogo, sulla base del fenomeno di guasto, la posizione del guasto e la modalità di guasto devono essere determinati attraverso la raccolta di informazioni, test funzionali, test delle prestazioni elettriche e semplice ispezione visiva, cioè, posizione del guasto o posizione del guasto.

Per PCB o PCBA semplici, la posizione del guasto è facile da determinare, ma per dispositivi o substrati confezionati BGA o MCM più complessi, i difetti non sono facili da osservare attraverso un microscopio e non sono facili da determinare per un po '. In questo momento, sono necessari altri mezzi per determinare.

Quindi dobbiamo analizzare il meccanismo di guasto, cioè utilizzare vari metodi fisici e chimici per analizzare il meccanismo che causa guasto PCB o generazione di difetti, come saldatura virtuale, inquinamento, danno meccanico, stress di umidità, corrosione media, danno da fatica, CAF o migrazione ionica, sovraccarico di stress e così via.

Poi c'è l'analisi della causa di guasto, cioè basata sul meccanismo di guasto e sull'analisi del processo, per trovare la causa del meccanismo di guasto e verificare se necessario la prova. Generalmente, la verifica del test dovrebbe essere eseguita il più possibile e la causa accurata del guasto indotto può essere trovata attraverso la verifica del test.

Ciò fornisce una base mirata per il prossimo miglioramento. Infine, si tratta di compilare un report di analisi dei guasti basato sui dati di prova, fatti e conclusioni ottenuti nel processo di analisi, che richiede fatti chiari, ragionamento logico rigoroso e una forte organizzazione. Non immaginare dal nulla.

Nel processo di analisi, prestare attenzione ai principi di base secondo cui il metodo analitico deve essere dal semplice al complesso, dall'esterno all'interno, senza mai distruggere il campione e poi usarlo. Solo in questo modo si può evitare la perdita di informazioni chiave e l'introduzione di nuovi meccanismi di fallimento creati dall'uomo.

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 di gran lunga superiore a 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.