PCB 기술 - PCB 장애 분석 기술 요약

PCB는 다양한 부품의 캐리어 및 회로 신호 전송의 허브로서 전자 정보 제품의 중요하고 중요한 부품이되었습니다.그 품질과 신뢰성 수준은 전체 설비의 품질과 신뢰성을 결정한다.그러나 PCB는 비용 및 기술적 이유로 생산 및 응용 프로그램에서 많은 장애 문제를 겪고 있습니다.

이러한 고장 문제에 대해 우리는 일반적인 고장 분석 기술을 사용하여 제조 과정에서 PCB의 품질과 신뢰성 수준을 확보해야 한다.그러므로 PCB위조방지업종의 베테랑기업으로서 유한회사의 왕공은 고장분석기술에 대해 언급할 때 외관검사, X선투시, 금상절편분석, 열분석, 광전자에네르기분석, 미홍외분석,스캔 전자 현미경 분석과 엑스선 스펙트럼 분석.

그런 다음 일반적인 장애 분석 기술이 사용됩니다.PCB의 구조적 특징과 주요 실효 패턴 사이에서 금상 단면 분석은 파괴적 분석 기술이다.일단 이 두 가지 기술을 사용하면 샘플이 손상되어 회수할 수 없습니다.또한 샘플 제조의 요구 사항으로 인해 스캔 전자 현미경 분석과 X선 분광 분석은 때때로 샘플을 부분적으로 파괴해야합니다.또한 분석 과정에서 고장 위치 및 고장 원인 검증의 필요로 인해 열 응력, 전기 성능, 용접성 테스트 및 치수 측정 등의 테스트 기술이 필요할 수 있으며, 여기에는 더 이상 전문적으로 소개되지 않습니다.

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1. 외관검사 외관검사는 목시검사 또는 립체현미경, 금상현미경 심지어 확대경과 같은 간단한 기구를 사용하여 PCB의 외관을 검사하고 고장부품과 관련 물증을 발견한다.그것의 주요 기능은 고장을 포지셔닝하고 PCB의 고장 패턴을 초보적으로 판단하는 것이다.외관 검사는 주로 오염, 부식, PCB 폭발의 위치, 회로 배선 및 고장의 규칙성, 예를 들어 대량 또는 개별, 항상 특정 영역에 집중되어 있는지 등을 검사합니다. 또한 PCBA 조립 후 많은 PCB 고장이 발견되었습니다.고장이 조립 과정과 과정에서 사용된 재료의 영향으로 인한 것인지는 고장 영역의 특성을 꼼꼼히 점검해야 한다.

2. 엑스선 투시 검사는 육안으로 감지할 수 없는 일부 부품과 PCB 내부 통공 등 내부 결함에 대해서는 엑스선 투시 시스템으로만 검사할 수 있다.엑스선 투시 시스템은 서로 다른 재료의 두께나 서로 다른 재료의 밀도의 엑스선이 흡습하거나 투사하는 서로 다른 원리를 이용하여 영상을 만든다.이 기술은 PCBA 용접점의 내부 결함, 통공의 내부 결함 및 고밀도 패키징 BGA 또는 CSP 부품의 결함 용접점의 위치를 검사하는 데 더 많이 사용됩니다.현재 산업용 X선 투시 장비의 해상도는 1마이크로미터 이하에 달할 수 있으며 2D 이미징 장비에서 3D 이미징 장비로 전환하고 있습니다.심지어 5차원 (5d) 설비도 포장 검사에 사용되지만 이런 5d X선 투시 시스템은 매우 가치가 있어 산업적으로 실제 응용이 거의 없다.

3. 슬라이스 분석 슬라이스 분석은 샘플링, 상감, 슬라이스, 광택, 부식, 관찰 등 일련의 수단과 절차를 통해 PCB 단면 구조를 얻는 과정이다.절편 분석을 통해 PCB 품질을 반영하는 미시적 구조 (통공, 코팅 등) 에 대한 풍부한 정보를 얻을 수 있어 다음 단계의 품질 개선에 좋은 근거를 제공할 수 있다.그러나이 방법은 파괴적입니다.일단 절편되면 견본품은 소각된다.이와 동시에 이런 방법은 견본제조에 대한 요구가 높고 시간이 오래 걸리며 잘 훈련된 기술일군이 있어야 완성할수 있다.슬라이스 프로세스는 IPC-TM-650 2.1.1 및 IPC-ms-810을 참조하십시오.

4.스캔 음향 현미경 현재, C형 초음파 스캔 음향 현미경은 주로 전자 패키징 또는 조립 분석에 사용됩니다.그것은 고주파 초음파가 재료의 불연속 인터페이스에서 반사되어 발생하는 진폭, 위상, 극성 변화를 이용하여 영상을 만든다.X-Y 평면의 정보는 Z축을 따라 스캔됩니다.따라서 스캔 음향 현미경은 균열, 계층화, 혼합물 및 구멍을 포함한 구성 요소, 재료 및 PCB 및 PCBA의 다양한 결함을 감지하는 데 사용될 수 있습니다.스캔 음향의 주파수 폭이 충분하면 용접점의 내부 결함을 직접 감지할 수도 있습니다.일반적인 스캔 음향 이미지는 빨간색 경고 색상으로 결함의 존재를 나타냅니다.SMT 공정에 대량의 플라스틱 패키징 소자가 사용되었기 때문에 납을 무연 공정으로 전환하는 과정에서 대량의 습기 환류 민감한 문제가 발생하였다. 즉 흡습성 플라스틱 패키징 소자가 더 높은 무연 공정 온도에서 환류할 때 내부 또는 라이닝 바닥에 층층이 갈라지는 것이다.무연 공정의 고온에서는 일반 PCB에서 폭발이 자주 발생한다.이때 스캐닝 음향학 현미경은 다층 고밀도 PCB 무손실 검사에서의 특별한 장점을 부각시켰다.일반적으로 명백한 폭발판은 외관을 통해서만 감지할 수 있다.

5. 미적외선 분석 미적외선 분석은 적외선 스펙트럼과 현미경을 결합한 분석 방법이다.그것은 서로 다른 재료 (주로 유기물질) 의 적외선 스펙트럼에 대한 서로 다른 흡수 원리를 이용하여 재료의 화합물 구성을 분석한다.현미경과 결합하면 가시광선과 적외선은 같은 광로에 있을 수 있으며, 그것들이 가시광선 시야에 있기만 하면 우리는 미량의 유기 오염물을 찾아 분석할 수 있다.현미경의 조합이 없다면 적외선 스펙트럼은 대량의 샘플의 샘플만 분석할 수 있다.많은 경우 전자 기술의 미세 오염으로 인해 PCB 용접 디스크 또는 핀의 용접 가능성이 떨어집니다.현미경을 장착한 적외선 스펙트럼 없이는 공정 문제를 해결하기 어렵다고 상상할 수 있다.미적외선 분석의 주요 목적은 용접 표면이나 용접점 표면의 유기 오염물을 분석하고 부식이나 용접성이 떨어지는 원인을 분석하는 것이다.

6. 스캔 전자현미경 분석 스캔 전자현미경(SEM)은 고장 분석에 유용한 대형 전자현미경 영상 시스템이다.음극에서 발사되는 전자빔이 양극에 의해 가속되고 자기렌즈에 초점이 맞춰져 지름이 수만 에이(a)인 전자빔을 형성하는 것이 작동원리다.스캐닝 코일의 편전 하에서, 전자빔은 샘플 표면에서 일정한 시간과 공간 순서로 점차적으로 스캐닝 운동을 진행한다.이런 고에너지 전자빔이 샘플 표면에 대한 폭격은 각종 정보를 불러일으킬 것이다.채집과 확대를 통해 디스플레이에서 각종 상응하는 도형을 얻을 수 있다.자극된 이차전자는 샘플 표면 5~10nm 범위 내에서 발생한다.그러므로 이차전자는 견본표면의 형상을 더욱 잘 반영할수 있기에 흔히 형상관찰에 사용된다.자극된 배산란 전자는 시료 표면 100~1000nm의 범위 내에서 발생하며, 서로 다른 성질을 가진 배산란 전자를 발사하여 서로 다른 물질 원자 서수를 가지고 있다.따라서 배산란 전자 이미지는 형태 특징과 원자 서수를 구분하는 능력을 가지고 있다.따라서 배산란 전자 이미지는 화학 원소의 분포를 반영할 수 있다.현재 전자현미경을 스캔하는 기능은 매우 강력하다.어떤 정교한 구조나 표면 특징도 수십만 배로 확대하여 관찰하고 분석할 수 있다.

PCB 또는 용접점의 실효 분석에서 SEM은 주로 실효 메커니즘을 분석하는 데 사용됩니다.구체적으로 용접판 표면의 형태와 구조, 용접점의 미시적 구조를 관찰하고 금속 간 화합물을 측정하며 용접 가능한 코팅을 분석하고 주석 수염을 측정하는 데 사용됩니다.광학 현미경과 달리 스캔 전자 현미경은 전자 이미지이기 때문에 흑백 두 가지 색상만 있습니다.전자 현미경을 스캔하는 샘플은 전도성이 요구된다.비전도체와 일부 반도체는 금이나 탄소를 분사해야 한다. 그렇지 않으면 전하가 샘플 표면에 축적되어 샘플에 대한 관찰에 영향을 줄 수 있다.또한 SEM 이미지의 깊이는 광학 현미경의 깊이보다 큽니다.그것은 금상조직, 미시단구, 주석수염 등 고르지 않은 시료를 분석하는 중요한 방법이다.

7.엑스선 스펙트럼 분석에서 언급한 스캐닝 전자 현미경은 일반적으로 엑스선 스펙트럼을 장착한다.고에너지 전자빔이 샘플 표면에 충돌할 때 표면 재료 원자 중의 내부 전자가 폭격당하고 도주하며, 외부 전자가 저에너지급으로 도약할 때 특징 X선이 자극된다.원소마다 다른 원자력급에서 발사되는 특징은 X선이 다르다.따라서 시료가 발사하는 특징인 X선은 화학성분 분석에 활용할 수 있다.아울러 탐지된 X선 신호의 특징 파장이나 특징 에너지에 따라 해당 기기를 스펙트럼 분산 분광기(WDS)와 에너지 분산 분광기(EDS)라고 부른다.분광기의 해상도는 분광기보다 높고, 분광기의 분석 속도도 분광기보다 빠르다.에너지 분광기는 속도가 빠르고 원가가 낮기 때문에 일반적인 스캐닝 전자 현미경에는 모두 에너지 분광기가 장착되어 있다.

전자빔의 서로 다른 스캐닝 모드를 이용하여 스펙트럼은 표면에 대해 점 분석, 선 분석, 표면 분석을 할 수 있으며 서로 다른 원소 분포의 정보를 얻을 수 있다.한 점의 모든 요소는 점 분석을 통해 얻어집니다.선 분석: 지정된 선에 대해 요소를 분석할 때마다 여러 번 스캔하여 모든 요소의 선 분포를 얻습니다.표면 분석 분석은 표면의 모든 요소를 지정하며 측정된 요소 함량은 측정된 표면 범위의 평균입니다.

PCB의 분석에서 분광기는 주로 용접판 표면의 성분분석과 용접성이 비교적 낮은 용접판과 인발표면의 오염물에 대한 원소분석에 사용된다.스펙트럼 측정기의 정량 분석의 정확성은 제한되어 있으며, 0.1% 미만의 함량은 일반적으로 쉽게 측정할 수 없다.스펙트럼과 스캐닝 렌즈의 결합은 표면의 형상과 성분의 정보를 동시에 얻을 수 있는데, 이것이 바로 그것들이 널리 사용되는 원인이다.

8. 광전자 스펙트럼 (XPS) 시료가 X선을 받으면 표면 원자의 내각층 전자가 원자핵의 속박에서 벗어나 고체 표면에 전자를 형성한다.그것들의 운동에너지 ex를 측정함으로써 원자 내 하우징 전자의 결합 에너지 EB를 얻을 수 있다.EB는 다양한 컴포넌트와 다양한 전자 케이스에 따라 달라집니다.그것은 원자의"지문"인식 매개변수이며, 형성된 스펙트럼 선은 광전자 스펙트럼 (XPS) 이다.XPS는 샘플 표면의 얕은 표면 (나노미터급) 요소의 정성 및 정량 분석에 사용할 수 있습니다.또한 결합 에너지의 화학 변위에 따라 원소 화학 가격에 대한 정보를 얻을 수 있습니다.그것은 표면층 원자의 가격 상태와 주변 원소 사이의 결합 정보를 제공할 수 있다;입사 빔은 X선 광자 빔이므로 분석된 샘플을 손상시키지 않고 절연 샘플 분석에 사용할 수 있으며 빠른 다원소 분석에 사용됩니다.아르곤 이온이 박리된 상황에서 여러 층의 세로 원소 분포 분석도 할 수 있으며 (아래 참조) 에너지 스펙트럼 (EDS) 보다 훨씬 민감하다.PCB 분석에서 XPS는 주로 용접 가능성이 떨어지는 심층 원인을 파악하기 위해 용접 디스크 코팅 품질 분석, 오염 물질 분석 및 산화 정도 분석에 사용됩니다.

9. 열 분석 - 차시 주사량 열법(DSC) - 프로그램 온도 제어 하에서 입력 물질과 비교 물질의 전력 차와 온도 (또는 시간) 사이의 관계를 측정하는 방법.DSC는 샘플과 비교 용기 아래에 보상 가열사 두 세트를 갖추고 있다.가열과정에서 열효과로 시료와 참고사이에 온도차가 있을 때 보상가열선에 유입되는 전류는 차분열증폭회로와 차분열보상증폭기를 통해 변경할수 있다.

또한 량측의 열량을 균형있게 하고 온도차를 줄이며 견본과 대조품의 두차례의 전열보상후의 열공률차가 온도 (또는 시간) 에 따라 변화하는 관계를 기록한다.이런 변화 관계에 따라 재료의 물리 화학과 열역학적 성질을 연구하고 분석할 수 있다.DSC는 널리 사용되고 있지만 PCB의 분석에서는 주로 PCB에 사용되는 다양한 폴리머 재료의 고화 정도 (그림 2) 와 유리화 변환 온도를 측정하는 데 사용됩니다.이 두 매개변수는 후속 프로세스에서 PCB의 신뢰성을 결정합니다.

열기계 분석기(TMA): 열기계 분석(열기계 분석 기술)은 열 또는 기계력에서 고체, 액체 및 젤의 변형 특성을 온도 제어로 측정하는 데 사용됩니다.일반적으로 사용되는 하중 모드는 압축, 핀 삽입, 밀어내기 및 구부림입니다.테스트 프로브는 팔걸이 빔과 그 위에 고정된 나선 스프링으로 지탱되며, 부하는 모터를 통해 샘플에 가해진다.시료가 변형될 때 차동 변압기는 이러한 변화를 감지하고 이를 온도, 응력 및 응변의 데이터와 함께 처리하여 무시할 수 있는 하중에서 재료의 변형과 온도 (또는 시간) 사이의 관계를 얻는다.변형과 온도(또는 시간)의 관계에 따라 재료의 물리화학적, 열역학적 성질을 연구하고 분석할 수 있다.TMA는 널리 사용됩니다.PCB의 분석에서, 그것은 주로 PCB의 두 가지 핵심 매개변수에 사용됩니다: 선 팽창 계수와 유리화 변환 온도를 측정합니다.팽창 계수가 너무 큰 PCB는 용접과 조립 후 종종 금속화 구멍이 끊어져 효력을 잃게 된다.

PCB의 고밀도 발전 추세와 무연무할로겐의 환경 요구로 인해 점점 더 많은 PCB에서 윤습성 차, 판폭, 계층화, CAF 등 각종 실효 문제가 발생하고 있다. 이러한 분석 기술의 실제 응용을 소개한다.PCB의 실효 메커니즘과 원인을 이해하는 것은 향후 PCB의 품질 제어에 도움이 될 것이며, 유사한 문제가 재발하지 않도록 할 것이다.