Teknik PCB - Apa teknik analisis kegagalan PCB?

Apa teknik analisis kegagalan PCB?

Sebagai pembawa pelbagai komponen dan hub penghantaran isyarat sirkuit, papan PCB telah menjadi bahagian paling penting dan kunci produk maklumat elektronik. Aras kualitinya dan kepercayaan menentukan kualiti dan kepercayaan seluruh peralatan.

Dengan pengurangan produk maklumat elektronik dan keperluan perlindungan persekitaran bebas lead dan bebas halogen, PCB juga berkembang dalam arah densiti tinggi, Tg tinggi dan perlindungan persekitaran. Namun, disebabkan biaya dan alasan teknikal, banyak masalah kegagalan telah berlaku dalam proses produksi dan aplikasi PCB, yang telah menyebabkan banyak perdebatan kualiti.

Untuk menjelaskan penyebab kegagalan untuk mencari penyelesaian untuk masalah dan membezakan tanggungjawab, perlu melakukan analisis kegagalan pada kes kegagalan yang telah berlaku. Editor kilang PCB ini telah kumpil teknologi berikut untuk semua orang!

Untuk mendapatkan penyebab atau mekanisme akurat kegagalan atau kegagalan PCB, prinsip asas dan proses analisis mesti diikuti, jika tidak maklumat kegagalan berharga mungkin terlepas, menyebabkan analisis tidak dapat teruskan atau mungkin mendapat kesimpulan yang salah.

Proses asas umum adalah, pertama, berdasarkan fenomena kegagalan, lokasi kegagalan dan mod kegagalan mesti ditentukan melalui koleksi maklumat, ujian fungsi, ujian prestasi elektrik, dan periksaan visual sederhana, iaitu lokasi kegagalan atau lokasi kegagalan. Untuk PCB atau PCBA sederhana, lokasi kegagalan mudah ditentukan. Bagaimanapun, untuk peranti atau substrat pakej BGA atau MCM yang lebih kompleks, cacat tidak mudah dilihat melalui mikroskop, dan ia tidak mudah ditentukan untuk sementara waktu. Pada masa ini, makna lain perlu digunakan untuk menentukan.

Kemudian kita mesti menganalisis mekanisme kegagalan, iaitu, menggunakan berbagai-bagai kaedah fizikal dan kimia untuk menganalisis mekanisme yang menyebabkan kegagalan PCB atau generasi cacat, seperti penyelesaian maya, polusi, kerosakan mekanik, tekanan basah, kerosakan medium, kerosakan kelelahan, CAF atau ion migrasi, tekanan berlebihan dan sebagainya.

Kemudian terdapat analisis penyebab kegagalan, iaitu, berdasarkan mekanisme kegagalan dan analisis proses, untuk mencari penyebab mekanisme kegagalan, dan pengesahan ujian jika perlu. Secara umum, pengesahan ujian patut dilakukan sebanyak mungkin, dan penyebab yang tepat kegagalan disebabkan boleh ditemui melalui pengesahan ujian. Ini menyediakan dasar sasaran untuk peningkatan berikutnya.

Akhirnya, ia adalah untuk kumpulkan laporan analisis kegagalan berdasarkan data ujian, fakta dan kesimpulan yang diperoleh dalam proses analisis, memerlukan fakta yang jelas, alasan logik ketat, dan organisasi yang kuat. Jangan bayangkan keluar dari udara.

Dalam proses analisis, perhatikan prinsip asas bahawa kaedah analitik seharusnya dari mudah ke kompleks, dari luar ke dalam, tidak pernah menghancurkan sampel dan kemudian menggunakannya. Hanya dengan cara ini kita boleh mengelakkan kehilangan maklumat kunci dan perkenalan mekanisme kegagalan manusia yang baru.

Ia seperti kemalangan lalu lintas. Jika pihak yang terlibat dalam kemalangan menghancurkan atau melarikan diri dari tempat kejadian, ia sukar bagi polis bijak untuk membuat keputusan yang tepat tanggungjawab. Pada masa ini, undang-undang lalu lintas biasanya memerlukan orang yang melarikan diri dari tempat kejadian atau parti yang menghancurkan tempat kejadian untuk bertanggungjawab penuh.

Analisis kegagalan PCB atau PCBA adalah sama. Jika anda menggunakan besi soldering elektrik untuk memperbaiki kesatuan solder gagal atau menggunakan gunting besar untuk memotong PCB dengan kuat, maka tidak ada cara untuk memulakan analisis, dan lokasi gagal telah dihancurkan. Terutama apabila terdapat beberapa sampel gagal, apabila persekitaran lokasi gagal dihancurkan atau rosak, penyebab gagal sebenar tidak boleh diperoleh.

Mikroskop optik

Mikroskop optik terutama digunakan untuk pemeriksaan penampilan PCB, mencari bahagian kegagalan dan bukti fizik berkaitan, dan menentukan secara awal mod kegagalan PCB. Pemeriksaan visual terutama memeriksa pencemaran PCB, kerosakan, lokasi letupan papan, kabel sirkuit PCB dan keadilan kegagalan, jika ia adalah batch atau individu, ia sentiasa berkoncentrasi di kawasan tertentu, dll.

X- ray (X- ray)

Untuk beberapa bahagian yang tidak dapat diperiksa secara visual, serta kesalahan dalaman dan lain-lain dalam lubang melalui PCB, sistem fluoroskopi-sinar-X perlu digunakan untuk pemeriksaan. Sistem fluoroskopi-sinar-X menggunakan tebal materi berbeza atau densiti materi berbeza berdasarkan prinsip berbeza penyorban kelembapan atau penghantaran sinar-X untuk imej. Teknologi ini lebih digunakan untuk memeriksa cacat dalaman bagi kesatuan tentera PCBA, cacat dalaman lubang melalui, dan posisi kesatuan tentera cacat bagi peranti BGA atau CSP dalam pakej densiti tinggi.

Analisi slice

Analisis penyelesaian adalah proses untuk mendapatkan struktur salib-seksyen PCB melalui satu siri kaedah dan langkah seperti pengumpulan sampel, penyelesaian, penyelesaian, polising, corrosion, dan pengamatan. Melalui analisis potongan, kita boleh mendapatkan maklumat kaya mikrostruktur yang mencerminkan kualiti PCB (melalui lubang, plating, dll.), yang menyediakan dasar yang baik untuk peningkatan kualiti berikutnya. Bagaimanapun, kaedah ini merusak, selepas pemisahan dilakukan, sampel akan tidak dapat dihancurkan.

Mengimbas Mikroskop Akustik

Pada masa ini, mikroskop akustik pengimbasan ultrasonik mod-C terutama digunakan untuk pakej elektronik atau analisis kumpulan. Ia menggunakan perubahan amplitud, fasa dan polaritas yang dijana oleh refleksi gelombang ultrasonik frekuensi tinggi pada antaramuka yang tidak berhenti bahan ke imej. Kaedah imbas adalah sepanjang paksi Z imbas maklumat pada pesawat X-Y.

Oleh itu, mikroskop akustik pengimbasan boleh digunakan untuk mengesan beberapa cacat dalam komponen, bahan, dan PCB dan PCBA, termasuk retak, delamination, inklusi, dan kosong. Jika lebar frekuensi akustik pengimbas cukup, cacat dalaman kongsi tentera juga boleh dikesan secara langsung.

Imej akustik pengimbas biasa menggunakan warna amaran merah untuk menunjukkan keberadaan cacat. Kerana sejumlah besar komponen pakej plastik digunakan dalam proses SMT, sejumlah besar isu sensitiviti reflow basah dijana semasa pertukaran dari memimpin ke proses bebas lead.

Maksudnya, peranti plastik yang menyerap kelembapan akan mengalami retakan delaminasi dalaman atau substrat semasa reflow pada suhu proses bebas lead yang lebih tinggi, dan PCB umum sering meletup di bawah suhu tinggi proses bebas lead. Pada masa ini, mikroskop akustik pengimbas menyatakan keuntungan khususnya dalam ujian yang tidak menghancurkan PCB padatan tinggi berbilang lapisan. Secara umum, letupan yang jelas boleh dikesan hanya dengan pemeriksaan visual penampilan.

Analisis mikroinframerah adalah kaedah analisis yang menggabungkan spektroskopi inframerah dan mikroskop. Ia menggunakan prinsip penyorban berbeza spektra inframerah dengan bahan-bahan berbeza (terutama bahan organik) untuk menganalisis komposisi komponen bahan-bahan, dan bergabung dengan mikroskop boleh membuat cahaya yang kelihatan dan cahaya inframerah sama. Laluan cahaya, selama ia berada dalam medan pandangan yang kelihatan, anda boleh mencari jejak penyakit organik yang hendak dianalisis.

Tanpa kombinasi mikroskop, spektroskopi inframerah biasanya hanya boleh menganalisis sampel dengan sejumlah besar sampel. Bagaimanapun, dalam banyak kes dalam teknologi elektronik, pencemaran mikro boleh menyebabkan penyelamatan cacat pads PCB atau pin lead. Ia mungkin sukar untuk menyelesaikan masalah proses tanpa spektroskopi inframerah dengan mikroskop. Tujuan utama analisis micro-inframerah adalah untuk menganalisis kontaminan organik pada permukaan penyumbang atau permukaan kongsi solder, dan menganalisis penyebab kerosakan atau kesabaran yang buruk.

Mengimbas Analisi Mikroskop Elektron (SEM)

Menimbas mikroskop elektron (SEM) adalah salah satu sistem imej mikroskopi elektron skala besar yang paling berguna untuk analisis kegagalan. Ia digunakan paling biasa untuk pengawasan topografi. Mikroskop elektron pengimbas semasa sudah sangat kuat. Setiap struktur halus atau ciri permukaan boleh diperbesar. Perhatikan dan menganalisis ratusan ribu kali.

Dalam analisis kegagalan PCB atau kongsi solder, SEM terutama digunakan untuk analisis mekanisme kegagalan. Secara khusus, ia digunakan untuk memerhatikan struktur topografik permukaan pad, struktur metalografik kongsi solder, mengukur komponen intermetal, dan penutup soterabiliti Analisa dan melakukan analisis dan pengukuran wisker tin.

Tidak seperti mikroskop optik, mikroskop elektron pengimbas menghasilkan imej elektronik, jadi ia hanya mempunyai warna hitam dan putih, dan sampel mikroskop elektron pengimbas perlu konduktif, dan non-konduktor dan beberapa semikonduktor perlu disembelih dengan emas atau karbon. Jika tidak, akumulasi muatan di atas permukaan sampel akan mempengaruhi Perhatian sampel. Selain itu, kedalaman medan imej mikroskop elektron pengimbas jauh lebih besar daripada yang mikroskop optik, dan ia adalah kaedah analisis penting untuk sampel yang tidak sama seperti struktur metalografik, pecahan mikroskop dan wisker tin.

Kalorimeter Pemindaian Berbeza (DSC)

Kalorimetri Pemindaian Berbeza (Kalorimetri Pemindaian Berbeza) adalah kaedah untuk mengukur hubungan antara perbezaan kuasa antara bahan input dan bahan rujukan dan suhu (atau masa) di bawah kawalan suhu program. Ia adalah kaedah analitik untuk mempelajari hubungan antara panas dan suhu. Menurut hubungan ini, ciri-ciri fizikal, kimia dan termodinamik bahan-bahan boleh dipelajari dan dianalisis.

DSC mempunyai julat luas aplikasi, tetapi dalam analisis PCB, ia terutama digunakan untuk mengukur darjah penyembuhan dan suhu transisi kaca berbagai-bagai bahan polimer yang digunakan pada PCB. Kedua parameter ini menentukan kepercayaan PCB dalam proses berikutnya.

Penganalisis Termomekanik (TMA)

Analisi Mekanikal Teram (Analisi Mekanikal Teram) digunakan untuk mengukur ciri-ciri deformasi bagi kuat, cair dan geli di bawah kuasa panas atau mekanikal di bawah kawalan suhu program. Ia adalah satu kaedah untuk mempelajari hubungan antara panas dan ciri-ciri mekanik. Menurut hubungan antara deformasi dan suhu (atau masa), ciri-ciri fizikal, kimia dan termodinamik bahan-bahan boleh dipelajari dan dianalisis. TMA mempunyai julat luas aplikasi. Ia terutama digunakan untuk dua parameter paling kritik PCB dalam analisis PCB: mengukur koeficien pengembangan linear dan suhu trangsi kaca. PCB dengan substrat dengan koeficien pengembangan terlalu besar sering menyebabkan kegagalan pecahan lubang metalisasi selepas soldering dan assembly.

Penganalisis Termogravimetrik (TGA)

Termogravimetri (Analisi Termogravimetri) adalah kaedah untuk mengukur hubungan antara mass a substansi dan suhu (atau masa) di bawah kawalan suhu program. TGA boleh mengawasi perubahan kualiti halus bahan semasa perubahan suhu dikawal program melalui seimbang elektronik yang canggih. Menurut hubungan kualiti bahan dengan suhu (atau masa), ciri-ciri fizikal, kimia dan termodinamik bahan-bahan boleh dipelajari dan dianalisis.

Dalam terma analisis PCB, ia terutamanya digunakan untuk mengukur stabiliti panas atau suhu pecahan panas bahan PCB. Jika suhu pemisahan panas substrat terlalu rendah, papan PCB akan meletup atau gagal melaminasi semasa suhu tinggi proses penyelamatan. .