PCB技術 - PCB故障事例の失敗解析

様々なコンポーネントのキャリアとして、回路信号伝送のハブとして, PCBボード 電子情報製品の最も重要で重要な部分になりました. PCBの品質と信頼性は、装置全体の品質と信頼性を決定する.

電子情報製品の小型化と鉛フリー・無ハロゲン・pcbの環境保護要件は，高密度，高tg，環境保護の方向に展開している。しかし，コストと技術的な理由から，多くの品質問題を引き起こしたpcbsの生産と応用において多くの故障問題が発生している。故障の原因を明らかにし，その問題点を解決し，責任を識別するためには，発生した故障事例の故障解析を行う必要がある。

故障解析の基本手順

PCB故障または故障の正確な原因またはメカニズムを得るためには、基本的な原理と分析プロセスを追随しなければならない。そうでなければ、貴重な故障情報を見逃すことができ、分析が継続できないか、間違った結論を得ることができない。一般的な基本的なプロセスは、最初に、故障現象に基づいて、故障場所と故障モードが情報収集、機能テスト、電気性能テストと単純な目視検査、すなわち、失敗場所または失敗場所を通して決定されなければならないということです。

シンプルなPCBまたは PCBA, 故障箇所は決定が容易である, しかし、より複雑なBGAまたはMCMパッケージデバイスまたは基板, 欠陥は顕微鏡を通して観察することは容易ではなく、しばらくの間、決定するのは容易ではない. この時に, 他の手段は、決定するために必要です.

次に、破壊メカニズム、すなわち、仮想的な溶接、汚染、機械的損傷、水分ストレス、媒体腐食、疲労損傷、CAFまたはイオンマイグレーション、応力過負荷などのPCB破壊または欠陥発生を引き起こすメカニズムを解析するために様々な物理的および化学的方法を分析しなければならない。

そして，故障メカニズムとプロセス解析に基づいて故障原因解析を行い，故障機構の原因を究明し，必要に応じて検証を行う。一般に、テスト検証はできるだけ実行すべきであり、テスト検証によって誘起故障の正確な原因を見つけることができる。

これは、次の改善の目標を提供します。最後に，解析データに基づく故障解析報告書，分析過程で得られた事実と結論を整理し，明確な事実，厳密な論理的推論，強い組織を必要とする。薄い空気から想像しないでください。

分析の過程では、分析方法が単純から複雑に、外側から内側に、サンプルを破壊してからそれを使用しないことが基本的な原則に注意を払う。このようにすれば、鍵となる情報の損失や新しい人工破壊メカニズムの導入を避けることができます。

光学顕微鏡は主にpcbの外観検査に用いられ，不良部品や関連する物理的証拠を求め，pcbの故障モードを事前に決定する。目視検査は主にPCB汚染、腐食、ボードバーストの位置、回路配線、不良の規則性をチェックし、バッチや個体であれば常にある領域に集中している。

X線撮影

PCBの貫通穴の内部および他の内部欠陥と同様に目視検査できない部分については、X線透視システムを検査に使用しなければならない。

X線透視システムは、イメージングのためのX線の水分吸収または透過率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使用する。この技術は、PCBAはんだ接合の内部欠陥、スルーホールの内部欠陥、および高密度パッケージングにおけるBGAまたはCSPデバイスの不良はんだ接合部の位置決めを確認するために使用される。

スライス解析

スライス解析は、サンプリング、インディング、スライス、研磨、腐食、観察の一連の方法及び工程を経てPCBの断面構造を得るプロセスである。スライス解析を通じて、PCB（スルーホール、メッキなど）の品質を反映する微細構造の豊富な情報を得ることができ、次の品質向上のための良い基礎を提供する。しかし、この方法は破壊的です、一旦分割が行われるならば、サンプルは必然的に破壊されます。

超音波顕微鏡

現在，cモード超音波走査型音響顕微鏡は，主に電子実装や組立解析に使用されている。材料の不連続な界面に高周波超音波を反射して発生する振幅，位相，極性の変化を用いた。走査軸はZ軸に沿ってXY平面の情報を走査する。

したがって、走査型超音波顕微鏡は、クラック、剥離、介在物、および空隙を含む構成要素、材料、およびPCBおよびPCBAsの様々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、はんだ接合の内部欠陥を直接検出することもできる。

代表的な走査音響像は、欠陥の存在を示すために赤い警告カラーを使用する。SMTプロセスに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ので、リードから無鉛プロセスへの変換中に多くの水分リフロー感度問題が発生する。すなわち、吸湿性プラスチックパッケージされたデバイスは、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剥離を経験し、一般的なPCBはしばしば鉛フリープロセスの高温下で爆発する。

このとき，走査型超音波顕微鏡は多層高密度pcbsの非破壊試験で特別な利点を強調した。一般に、外観の目視検査だけで明らかなバーストを検出することができる。

マイクロ赤外分析

マイクロ赤外分析は赤外分光法と顕微鏡を組み合わせた解析法である。材料の化合物組成を分析するために，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の原理を使用し，顕微鏡と組み合わせることで可視光と赤外光を同一にすることができる。光経路は、見える視野内にある限り、分析される痕跡有機汚染物質を見つけることができます。

顕微鏡の組合せなしで、赤外線分光法は、通常大量サンプルのサンプルを分析することができます。しかし、電子技術の多くの場合、マイクロ汚染はPCBパッドまたはリードピンのはんだ付け性を低下させる。赤外分光法を用いずに顕微鏡を用いてプロセスの問題を解決することは困難であると考えられる。マイクロ赤外線解析の主目的は，溶接表面またははんだ接合部表面の有機汚染物質を分析し，腐食の原因やはんだ付け性を解析することである。

走査型電子顕微鏡( SEM )

走査型電子顕微鏡（sem）は，故障解析のための最も有用な大規模電子顕微鏡画像システムの一つである。地形観測に最もよく用いられる。現在の走査型電子顕微鏡は既に非常に強力である。どんな微細構造または表面特徴も拡大できる。観察し、数十万回の分析。

pcbまたははんだ接合の故障解析では，semを用いて故障機構を解析した。具体的には，パッド表面のトポグラフィー構造，はんだ接合の金属組織構造を観察し，金属間化合物を測定し，はんだ付け性分析を行い，tinウィスカ解析と測定を行う。

光学顕微鏡と異なり、走査型電子顕微鏡は電子像を形成するので、白黒の色しかなく、走査型電子顕微鏡のサンプルは導電性であり、非導体と半導体は金または炭素で噴霧する必要がある。さもなければ、サンプルの表面上の電荷の蓄積は、サンプルの観察に影響を及ぼす。また、走査型電子顕微鏡画像の被写界深度は光学顕微鏡よりも遥かに大きい。

熱分析

示差走査熱量計

示差走査熱量測定（示差走査熱量測定）は、入力材料と基準物質との間の電力差とプログラム温度制御下の温度（または時間）との間の関係を測定する方法である。熱と温度の関係を解析する方法である。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解析した。

DSCには広い範囲の応用がある, でも PCB分析, it is mainly used to measure the curing degree and glass transition temperature of various polymer 材料 used on the PCB. これらの2つのパラメータは、次のプロセスにおけるPCBの信頼性を決定する.