PCB科技 - 什麼是PCB故障分析科技？

什麼是PCB故障分析科技？

作為各種元器件的載體和電路訊號傳輸的樞紐, PCB電路板 已成為電子資訊產品中最重要、最關鍵的部分. 其質量和可靠性水准决定了整個設備的質量和可靠性.

隨著電子資訊產品的小型化和無鉛無鹵的環保要求, PCBA也在向高密度方向發展, 高Tg與環保. 然而, 由於成本和科技原因, 在這一過程中，出現了大量的故障問題 PCB生產 和應用程序, 導致了很多質量糾紛.

為了澄清故障原因，以便找到問題的解決方案並區分責任, 有必要對已發生的故障案例進行故障分析. 這本書的編輯 PCB工廠 為每個人編譯了以下科技!

獲取PCB故障或故障的準確原因或機理, 必須遵循基本原則和分析流程, 否則可能會遺失有價值的故障資訊, 導致分析無法繼續或可能得出錯誤結論.

一般的基本過程是，首先，根據故障現象，必須通過資訊收集、功能測試、電力性能測試和簡單的目視檢查來確定故障位置和故障模式，即故障位置或故障位置。 對於簡單的PCB或PCBA，故障位置很容易確定。 然而，對於更複雜的BGA或MCM封裝器件或基板，缺陷不容易通過顯微鏡觀察，並且暫時不容易確定。 此時，需要使用其他方法來確定。

然後我們必須分析失效機理，即使用各種物理和化學方法來分析導致PCB失效或缺陷產生的機理，如虛擬焊接、污染、機械損傷、水分應力、介質腐蝕、疲勞損傷、CAF或離子遷移、應力超載等。

然後是失效原因分析，即根據失效機理和過程分析，找出失效機理的原因，必要時進行測試驗證。 一般情况下，應盡可能多地進行試驗驗證，通過試驗驗證可以找到誘發失效的準確原因。 這為下一步改進提供了有針對性的基礎。

最後，根據分析過程中獲得的試驗數據、事實和結論，編寫故障分析報告，要求事實清楚、邏輯推理嚴密、組織性强。 不要憑空想像。

在分析過程中，應注意分析方法由簡單到複雜、由外到內、不破壞樣品再使用的基本原則。 只有這樣，我們才能避免關鍵資訊的遺失和引入新的人為故障機制。

這就像一場交通事故。 如果事故當事人破壞或逃離現場，明智的警詧很難準確確定責任。 此時，交通法一般要求逃離現場的人或破壞現場的一方承擔全部責任。

PCB或PCBA的失效分析是相同的。 如果使用電烙鐵修復失效的焊點，或使用大剪刀强行切割PCB，則無法開始分析，故障部位已被破壞。 特別是當失效樣品很少時，一旦失效現場的環境被破壞或損壞，就無法獲得真正的失效原因。

光學顯微鏡

光學顯微鏡主要用於PCB的外觀檢查，尋找故障部位及相關物證，初步確定PCB的故障模式。 目視檢查主要檢查PCB污染、腐蝕、板破裂的位置、PCB電路佈線和故障的規律性，如果是批次或單個，是否總是集中在某個區域等。

X射線（X射線）

對於一些無法目視檢查的零件，以及PCB通孔的內部和其他內部缺陷，必須使用X射線透視系統進行檢查。 X射線螢光透視系統根據X射線的吸濕性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PCBA焊點的內部缺陷、通孔的內部缺陷以及BGA或CSP器件在高密度封裝中缺陷焊點的定位。

切片分析

切片分析是通過採樣、鑲嵌、切片、拋光、腐蝕和觀察等一系列方法和步驟獲得PCB橫截面結構的過程。 通過切片分析，我們可以得到反映PCB質量的豐富微觀結構資訊（通孔、電鍍等），為下一步的品質改進提供良好的基礎。 然而，這種方法是破壞性的，一旦進行剖切，樣品將不可避免地被破壞。

掃描聲學顯微鏡

現時，C型超聲掃描聲學顯微鏡主要用於電子封裝或組裝分析。 它利用高頻超聲波在資料不連續介面上反射產生的振幅、相位和極性變化來成像。 掃描方法是沿Z軸掃描X-Y平面上的資訊。

囙此，掃描聲學顯微鏡可用於檢測組件、資料、PCB和PCBA中的各種缺陷，包括裂紋、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。 由於SMT工藝中使用了大量塑膠封裝組件，囙此在從含鉛工藝轉換為無鉛工藝的過程中，會產生大量的濕氣回流敏感性問題。

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，普通PCB在無鉛工藝的高溫下往往會爆炸。 此時，掃描聲學顯微鏡突出了其在多層高密度PCB無損檢測方面的特殊優勢。 通常，只有通過目視檢查外觀才能檢測到明顯的爆裂。

微紅外分析是紅外光譜學與顯微鏡相結合的分析方法. 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, 並結合顯微鏡可以使可見光和紅外光相同. 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.

如果沒有顯微鏡的組合，紅外光譜儀通常只能分析大量樣品的樣品。 然而，在電子技術的許多情况下，微污染會導致PCB焊盤或引線引脚的可焊性差。 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，分析腐蝕或可焊性差的原因。

掃描電子顯微鏡分析（SEM）

Scanning electron microscope (SEM) is one of the most useful large-scale electron microscopy imaging systems for failure analysis. 它最常用於地形觀測. 現時的掃描電子顯微鏡已經非常强大了. 任何精細結構或表面特徵都可以放大. 觀察和分析數十萬次.

在PCB或焊點的失效分析中，SEM主要用於分析失效機理。 具體來說，它用於觀察焊盤表面的地形結構、焊點的金相結構、量測金屬間化合物、分析可焊性塗層以及進行錫晶須分析和量測。

與光學顯微鏡不同，掃描電子顯微鏡產生電子影像，囙此它只有黑色和白色，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，樣品表面的電荷累積將影響樣品的觀察。 此外，掃描電鏡影像的景深遠大於光學顯微鏡，是金相組織、顯微斷口、錫須等不均勻樣品的重要分析方法。

Differential Scanning Calorimeter (DSC)

差示掃描量熱法（Differential Scanning Carometry）是一種量測輸入資料和參攷資料之間功率差與程式溫度控制下的溫度（或時間）之間關係的方法。 它是研究熱量和溫度之間關係的一種分析方法。 根據這種關係，可以研究和分析資料的物理、化學和熱力學性質。

DSC有著廣泛的應用，但在PCB分析中，它主要用於量測PCB上使用的各種聚合物資料的固化度和玻璃化轉變溫度。 這兩個參數决定了PCB在後續工藝中的可靠性。

熱機械分析儀（TMA）

熱機械分析（Thermal Mechanical Analysis）用於在程式溫度控制下，量測固體、液體和凝膠在熱力或機械力作用下的變形特性。 這是一種研究熱與機械效能之間關係的方法。 根據變形與溫度（或時間）的關係，可以研究和分析資料的物理、化學和熱力學性質。 TMA有著廣泛的應用。 它主要用於PCB分析中兩個最關鍵的PCB參數：量測其線膨脹係數和玻璃化轉變溫度。 基板膨脹係數過大的PCB板在焊接和組裝後往往會導致金屬化孔斷裂失效。

熱重分析儀（TGA）

熱重分析（Thermography Analysis）是一種在程式溫度控制下量測物質質量與溫度（或時間）之間關係的方法。 TGA可以通過精密的電子天平監測程式控制溫度變化期間資料的細微質量變化。 根據資料質量與溫度（或時間）的關係，可以研究和分析資料的物理、化學和熱力學性質。

在PCB分析方面, 主要用於量測PCB資料的熱穩定性或熱分解溫度. 如果基板的熱分解溫度過低, the PCB板 在焊接過程的高溫過程中會破裂或分層失效. .