PCB Блог - энциклопедия технологий анализа отказов PCB

узел передачи сигналов носителей и схем различных элементов, the панель PCB стал важным компонентом электронной информационной продукции. Its quality и reliability determine the quality and reliability of the whole equipment. Однако, due to cost and technical reasons, в процессе производства и применения возникло много проблем с отказом панель PCBs. Вопрос такой неудачи, we need to use some commonly used failure analysis techniques to ensure the quality and reliability of панель PCBкогда они производятся. This article summarizes ten failure analysis techniques for reference.

1. Visual inspection
Appearance inspection is to inspect the appearance of the панель PCB с визуальным или каким - то простым прибором, such as a stereo microscope, металлографический микроскоп, to find the failure location and related physical evidence. основная функция - локализация неисправности и предварительное определение неисправности двигателя панель PCB. . The appearance inspection mainly checks the панель PCB загрязнение, коррозия, Положение отсечки, the circuit wiring and the regularity of the failure, В случае серийного или индивидуального, is it always concentrated in a certain area, сорт. Кроме того, много панель PCB failures are only discovered after панель PCB собрать один. Whether the failure is caused by the assembly process and the материал used in the process also requires careful inspection of the characteristics of the failure area.

2. X-ray fluoroscopy
For some parts that cannot be visually inspected, и панель PCB, the X-ray fluoroscopy system has to be used for inspection. рентгеновская флуоресцентная система визуализации с использованием различных толщин материала или плотности материала на основе различных принципов увлажнения или пропускания рентгеновских лучей. Эта техника используется чаще для проверки внутренних дефектов оборудования панель PCB A solder joints, внутренний дефект, and the positioning of defective solder joints of BGA or CSP devices in high-density packaging. В настоящее время разрешение промышленного рентгеновского оборудования может достигать 1 мкм или менее, and it is changing from two-dimensional to three-dimensional imaging equipment. There are even five-dimensional (5D) equipment used for package inspection, but this type of 5D X The optical perspective system is very expensive and rarely has practical applications in the industry.

три. Slice analysis
Slicing analysis is the process of obtaining the cross-sectional structure of the панель PCB ряд методов и шагов, в том числе отбор проб, inlaying, срез, polishing, corrosion, and observation. анализ через разрез, we can get rich information of the microstructure that reflects the quality of the панель PCB (through holes, plating, сорт.), Это создает хорошую основу для дальнейших качественных улучшений. However, такой метод деструктивно. Once sliced, образец неизбежно будет уничтожен; одновременно, this method requires high sample preparation and takes a long time to prepare the sample, для этого потребуется обученный технический персонал.. детальный процесс среза, please refer to IPC standard IPC-TM-650 2.1.1 and IPC-MS-810.

4. Scanning acoustic microscope
At present, ультразвуковой сканирующий микроскоп типа с используется главным образом для электронного герметизации или сборочного анализа. амплитуда использования, phase and polarity changes generated by the reflection of high-frequency ultrasonic waves on the discontinuous interface of the material to image. метод сканирования - сканирование информации по плоскости X - Y по оси Z. поэтому, the scanning acoustic microscope can be used to detect components, materials, and various defects inside the панель PCB and панель PCB A, включая трещины, delamination, содержимое, and voids. если частота сканирования звука достаточна, the internal defects of the solder joints can also be directly detected. типичное сканирование звуковых изображений с помощью красного цвета предупреждения указывает на наличие дефектов. Because a large number of plastic packaged components are used in the SMT process, чувствительность к обратному потоку воды при переходе от свинца к неэтилированному. That is to say, при высокой температуре процесса без свинца, отсос пластмасс, герметизированных устройствами, в процессе обратного потока будет иметь трещины внутри или на основе слоя пластины., and ordinary панель PCBпри высокой температуре бессвинцовой технологии s часто разрывается. At this time, сканирующий акустический микроскоп показал свое уникальное преимущество в неразрушающей дефектоскопии многослойных материалов высокой плотности панель PCBs. Generally, видимая трещина может быть обнаружена только при визуальном осмотре.

5. Micro-infrared analysis
Micro-infrared analysis is an analysis method that combines infrared spectroscopy and microscope. It uses the principle of different absorption of infrared spectra by different materials (mainly organic matter) to analyze the compound composition of the material. связанный микроскоп, the visible light and infrared light can be the same. путь света, as long as it is in the visible field of view, Вы можете найти следы органических загрязнителей для анализа. Without the combination of a microscope, инфракрасный спектр обычно может только анализировать большое количество образцов. However, во многих случаях в области электронной техники, микрозагрязнение может привести к отклонению от свариваемости паяльного диска PCB или выводов. It is conceivable that it is difficult to solve process problems without infrared spectroscopy with a microscope. основной целью микроинфракрасного анализа является анализ органических загрязнителей на сварной поверхности или поверхности сварной точки, and analyze the cause of corrosion or poor solderability.

6. Scanning electron microscope analysis
Scanning electron microscope (SEM) is a useful large-scale electron microscopy imaging system for failure analysis. принцип работы заключается в том, что электронный луч, испускаемый катодом, ускоряется анодом, после фокусировки магнитной линзы образуется луч диаметром от десятков до десятков. A thousand Angstroms (A) of electron beam, при отклонении катушки развертки, the electron beam scans the surface of the sample point by point in a certain time and space sequence. такие образцы с высокоэнергетического электронного луча на поверхности, будут стимулировать информацию, которая может быть собрана и увеличена, получить различные изображения на дисплее. The excited secondary electrons are generated in the range of 5-10nm on the surface of the sample. поэтому, the secondary electrons can better reflect the morphology of the sample surface, Поэтому они обычно используются для морфологического наблюдения; А возбужденное обратное рассеяние электронов возникает на поверхности образца 100, диапазон около 1000nm, the backscattered electrons with different characteristics are emitted according to the atomic number of the substance. поэтому, the backscattered electron image has morphological characteristics and the ability to distinguish the atomic number. поэтому, the backscattered electron image can reflect the chemical element composition Distribution. текущий сканирующий электронный микроскоп обладает очень мощными функциями, and any fine structure or surface feature can be magnified hundreds of thousands of times for observation and analysis. в дефектном анализе панель PCBs or solder joints, сканирующее зеркало используется главным образом для анализа механизма его отказа. Specifically, Он используется для наблюдения за топографическим строением поверхности паяльного диска, the metallographic structure of the solder joint, измерение межметаллического соединения и свариваемости. Coating analysis и оловянная борода analysis and measurement. оптический микроскоп, the scanning electron microscope produces an electronic image, Поэтому, производят только черно - белое. The sample of the scanning electron microscope requires conductivity. не - проводники и некоторые полупроводники нуждаются в золоте или углероде. иначе, the accumulation of charges on the surface of the sample will affect Observation of the sample. Кроме того, the depth of field of the scanning electron microscope image is far greater than that of the optical microscope, является важным методом анализа неоднородных образцов, micro-fracture, and tin whisker.

7. X-ray energy spectrum analysis
The scanning electron microscope mentioned above is generally equipped with an X-ray energy spectrometer. когда электронный луч высокой энергии попадает на поверхность образца, внутренние электроны в атомах поверхностных веществ подверглись бомбардировке и убегали. When the outer electrons transition to a lower energy level, характеристическое рентгеновское возбуждение. The characteristics of the different atomic energy levels of different elements are emitted. рентгеновские лучи отличаются друг от друга. поэтому, the characteristic X-rays emitted by the sample can be analyzed as the chemical composition. одновременно, according to the detection X-ray signal as the characteristic wavelength or characteristic energy, the corresponding instruments are called spectral dispersion spectrometer (abbreviated as spectrometer, WDS) and energy dispersion spectrometer (abbreviated as energy spectrometer, EDS), and the resolution of the spectrometer It is higher than the energy spectrometer, аналитическая скорость энергетического спектрометра быстрее. так как спектрометр быстрый, стоимость низкая, the general scanning electron microscope configuration is the energy spectrometer. сканирование с помощью различных электронных лучей, the energy spectrometer can perform surface point analysis, линейный анализ, and surface analysis, Информация о распределении элементов. Point analysis obtains all elements of one point; line analysis performs one element analysis on a specified line each time, многократное сканирование, получить линейное распределение элементов; профильный анализ всех элементов в указанной поверхности, and the measured element content is The average value of the measurement surface range. анализ панель PCBs, the energy spectrometer is mainly used for the component analysis of the surface of the pad, and the element analysis of the surface contaminants of the poor solderability of the pad and the lead pin. точность количественного анализа энергетического спектрометра ограничена, and the content of less than 0.% 1 обычно не поддается обнаружению. The combined use of energy spectroscopy and SEM can simultaneously obtain surface topography and composition information, Вот почему они широко используются.

8. Photoelectron spectroscopy (XPS) analysis
When the sample is irradiated by X-rays, the inner shell electrons of the surface atoms will break away from the bond of the atomic nucleus and escape the solid surface to form electrons. измерить его кинетическую энергию, the binding energy Eb of the inner shell electrons of the atoms can be obtained. разные электронные оболочки разные. It is the "fingerprint" identification parameter of the atom, and the spectral line formed is the photoelectron spectroscopy (XPS). XPS can be used for qualitative and quantitative analysis of elements on the surface of the sample (several nanometers). In addition, information about the chemical valence of elements can also be obtained based on the chemical shift of the binding energy. Он может дать информацию о валентном состоянии поверхностного слоя и связанном с ним элементе; падающий луч представляет собой рентгеновский фотонный луч, so it can be analyzed for insulating samples without damaging the analyzed sample for rapid multi-element analysis; it can also be used in the case of argon ion stripping Longitudinal element distribution analysis is performed on multiple layers (see below), and the sensitivity is much higher than the energy spectrum (EDS). XPS is mainly used in the analysis of панель PCB масса аналитического покрытия, pollutant analysis and oxidation degree analysis to determine the deep-seated causes of poor solderability.

9. Thermal analysis differential scanning calorimetry (Differential Scanning Calorim-etry)
A method of measuring the relationship between the power difference between the input material and the reference material and the temperature (or time) under program temperature control. под образцом и эталонным контейнером ДСК оборудована двумя комплектами компенсационных нагревательных линий. в процессе нагрева из - за разницы между эталонной и эталонной температурами, схема дифференциального термоусилителя и усилитель с дифференциальной термокомпенсацией, So that the current flowing into the compensation heating wire changes. двухсторонний тепловой баланс, the temperature difference ΔT disappears, and the difference between the thermal power of the two electric heating compensations under the sample and the reference substance is recorded with the temperature (or time). According to this change relationship, физические свойства материала. химическое и термодинамическое свойство. DSC has a wide range of applications, но при анализе панель PCBs, Он используется главным образом для измерения отверстия различных полимерных материалов и температуры стеклообразования панель PCB. Эти два параметра определяют надежность системы панель PCB in the subsequent process. характер.

10. Thermomechanical Analyzer (TMA)
Thermal Mechanical Analysis is used to measure the deformation properties of solids, liquids and gels under thermal or mechanical force under program temperature control. обычный метод загрузки включает сжатие, penetration, растяжение, bending, сорт. The test probe is supported by a cantilever beam and a coil spring fixed on it, нагрузка на образец через двигатель. When the sample is deformed, дифференциальный трансформатор обнаружил это изменение и обработал его с такими данными, как температура, stress and strain The relationship between the deformation of the material and the temperature (or time) under negligible load can be obtained. According to the relationship between deformation and temperature (or time), the physical, химико - термодинамические свойства. TMA has a wide range of applications. Он используется главным образом для анализа панель PCBдва ключевых параметра панель PCBs: measuring its linear expansion coefficient and glass transition temperature. панель PCBалюминиевые сплавы с избыточным коэффициентом расширения основной пластины после сварки и сборки часто приводят к разрыву металлизированных отверстий. тенденции роста высокой плотности панель PCBs and the environmental protection requirements of lead-free and halogen-free, всё больше и больше панель PCBs have various failure problems such as poor wetting, трещина, delamination, кафе. Introduce the application of these analysis techniques in practice. механизм и причина неисправности панель PCB will be beneficial to the quality control of the панель PCB будущее, so as to avoid the recurrence of similar problems.