PCB部落格 - PCB板故障分析科技綜述

印刷電路板 已成為電子資訊產品的重要和關鍵部分, 其質量和可靠性水准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見的故障分析科技來確保系統的質量和可靠性 PCB板 製造期間.

1. 外觀檢查外觀檢查是指目視檢查或使用一些簡單的儀器, 比如立體顯微鏡, 用金相顯微鏡甚至放大鏡檢查 PCB板, 查找故障零件和相關物證, 主要作用是定位故障並對PCB做出初步判斷. 板的故障模式. 目視檢查主要檢查 PCB板 對於污染, 腐蝕, 防爆板的位置, 電路接線和故障規律, 無論是批量還是單個, 是否總是集中在某個區域, 等等. 此外, 有很多 PCB板 組裝到後發現的故障 PCB板 A. 故障是否由裝配過程引起以及過程中使用的資料的影響也需要仔細檢查故障區域的特徵.

2. 目視檢查無法檢查的部分零件的X射線透視檢查, 以及 PCB板 和其他內部缺陷, 必須使用X射線透視系統進行檢查. X射線透視系統使用不同資料厚度或不同資料密度的X射線吸濕或透射率的不同原理進行成像. 該科技更多地用於檢查焊接接頭內部的缺陷 PCB板 A, 高密度封裝BGA或CSP器件的通孔內部缺陷和缺陷焊點的定位. 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, 並且正在從二維成像設備轉變為3維成像設備, 和 even five-dimensional (5D) equipment is used for packaging inspection, 但是這種5D X射線光學透視系統非常昂貴，在工業上很少有實際應用.

3. 切片分析切片分析是獲取 PCB板 通過採樣等一系列手段和步驟, 鑲嵌, 切片, 拋光, 腐蝕, 和觀察. 通過切片分析, 有關微觀結構的豐富資訊反映了資料的質量 PCB板 (through holes, 電鍍, 等.) can be obtained, 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, 一旦進行了剖切, 樣品將被銷毀； 同時, 這種方法需要大量的樣品製備, 製備樣品需要很長時間, 並需要訓練有素的科技人員來完成. 詳細切片過程, 您可以參考IPC標準IPC-TM-650 2中規定的程式.1.1和IPC-MS-810.

4 現時用於電子封裝或組裝分析的掃描聲學顯微鏡主要是C型超聲掃描聲學顯微鏡, 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XY平面中的資訊. 因此, 掃描聲學顯微鏡可用於檢測部件中的各種缺陷, 資料, and PCB板s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中的內部缺陷. 典型的掃描聲影像為紅色警告色，表示存在缺陷. 由於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，產生了大量對水分回流敏感的問題. 也就是說, 在無鉛工藝溫度較高的情况下，吸濕塑膠封裝在回流過程中會出現內部或基材分層和開裂, 和普通 PCB板在無鉛工藝的高溫下，s通常會爆裂. 在這一點上, 掃描聲學顯微鏡突出了其在多層高密度無損檢測中的特殊優勢 PCB板s. 只有通過視覺外觀才能檢測到一般明顯的爆裂板.

5. 顯微紅外分析顯微紅外分析是一種結合紅外光譜學和顯微鏡的分析方法. It uses the principle of different absorption of infrared spectroscopy by different 材料 (mainly organic substances) to analyze the compound composition of 材料, 然後結合顯微鏡，可見光和紅外光處於同一光程, 只要它們在可見視野內, 可找到待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樣本量較大的樣本. 在許多情况下，在電子技術領域, 微量污染可能導致PCB焊盤或引線引脚的可焊性較差. 可以想像，如果沒有紅外光譜儀支持顯微鏡，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 microscope imaging system for failure analysis. Its working principle is to use the electron beam emitted by the cathode to be accelerated by the anode and focus by a magnetic lens to form a beam The electron beam current with a diameter of tens to thousands of angstroms (A), 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. 樣品表面將激發各種資訊, 經過採集和放大，可以從顯示幕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的表面形貌, 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 nm處產生. 在~ 1000nm的範圍內, 具有不同特性的背散射電子以不同原子序數的物質發射, 囙此，背散射電子影像具有辨別形貌和原子序數的能力. 因此, 背散射電子影像可以反映化學元素的組成分佈. 當前掃描電子顯微鏡的功能已經非常强大, 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.

在故障分析方面 PCB板s或焊點, 掃描電鏡主要用於分析失效機理, 特別是觀察焊盤表面的形貌和結構, 焊點的金相組織, 量測金屬間化合物, 和可焊性. 塗層分析和錫須分析與量測, 等. 與光學顯微鏡不同, 掃描電子顯微鏡形成電子影像, 所以只有黑色和白色, 掃描電子顯微鏡的樣品需要導電, 非導體和一些電晶體需要噴金或碳, 否則電荷會在樣品表面累積. 樣品的觀察. 此外, 掃描電鏡影像的景深遠大於光學顯微鏡, 是金相組織等不均勻樣品的重要分析方法, 微觀斷口和錫須.

7 X射線能譜分析上述掃描電子顯微鏡通常配備X射線能譜儀. 當高能電子束擊中樣品表面時, 表面資料原子中的內部電子被轟擊並逃逸, 外層電子躍遷到較低的能級, 會激發特徵X射線, 這是不同元素原子能級差异的特徵. X射線不同, 囙此，樣品發出的特徵X射線可以作為化學成分進行分析. 同時, 根據檢測到的X射線訊號的特徵波長或特徵能量, the corresponding instruments are called spectral dispersive spectrometer (abbreviated as spectrometer, WDS) and energy dispersive spectrometer (abbreviated as energy spectrometer, EDS). 高於能譜儀, 能量光譜儀的分析速度比光譜儀快. 由於能譜儀速度快、成本低, 通用掃描電子顯微鏡配備有能譜儀. 用不同的電子束掃描方法, 能譜儀可以進行點分析, 曲面的線分析和曲面分析, 可以獲得元素不同分佈的資訊. 點分析獲得點的所有元素； 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區域範圍的平均值. 在分析 PCB板s, 能譜儀主要用於焊盤表面的成分分析, 以及可焊性差的焊盤和引線引脚表面污染物的元素分析. 能量譜儀的定量分析精度有限, 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可以同時獲得表面形貌和成分的資訊, 這就是它們被廣泛使用的原因.

8. When the photoelectron spectroscopy (XPS) sample is irradiated by X-rays, 表面原子的內殼層電子將脫離原子核的束縛，從固體表面逃逸形成電子. 量測動能Ex, 並且可以得到原子內殼層電子的組合. 能量Eb和Eb隨元素和電子殼層的不同而變化. 它是原子的“指紋”識別參數, and the formed spectral line is the photoelectron spectrum (XPS). XPS can be used to perform qualitative and quantitative analysis of shallow surface (several nanometers) elements on the sample surface. 此外, 有關元素化學價態的資訊可以從結合能的化學位移中獲得. 它可以提供諸如表層的價態和周圍元素的鍵合等資訊； 入射光束為X射線光子束, 囙此，可以在不損壞待分析樣品的情况下分析絕緣樣品. Rapid multi-element analysis; it can also be used in the case of argon ion stripping Longitudinal elemental distribution analysis of multilayers (see later) is performed with much higher sensitivity than energy dispersive spectroscopy (EDS). XPS主要用於分析焊盤塗層的質量, 污染分析和氧化程度分析 PCB板 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 and temperature (or time) between the input 材料 and the reference 材料 under programmed 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., 流入補償加熱線的電流發生變化, 兩側熱量平衡, 溫差ÎT消失, and the relationship between the difference of the thermal power of the two electric heating compensations under the sample and the reference 材料 with temperature (or time) changes, 根據這種變化關係可以用來研究和分析資料的物理化學和熱力學性質. DSC被廣泛應用, 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程度 PCB板 (such as Figure 2) and the glass transition temperature. 這兩個參數决定了 PCB板. 過程可靠性.

Thermomechanical Analyzer (TMA): Thermal Mechanical Analysis is used to measure the deformation properties of solids, 程式控制溫度下熱或機械力作用下的液體和凝膠. 插入, 伸展, 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, 差動變壓器檢測變化，並將其與溫度等數據一起處理, 應力和應變. The deformation of the 材料 under negligible load as a function of temperature (or time) can be obtained. According to the relationship between deformation and temperature (or time), 可以研究和分析資料的物理化學和熱力學性質. TMA被廣泛使用，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通常會導致焊接和組裝後金屬化孔的斷裂失效. 由於高密度的發展趨勢 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, 爆炸, 分層, 和CAF. 故障機制和原因的獲取 PCB板 將有利於 印刷電路板 未來, 以避免類似問題的再次發生.