PCB科技 - PCB失效分析科技百科全書

作為各種元件的載體和電路訊號傳輸的樞紐, PCB板 已成為電子資訊產品中最重要、最關鍵的部分. 印刷電路板的質量和可靠性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與環境保護. 然而, 由於成本和科技原因, 在印刷電路板的生產和應用中出現了大量的失效問題, 這引發了許多質量糾紛. 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.

失效分析的基本程式

獲取PCB故障或故障的確切原因或機制, 必須遵循基本原則和分析過程, 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, 第一, 基於故障現象, 必須通過資訊收集來確定故障位置和故障模式, 功能測試, 電力性能測試, 和簡單的目視檢查, 那就是, 故障位置或故障位置. 對於簡單PCB或 PCBA, 故障位置易於確定, 但對於更複雜的BGA或MCM封裝器件或基板, 這些缺陷不容易通過顯微鏡觀察，暫時也不容易確定. 此時, 需要其他方法來確定.

然後我們必須分析失效機制, 那就是, 使用各種物理和化學方法分析導致PCB故障或缺陷產生的機理, 例如虛擬焊接, 污染, 機械損傷, 水分脅迫, 介質腐蝕, 疲勞損傷, CAF或離子遷移, 應力超載等. 然後是故障原因分析, 那就是, 基於失效機理和過程分析, 查找故障機制的原因, 必要時進行測試驗證. 通常地, 應盡可能進行測試驗證, 通過測試驗證，可以找到導致故障的準確原因. 這為下一步改進提供了有針對性的基礎. 最後, 根據試驗數據, 分析過程中獲得的事實和結論, 應編制故障分析報告. 報告的事實必須清楚, 邏輯推理是嚴格的, 並且有組織. 不要憑空想像.

在分析過程中，應注意分析方法的基本原則，即從簡單到複雜，從外到內，從不破壞樣品，然後使用它。 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，或使用大剪刀用力切割PCB，則無法開始分析，故障部位已被破壞。 特別是當故障樣本很少時，一旦故障現場的環境被破壞或損壞，就無法獲得真正的故障原因。

故障分析科技

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，初步判斷PCB的故障模式。 目視檢查主要檢查PCB污染、腐蝕、板爆裂的位置、電路佈線和故障的規律性，如果是批量或單個，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，我們可以獲得反映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了良好的基礎。 然而，這種方法具有破壞性，一旦進行切片，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。

微紅外分析

微紅外分析是紅外光譜學和顯微鏡相結合的分析方法。 它利用不同資料（主要是有機物）對紅外光譜的不同吸收原理來分析資料的化合物組成，並結合顯微鏡可以使可見光和紅外光相同。 光路，只要在可見光視野內，就可以找到要分析的微量有機污染物。

掃描電子顯微鏡分析（SEM）

掃描電子顯微鏡（SEM）是用於失效分析的最有用的大規模電子顯微鏡成像系統之一。 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。

熱分析

差示掃描量熱儀（DSC）

差示掃描量熱法（差示掃描量熱法）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。 這是一種研究熱量和溫度之間關係的分析方法。 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在後續過程中的可靠性。

熱機械分析儀（TMA）

熱力分析科技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PCB的兩個最關鍵參數：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）

Thermogravimetry Analysis is a method that measures the relationship between the mass of a substance and the temperature (or time) under program temperature control. 在PCB分析方面, 它主要用於量測資料的熱穩定性或熱分解溫度 PCB資料. 如果基板的熱分解溫度過低, 在焊接過程的高溫期間，PCB會爆炸或分層失敗.