PCBブログ - PCBボードの故障解析技術の概観

PCBボード電子情報製品の重要で重要な部分になりました, そして、その品質と信頼性レベルは、装置全体の品質と信頼性を決定します. しかし, 費用と技術的理由から, 多くの故障問題が発生した PCB基板. この種の失敗問題のために, 我々は、品質と信頼性を確保するためにいくつかの共通の故障解析手法を使用する必要があります基板PCB製造中.

1. 外観検査外観検査は、いくつかの簡単な器具を視覚的に検査または使用することである, ステレオ顕微鏡のような, 金属顕微鏡、さらに拡大ガラスの外観を確認するメガネ PCBボード, 失敗した部分と関連する物理的証拠を見つける, 主な役割は失敗を見つけて、PCBに予備的な判断をすることです. ボードの故障モード. 目視検査は主に点検する PCBボード 公害, 腐食, 爆発板の位置, 回路配線と故障の規則性, それがバッチか個人かどうか, 常にある地域に集中しているかどうか, など. 加えて, 沢山あり PCBボード アセンブリの後に見つかる失敗 PCBボード エー. 失敗したのは組立工程によるものであり、その過程で使用される材料の影響も、故障領域の特性を慎重に検査する必要があるかどうかである.

2. 目視検査で検査できない部位のX線透視検査, の穴の内側だけでなく PCBボード その他の内部欠陥, X線透視検査装置は検査に使用しなければならない. X線透視システムは、異なる材料厚さまたは異なる材料密度によってX線の吸湿または透過率の異なる原理を使用する. この技術は、はんだ接合部の欠陥を検査するために使用される PCBボード エー, 高密度パッケージBGAまたはCSPデバイスの欠陥ホール接合の内部欠陥と位置決め. 現在の産業用X線透視装置の分解能は1ミクロン以下に達することができる, そして、二次元から三次元イメージング装置まで変わっています, さらに5次元（5 D）デバイスも包装検査に使用される, しかし、この5 D X線光学シースルーシステムは、非常に高価であり、産業では実用的でないアプリケーションを有する.

3. スライス解析スライス解析は、その断面構造を得るプロセスである PCB基板 一連の手段と手順を通して, 産卵, スライス, 研磨, 腐食, 観測. スルースライス解析, の品質を反映した微細構造に関する豊富な情報 PCBボード（貫通孔、めっき, など), 次の品質改善のための良い基礎を提供します. しかし, この方法は破壊的だ, そして分断されると, サンプルは破壊されます同時に, この方法は、高い試料調製を必要とする, サンプルを準備するのに長い時間がかかる, そして、訓練を受けた技術者を必要とする. 詳細スライス処理, IPCの標準的なIPC - TM - 650.1.IPC - MS - 810.

4. 電子パッケージングやアッセンブリ解析に使用される走査型音響顕微鏡は主にCモード超音波走査型超音波顕微鏡である, 振幅を使用する, 材料の不連続な界面への高周波超音波の反射によって発生する位相と極性の変化. スキャン方法は、z軸に沿ってxy平面内の情報をスキャンすることである. したがって, 走査型音響顕微鏡を用いて部品中の種々の欠陥を検出することができる, 材料, and PCBボードと PCBボード A, 亀裂を含む, 剥離, 包含, 及び空孔. 走査音響の周波数幅が十分であれば、はんだ接合部の内部欠陥も直接検出することができる. 代表的なスキャンされた音響像は、欠陥の存在を示すために赤い警告カラーである. SMTプロセスでは多数のプラスチックパッケージ部品が使用されている, 多数の湿式リフローに敏感な問題は、鉛から無鉛プロセスへの転換の間に発生する. 即ち, 吸湿性プラスチックパッケージは、より高い無鉛プロセス温度でリフロー中に内部または基板の剥離と亀裂を有する, 普通 PCBボードsは鉛フリープロセスの高温でしばしば破裂する. この時点で, 走査超音波顕微鏡は多層高密度の非破壊試験における特別な利点を強調する PCBボードs. 一般的な明白なバーストボードは、視覚的な外観だけで検出することができます.

5. 顕微赤外分析顕微赤外分析は赤外分光法と顕微鏡を組み合わせた分析法である. It異なる材料（主に有機物）による赤外スペクトルの異なる吸収原理を用いて、材料の化合物組成を分析する, そして、顕微鏡と組み合わせて、可視光と赤外線は同じ光路にある, 彼らが見える視野にいる限り, 分析対象の微量有機汚染物質が見出される. 顕微鏡の組み合わせなしで, 赤外分光法は、通常、より大きなサンプル体積を有するサンプルのみを分析することができる. 電子技術の多くの場合, 微量汚染はPCBパッドまたは鉛ピンの低いはんだ付け性につながる. 顕微鏡を支持する赤外分光なしでプロセス問題を解決することは困難である. マイクロ赤外線解析の主な目的は、溶接表面またははんだ接合部表面の有機汚染を分析することである, そして、腐食の原因またははんだ付け性が悪い.

6.走査電子顕微鏡分析走査電子顕微鏡（SEM）は、故障分析のための大型電子顕微鏡イメージングシステムである。陰極から放出された電子ビームが陽極によって加速され、磁気レンズによって集束されて電子ビームを形成するのが動作原理である。直径数万オングストローム（a）の電子ビーム電流, 走査コイルの偏向の下で, 電子ビームは、一定時間と空間シーケンスの点でサンプル点の表面を走査する. 様々な情報が試料表面に励起される, そして、コレクションおよび増幅の後、さまざまな対応するグラフィクスは、ディスプレイスクリーンから得られることが可能である. 励起された二次電子は試料表面上で5〜10 nmの範囲で生成される. したがって, 二次電子は試料の表面形態をよりよく反射できる, 形態観察によく用いられる。励起した後方散乱電子は試料表面で100 nmで発生する. 〜1000 nmの範囲で, 異なる特性を持つ後方散乱電子は物質の異なる原子番号で放出される, したがって、後方散乱電子像は、形態及び原子番号を識別する能力を有する. したがって, 後方散乱電子像は化学元素分布の組成を反映できる. 現在の走査型電子顕微鏡の機能は、すでに非常に強力です, そして、どんな微細構造または表面特徴も観察と分析のために何十万回も拡大されることができます.

の故障解析に関して PCBボードSまたははんだ接合, SEMは主に故障メカニズムを解析するために使用される, 具体的には、パッド表面のトポグラフィーおよび構造を観察する, はんだ接合部の金属組織, 金属間化合物の測定, と互換性. コーティング分析とTiNウィスカ解析と測定, etc. 光学顕微鏡とは異なる, 走査型電子顕微鏡は電子画像を形成する, だから、黒と白の色だけです, そして、走査型電子顕微鏡のサンプルは導電性である必要がある, そして、非導体およびいくつかの半導体は金または炭素で噴霧される必要がある, さもなければ、電荷は試料表面に蓄積する. 試料観察. 加えて, SEM画像の被写界深度は光学顕微鏡よりもはるかに大きい, また，金属組織のような不均一な試料の重要な解析法である, 微視的破壊とすずホイスカ.

7. X線エネルギースペクトル分析. 高エネルギー電子ビームが試料表面に衝突すると, 表面物質の原子中の内部電子は、衝撃を受けて逃げる, そして、外側の電子は、低いエネルギー準位に移行する, これが特徴的なX線を励起する, 異なる元素の原子エネルギーレベルの違いに特徴的である. X線は異なる, したがって、試料によって放出される特性X線は、化学成分として分析することができる. 同時に, 検出X線信号の特性波長または特性エネルギーに従って,対応する機器は分光分散分光器（分光器、WDSと略記）とエネルギー分散分光器（エネルギー分光器、EDSと略称する）と呼ばれる. エネルギー分光計より高い, 分光計の分析速度は分光計のそれより速い. エネルギー分光計の高速と低コストのため, 一般的な走査型電子顕微鏡はエネルギー分光計を備えている. 電子ビームの異なる走査方法で, エネルギースペクトロメータは点解析を行うことができる, 表面のライン解析と表面分析, そして、要素の異なる配布に関する情報を得ることができます. ポイント分析は、ポイントのすべての要素を取得します行解析は、指定された行の1つの要素解析を毎回実行する, そして、すべての要素の線分配を得るために複数回スキャンします;表面分析は、指定された表面のすべての要素を分析する, そして、測定された要素内容は測定領域範囲の平均値である. 分析においてプリント配線板, エネルギー分光計は主にパッド表面の成分分析に使用される, はんだ付け性の悪いパッドとリードピンの表面汚染物の元素分析. エネルギースペクトロメータの定量分析精度は制限されている, と未満の内容0.1 %は一般的に検出することは容易ではない. エネルギー分光法とSEMの組み合わせは、表面形態と組成に関する情報を同時に得ることができる, そういうわけで、彼らは広く使われます.

8.光電子分光法（XPS）試料をX線照射した場合, 表面原子の内殻電子は核の束縛から離脱し、固体表面から逃げて電子を形成する. 運動エネルギーExを測定する, そして、原子の内殻電子の組み合わせが得られる. エネルギーEBとEBは異なる元素と異なる電子殻で変化する. それは原子の「指紋」識別パラメータです,そして形成されるスペクトル線は光電子分光法（XPS）である。XPSを用いて試料表面の浅い表面（数ナノメートル）元素の定性及び定量分析を行うことができる. 加えて, 元素の化学原子価状態に関する情報は結合エネルギーの化学シフトから得られる. 表面層の原子価状態及び周囲の素子の結合などの情報を与えることができる入射ビームはX線光子ビームである, したがって、絶縁サンプルは分析されるサンプルを傷つけることなく分析することができる.高速多要素解析、アルゴンイオンのはく離の場合の多層膜の縦方向元素分布解析（以下参照）にも使用できる感度は、エネルギー分散分光法（EDS）よりもはるかに高い. XPSは主にパッドコーティングの品質の分析に使用される, の分析における汚染の分析と酸化度の分析PCBボード不可抗力の根深い原因を決定する.

9.熱分析差示走査熱量測定法：プログラム温度制御の下で入力材料と参照材料の間の電力差と温度（または時間）の関係を測定する方法。DSCは、サンプルと参照容器の下に2.組の補償加熱ワイヤーを備えています. 加熱過程中の熱効果により試料と基準との間に温度差が与えられたとき, 差動熱増幅回路及び差動熱補償増幅器を使用することができる., 補償加熱ワイヤに流れる電流は変化する, そして、両側の熱はバランスが保たれます, 温度差が少し下がっている, 及び試料と基準材料における2回の電気加熱補償の熱電力の差の温度（又は時間）による変化の関係、この変化する関係に従って、材料の物理化学的および熱力学的性質を研究し分析することができる. DSCは広く使われている, しかし、分析の中で プリント配線板これは、主に使用される様々な高分子材料の硬化度を測定するために使用されます pcb基板 （図2）及びガラス転移温度。これらの2.つのパラメータは、 プリント配線板.

熱機械分析器（TMA）：熱機械分析は固体の変形特性を測定するために用いられ、プログラム制御温度下での熱または機械的力の作用下での液体とゲル. 挿入, ストレッチ, ベンド, など試験プローブは、片持ち梁およびそれに固定されたコイルばねによって支持される, そして、ロードはモーターを経たサンプルに適用される. 試料が変形した場合, 差動変圧器は、温度などのデータと共に変化を検出し、処理する, 応力とひずみ. 無視できる荷重下での材料の変形を温度（または時間）の関数として得ることができる。変形と温度（または時間）との関係に応じて、材料の物理化学的および熱力学的性質を研究し解析することができる. TMAは広く使用され、主に分析の中で使用されます プリント配線板ボードのパラメータ プリント配線板ボードS：膨張係数とガラス転移温度の測定. プリント配線板ボード過度の膨張係数を有する基板を有するSは、はんだ付け及びアセンブリ後の金属化穴の破壊破壊につながることが多い. 高密度化のために プリント配線板ボード鉛フリー及びハロゲンフリーのS及び環境保護要求, ますます プリント配線板は悪い濡れのようないろいろな失敗問題を抱えています, 爆発, 剥離, とカフェ。故障メカニズムの解明とその原因 プリント配線板ボード の品質管理に有益である プリント基板 将来的に, 同様の問題の再発を避けるために.