PCB技術 - pcb基板故障原因分析技術

光学顕微鏡

光学顕微鏡は主にPCBの外観検査に用いられ、故障部位と関連物証を探し、PCBの故障モードを初歩的に確定する。外観検査は主にPCBの汚染、腐食、板破裂の位置、回路配線と故障の規則性を検査し、ロットまたは単一の場合、常にある領域に集中しているかどうかなどを検査する。

X線（X線）

目視検査ができない部品や、PCB貫通孔の内部やその他の内部欠陥については、X線透視システムを使用して検査する必要があります。

X線蛍光透視システムは、X線の吸湿または透過の異なる原理に基づいて、異なる材料厚さまたは異なる材料密度を用いて画像化を行う。この技術は、高密度パッケージにおけるPCBA溶接点の内部欠陥、スルーホールの内部欠陥、BGAまたはCSPデバイスの欠陥溶接点の位置決めを検査するためにより多く使用されている。

スライス解析

スライス分析はサンプリング、モザイク、スライス、研磨、腐食、観察などの一連の方法とステップによってPCB断面構造を得るプロセスである。スライス分析により、PCB品質を反映したミクロ構造（スルーホール、めっき層など）の豊富な情報を得ることができ、次の品質改善に良好な根拠を提供する。しかし、この方法は破壊的であり、スライスを行うと、サンプルは必然的に破壊される。

走査音響顕微鏡

現在、C型超音波走査音響顕微鏡は主に電子カプセル化または組立分析に用いられている。高周波超音波を用いて材料の不連続界面で反射して発生する振幅、位相、極性変化を用いて画像化を行う。スキャン方法は、Z軸に沿ってXY平面上で情報をスキャンする。

したがって、走査音響顕微鏡は、クラック、層状化、介在物、および空隙を含むコンポーネント、材料、ならびにPCBおよびPCBA中のさまざまな欠陥を検出するために使用することができる。走査音響の周波数幅が十分であれば、溶接点の内部欠陥を直接検出することもできる。

典型的な走査音響画像は、欠陥の存在を示すために赤色警告色を使用する。SMTプロセスでは大量のプラスチックパッケージ要素が使用されるため、鉛プロセスから無鉛プロセスへの変換過程で大量の湿気還流感受性の問題が発生する。つまり、より高い無鉛プロセス温度では、吸湿プラスチックパッケージデバイスは還流中に内部または基板の層状クラックを経験するが、一般的なPCBは無鉛プロセスの高温で爆発することが多い。

このとき、走査音響顕微鏡は多層高密度PCBの非破壊検出における特別な利点を明らかにした。通常、外観の目視検査でのみ明らかな破裂が検出される。

マイクロ赤外分析

マイクロ赤外分析は赤外スペクトルと顕微鏡を結合する分析方法である。それは異なる材料（主に有機物）の赤外スペクトルに対する異なる吸収原理を利用して材料の化合物組成を分析し、顕微鏡と結合して、可視光と赤外光を同じにすることができる。光路は、可視光の視野の中でさえあれば、分析が必要な微量の有機汚染物を見つけることができる。

顕微鏡の組み合わせがなければ、赤外スペクトルは通常、大量のサンプルのサンプルしか分析できない。しかし、電子技術の多くの場合、マイクロ汚染はPCBパッドやピンの溶接可能性を低下させることがある。顕微鏡の赤外スペクトルがなければ、プロセス問題を解決するのは難しいことが想像できる。マイクロ赤外線分析の主な目的は、溶接表面または溶接点表面の有機汚染物を分析し、腐食または溶接性が悪い原因を分析することである。

走査電子顕微鏡（SEM）

走査電子顕微鏡（SEM）は、故障解析のための最も有用な大型電子顕微鏡イメージングシステムの1つである。地形観測に最もよく使われています。現在の走査電子顕微鏡は非常に強力になっている。任意の微細な構造または表面特徴を拡大することができます。数十万回の観察と分析。

PCBまたは溶接点の故障解析では、SEMは主に故障メカニズムの解析に用いられる。具体的には、パッド表面の地形構造、溶接点の金相組織を観察し、金属間化合物と溶接可能性コーティング分析を測定し、スズひげ分析と測定を行うために使用されます。

光学顕微鏡とは異なり、走査電子顕微鏡は電子画像を生成するため、黒と白のみであり、走査電子顕微鏡のサンプルは導電性である必要があり、非導電性である必要があり、半導体の中には金や炭素を噴霧する必要があります。そうでなければ、サンプル表面電荷の蓄積はサンプルの観察に影響する。また、走査電子顕微鏡画像の視野深度は光学顕微鏡よりはるかに大きく、金相組織、ミクロ断裂、スズひげなどの不均一サンプルの重要な分析方法である。

ねつぶんせき

示差走査熱量計

示差走査熱量測定（Differential Scanning calometry）は、プログラム温度制御下で入力材料と基準材料との間の電力差と温度（または時間）の関係を測定する方法である。熱と温度の関係を研究するための分析方法です。この関係により、材料の物理的、化学的、熱力学的性質を研究し、分析することができる。

DSCの応用範囲は広いが、PCB分析では、主にPCBに使用される各種ポリマー材料の硬化度とガラス転移温度を測定するために使用される。この2つのパラメータは、後続のプロセスにおけるPCBの信頼性を決定する。

熱機械分析器（TMA）

熱機械分析（Thermal Mechanical Analysis）は、プログラム温度制御下で熱または機械力による固体、液体、ゲルの変形特性を測定するために使用される。これは熱と力学性能の関係を研究する方法である。変形と温度（または時間）の関係に基づいて、材料の物理的、化学的、熱力学的性質を研究し、分析することができる。

TMAは広く応用されている。それは主にPCB分析におけるPCBの2つの最も重要なパラメータ：その線膨張係数とガラス転移温度を測定する。基板膨張係数が大きすぎるPCBは、溶接や組立後に金属化孔の破壊を招くことが多い。

ねつじゅうぶんせきき

熱重量分析（Thermoweighty Analysis）は、プログラム温度制御下で物質の品質と温度（または時間）の関係を測定する方法である。TGAは、複雑な電子天秤監視プログラムによって制御される温度変化中の材料の微細な品質変化を監視することができる。

材料の品質と温度（または時間）の関係に基づいて、材料の物理的、化学的、熱力学的性質を研究し、分析することができる。PCB分析では、主にPCB材料の熱安定性や熱分解温度を測定するために使用されています。基板の熱分解温度が低すぎると、PCBは溶接過程の高温過程で爆発したり、積層できなくなったりします。