PCB部落格 - PCB板故障分析科技百科全書

作為各種元件的載體和電路訊號傳輸的樞紐, 這個 PCB板 已成為電子資訊產品的重要和關鍵部分. 其質量和可靠性决定了整個設備的質量和可靠性. 然而, 由於成本和科技原因, 在生產和應用中出現了大量的故障問題 PCB板s. 對於這種故障問題, 我們需要使用一些常用的故障分析科技來確保 PCB板s當它們製造時. 本文總結了十種故障分析科技，以供參考.

1. Visual inspection
A.ppearance inspection is to inspect the appearance of the PCB板 目視檢查或使用一些簡單的儀器, 比如立體顯微鏡, 金相顯微鏡甚至放大鏡, 查找故障位置和相關物證. 主要功能是定位故障並初步確定 PCB板. . 外觀檢查主要檢查 PCB板 污染, 腐蝕, 斷板的位置, 電路接線和故障規律, 如果是批量或單個, 它總是集中在某個區域嗎, 等. 此外, 許多的 PCB板 只有在 PCB板 A已組裝. 故障是否由裝配過程和過程中使用的資料引起，還需要仔細檢查故障區域的特徵.

2. X-ray fluoroscopy
For some parts that cannot be visually inspected, 以及 PCB板, 必須使用X射線透視系統進行檢查. X射線透視系統根據X射線的吸濕或透射率的不同原理，使用不同的資料厚度或不同的資料密度進行成像. 該科技更多用於檢查 PCB板 A焊點, 通孔內部缺陷, 以及BGA或CSP器件在高密度封裝中缺陷焊點的定位. 當前工業X射線透視設備的分辯率可以達到1微米或更小, 它正在從二維成像設備轉變為3維成像設備. There are even five-dimensional (5D) equipment used for package inspection, 但是這種類型的5D X光學透視系統非常昂貴，在行業中很少有實際應用.

3 Slice analysis
Slicing analysis is the process of obtaining the cross-sectional structure of the PCB板 通過採樣等一系列方法和步驟, 鑲嵌, 切片, 拋光, 腐蝕, 和觀察. 通過切片分析, 我們可以獲得反映資料質量的豐富微觀結構資訊 PCB板 (through holes, 電鍍, 等.), 這為下一步的品質改進提供了良好的基礎. 然而, 這種方法具有破壞性. 一次切片, 樣品將不可避免地被銷毀； 同時, 這種方法需要大量的樣品製備，並且需要很長的時間來製備樣品, 這需要訓練有素的科技人員來完成. 詳細切片過程, 請參攷IPC標準IPC-TM-650 2.1.1和IPC-MS-810.

4. Scanning acoustic microscope
At present, C型超聲掃描聲學顯微鏡主要用於電子封裝或組裝分析. 它使用振幅, 高頻超聲波在資料與影像的不連續介面上反射產生的相位和極性變化. 掃描方法是沿Z軸掃描X-Y平面上的資訊. 因此, 掃描聲學顯微鏡可用於檢測部件, 資料, 以及內部的各種缺陷 PCB板 和 PCB板 A, 包括裂縫, 分層, 夾雜物, 和空洞. 如果掃描聲學的頻率寬度足够, 也可以直接檢測焊點的內部缺陷. 典型的掃描聲影像使用紅色警告色來訓示缺陷的存在. 因為SMT工藝中使用了大量塑膠封裝組件, 在從含鉛到無鉛的轉換過程中，產生了大量的水分回流敏感性問題. 也就是說, 在無鉛工藝溫度較高的情况下，吸潮塑膠封裝器件在回流過程中會出現內部或基板分層開裂, 和普通 PCB板在無鉛工藝的高溫下，s經常會爆裂. 此時, 掃描聲學顯微鏡突出了其在多層高密度無損探傷中的特殊優勢 PCB板s. 通常地, 只有通過目視檢查外觀才能檢測到明顯的爆裂.

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 材料 (mainly organic matter) to analyze the compound composition of the 材料. 結合顯微鏡, 可見光和紅外光可以相同. 光路, 只要它在可見視野內, 你可以找到要分析的微量有機污染物. 沒有顯微鏡的組合, 紅外光譜學通常只能分析大量樣品. 然而, 在許多情况下，在電子技術領域, 微污染可能導致PCB焊盤或引線引脚的可焊性較差. 可以想像，如果沒有顯微鏡的紅外光譜，很難解决工藝問題. 微紅外分析的主要目的是分析焊接表面或焊點表面的有機污染物, 並分析腐蝕或可焊性差的原因.

6. Scanning electron microscope analysis
Scanning electron microscope (SEM) is a useful large-scale electron microscopy imaging system for failure analysis. 其工作原理是利用陰極發射的電子束被陽極加速, 以及在被磁透鏡聚焦後形成直徑為幾十到幾十到幾十的光束. A thousand Angstroms (A) of electron beam, 在掃描線圈偏轉的情况下, 電子束按一定的時間和空間順序逐點掃描樣品表面. 這種高能電子束轟擊樣品表面，並將激發各種資訊，可以收集和放大這些資訊，以從顯示器上獲得各種相應的圖形. 激發的二次電子在樣品表面的5-10nm範圍內產生. 因此, 二次電子可以更好地反映樣品表面的形貌, 囙此，它們通常用於形態學觀察； 而激發的背散射電子在樣品表面100上產生，範圍約為1000nm, 具有不同特性的背散射電子根據物質的原子序數發射. 因此, 背散射電子影像具有形態特徵和區分原子序數的能力. 因此, 背散射電子影像可以反映化學元素的組成分佈. 當前的掃描電子顯微鏡具有非常强大的功能, 任何精細結構或表面特徵都可以放大數十萬倍進行觀察和分析. 在故障分析中 PCB板s或焊點, 掃描電鏡主要用於分析失效機理. 明確地, 它用於觀察焊盤表面的地形結構, 焊點的金相組織, 並量測金屬間化合物和可焊性. 塗層分析和錫須分析與量測. 與光學顯微鏡不同, 掃描電子顯微鏡產生電子影像, 所以只生產黑色和白色. 掃描電子顯微鏡的樣品需要導電性. 非導體和一些電晶體需要噴塗金或碳. 否則, 樣品表面電荷的累積將影響樣品的觀察. 此外, 掃描電子顯微鏡影像的景深遠大於光學顯微鏡的景深, 是金相組織等不均勻樣品的重要分析方法, 微觀斷裂, 還有錫須.

7. X-ray energy spectrum analysis
The scanning electron microscope mentioned above is generally equipped with an X-ray energy spectrometer. 當高能電子束擊中樣品表面時, 表面物質原子中的內部電子被轟擊並逃逸. 當外層電子躍遷到較低的能級時, 特徵X射線將被激發. 發射不同元素的不同原子能級的特徵. X射線不同. 因此, 樣品發出的特徵X射線可以作為化學成分進行分析. 同時, 根據檢測X射線訊號作為特徵波長或特徵能量, the corresponding instruments are called spectral dispersion spectrometer (abbreviated as spectrometer, WDS) and energy dispersion spectrometer (abbreviated as energy spectrometer, EDS), 分光計的分辯率高於能量分光計, 能量譜儀的分析速度比光譜儀快. 由於能譜儀速度快、成本低, 一般的掃描電子顯微鏡配寘為能譜儀. 用不同的電子束掃描方法, 能譜儀可以進行表面點分析, 線路分析, 和表面分析, 可以獲得元素不同分佈的資訊. 點分析獲得一個點的所有元素； 直線分析每次在指定的直線上執行一個元素分析, 並多次掃描以獲得所有元素的線分佈； 曲面分析分析指定曲面中的所有元素, 被測元素含量是量測表面範圍的平均值. 在分析 PCB板s, 能譜儀主要用於焊盤表面的成分分析, 以及焊盤和引線引脚可焊性差的表面污染物的元素分析. 能量譜儀定量分析的準確性有限, 並且內容小於0.1%通常不容易檢測. 能量譜和掃描電鏡的結合使用可以同時獲得表面形貌和成分資訊, 這就是它們被廣泛使用的原因.

8. Photoelectron spectroscopy (XPS) analysis
When the sample is irradiated by X-rays, 表面原子的內殼層電子將脫離原子核的鍵，逃離固體表面形成電子. 通過量測其動能Ex, 可以得到原子內殼層電子的結合能Eb. 不同的電子殼層是不同的. 它是原子的“指紋”識別參數, 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). 此外, 也可以根據結合能的化學位移獲得元素化學價的資訊. 它可以提供有關表層原子價態和周圍元素的鍵合的資訊； 入射光束為X射線光子束, 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主要用於分析 PCB板 分析塗層質量, 污染物分析和氧化程度分析，以確定可焊性差的深層原因.

9. Thermal analysis differential scanning calorimetry (Differential Scanning Calorim-etry)
A method of measuring the relationship between the power difference between the input 材料 and the reference 材料 and the temperature (or time) under program temperature control. DSC在樣品和參攷容器下方配備兩套補償加熱線. 由於加熱過程中的熱效應，樣品和參攷品之間出現溫差時, 可以使用差分熱放大器電路和差分熱補償放大器, 使流入補償加熱線的電流發生變化. 兩側的熱平衡, 溫差ÎT消失, 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). 根據這種變化關係, 可以研究和分析資料的物理特性. 化學和熱力學性質. DSC有著廣泛的應用, 但是在分析 PCB板s, 它主要用於量測表面上使用的各種聚合物資料的固化度和玻璃化轉變溫度 PCB板. 這兩個參數决定了 PCB板 在隨後的過程中. 性別.

10. Thermomechanical Analyzer (TMA)
Thermal Mechanical Analysis is used to measure the deformation properties of solids, 程式溫度控制下熱或機械力作用下的液體和凝膠. 常用的加載方法包括壓縮, 穿透, 拉伸, 彎曲, 等. 測試探針由懸臂梁和固定在其上的螺旋彈簧支撐, 並通過電機向樣品施加負載. 當樣品變形時, 差動變壓器檢測到這種變化，並將其與溫度等數據一起處理, stress and strain The relationship between the deformation of the 材料 and the temperature (or time) under negligible load can be obtained. According to the relationship between deformation and temperature (or time), 物理, 可以研究和分析資料的化學和熱力學性質. TMA有著廣泛的應用. 它主要用於分析 PCB板的兩個關鍵參數 PCB板s：量測其線膨脹係數和玻璃化轉變溫度. PCB板基板膨脹係數過大的s通常會導致金屬化孔在焊接和組裝後斷裂. 由於高密度發展趨勢 PCB板以及無鉛和無鹵的環境保護要求, 越來越多 PCB板s存在各種故障問題，例如潤濕性差, 開裂, 分層, CAF等. 介紹這些分析科技在實踐中的應用. 故障機制和原因的獲取 PCB板 將有利於 PCB板 未來, 以避免類似問題的再次發生.