كحامل للمكونات المختلفة ومحور نقل إشارة الدائرة ، PCB أصبحت أهم جزء في منتجات المعلومات الإلكترونية ، حيث تحدد جودتها وموثوقيتها جودة وموثوقية المعدات بأكملها. ومع ذلك ، بسبب التكلفة والأسباب الفنية ، هناك الكثير من مشاكل الفشل في إنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور وتطبيقه.

بالنسبة لهذا النوع من مشاكل الفشل ، نحتاج إلى استخدام بعض تقنيات تحليل الفشل الشائعة الاستخدام لضمان مستوى الجودة والموثوقية لثنائي الفينيل متعدد الكلور في التصنيع. تلخص هذه الورقة عشر تقنيات لتحليل الفشل كمرجع.

آلية وسبب تحليل فشل ثنائي الفينيل متعدد الكلور

1. فحص بصري

فحص المظهر هو الفحص البصري أو استخدام بعض الأدوات البسيطة ، مثل المجهر المجسم أو المجهر المعدني أو حتى العدسة المكبرة ، للتحقق من مظهر ثنائي الفينيل متعدد الكلور والعثور على الأجزاء الفاشلة والأدلة المادية ذات الصلة. وتتمثل الوظيفة الرئيسية في تحديد موقع الفشل والحكم الأولي على وضع فشل ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يتحقق فحص المظهر بشكل أساسي من تلوث ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، والتآكل ، وموقع انفجار اللوحة ، وأسلاك الدائرة وانتظام الفشل ، إذا كانت دفعة أو فردية ، وما إذا كانت مركزة دائمًا في منطقة معينة ، إلخ. In addition, the failure of many PCBS was discovered after the assembly of PCBA. Whether the failure was caused by the influence of the assembly process and materials used in the process also requires careful examination of the characteristics of the failure area.

2. التنظير بالأشعة السينية

بالنسبة لبعض الأجزاء التي لا يمكن فحصها من خلال المظهر ، وكذلك داخل PCB من خلال الفتحة والعيوب الداخلية الأخرى ، يتعين علينا استخدام نظام التنظير بالأشعة السينية للتحقق. نظام التنظير بالأشعة السينية هو استخدام سماكة مادة مختلفة أو كثافة مادة مختلفة لاسترطاب الأشعة السينية أو نفاذية مبادئ مختلفة للتصوير. تُستخدم هذه التقنية بشكل أكبر للتحقق من موقع العيوب في وصلات لحام PCBA ، من خلال عيوب الثقوب والعيوب في أجهزة BGA أو CSP ذات العبوات عالية الكثافة. At present, the resolution of industrial X-ray fluoroscopy equipment can reach less than one micron, and is changing from two dimensional to three dimensional imaging equipment. There are even five dimensional (5D) equipment used for packaging inspection, but this 5D X-ray fluoroscopy system is very expensive, and rarely has practical application in the industry.

3. تحليل القسم

تحليل الشرائح هو عملية الحصول على هيكل المقطع العرضي لثنائي الفينيل متعدد الكلور من خلال أخذ العينات والفسيفساء والشريحة والتلميع والتآكل والمراقبة وسلسلة من الأساليب والخطوات. Abundant information about the microstructure of PCB (through hole, coating, etc.) can be obtained by slice analysis, which provides a good basis for the next quality improvement. However, this method is destructive, once the slice is carried out, the sample will inevitably be destroyed; في الوقت نفسه ، تكون طريقة متطلبات العينة عالية ، ووقت تحضير العينة طويل أيضًا ، والحاجة إلى موظفين تقنيين مدربين لإكمالها. For detailed slicing procedures, please refer to IPC standards IPC-TM-650 2.1.1 and IPC-MS-810.

4. مجهر ضوئي صوتي

At present, c-mode ultrasonic scanning acoustic microscope is mainly used for electronic packaging or assembly analysis. It makes use of the amplitude, phase and polarity changes generated by the reflection of high-frequency ultrasound on the discontinuous interface of materials to image, and its scanning mode is to scan the information in the X-Y plane along the Z-axis. Therefore, scanning acoustic microscopy can be used to detect various defects, including cracks, delamination, inclusions, and voids, in components, materials, and PCB and PCBA. Internal defects of solder joints can also be directly detected if the frequency width of scanning acoustics is sufficient. Of a typical scanning acoustic image in color red alert said defects exist, because a large amount of plastic packaging components used in SMT process, by a lead into the process of lead-free technology, a large number of moisture reflow sensitive problem, namely the moisture absorption of powder coating devices will be at a higher temperature reflow lead-free process occurs within or substrate layer cracking phenomenon, Under the high temperature of lead-free process, common PCB will often burst board phenomenon. في هذه المرحلة ، يُظهر المجهر الصوتي الماسح ميزته الخاصة في الكشف غير المدمر لثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي الكثافة متعدد الطبقات. The general obvious bursting plate can be detected by visual inspection.

5. تحليل الأشعة تحت الحمراء الدقيقة

تحليل الأشعة تحت الحمراء الدقيقة هو التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء جنبًا إلى جنب مع طريقة التحليل المجهري ، ويستخدم مواد مختلفة (مادة عضوية بشكل أساسي) على مبدأ امتصاص طيف الأشعة تحت الحمراء ، وتحليل التركيب المركب للمواد ، إلى جانب المجهر يمكن أن يجعل الضوء المرئي وضوء الأشعة تحت الحمراء مع مسار الضوء ، طالما تحت المجال البصري ، يمكن البحث عن تحليل أثر الملوثات العضوية. في حالة عدم وجود مجهر ، يمكن لمطياف الأشعة تحت الحمراء تحليل عينات كبيرة فقط. In many cases, trace pollution in electronic process can lead to poor weldability of PCB pad or lead pin. It can be imagined that it is difficult to solve the process problem without the matching infrared spectrum of microscope. The main use of microscopic infrared analysis is to analyze the organic pollutants on the welding surface or solder spot surface, and analyze the causes of corrosion or poor solderability.

6. مسح تحليل المجهر الإلكتروني

يعد مجهر المسح الإلكتروني (SEM) أحد أكثر أنظمة التصوير المجهري الإلكتروني واسعة النطاق المفيدة لتحليل الفشل. مبدأ عملها هو تشكيل حزمة إلكترونية بقطر من عشرات إلى آلاف الأنجستروم (A) من خلال تركيز شعاع الإلكترون المنبعث من الكاثود المعجل بواسطة الأنود. تحت تأثير انحراف ملف المسح ، يقوم شعاع الإلكترون بمسح سطح العينة نقطة بنقطة في وقت معين وترتيب المكان. يقصف شعاع الإلكترون عالي الطاقة سطح العينة ويولد مجموعة متنوعة من المعلومات ، والتي يمكن جمعها وتضخيمها للحصول على رسومات مختلفة متطابقة على شاشة العرض. The excited secondary electrons are generated within the range of 5 ~ 10nm on the surface of the sample. Therefore, the secondary electrons can better reflect the surface topography of the sample, so they are most commonly used for morphology observation. يتم إنشاء الإلكترونات المبعثرة المرتدة في نطاق 100 ~ 1000 نانومتر على سطح العينة ، وتنبعث منها خصائص مختلفة مع اختلاف العدد الذري للمادة. لذلك ، فإن صورة الإلكترون المتناثرة لها خصائص شكلية وقدرة على تمييز العدد الذري ، وبالتالي ، يمكن أن تعكس صورة الإلكترون المتناثرة توزيع العناصر الكيميائية. كان المجهر الإلكتروني الماسح الحالي قويًا للغاية ، ويمكن تكبير أي بنية دقيقة أو ميزات سطحية لمئات الآلاف من المرات للمراقبة والتحليل.

In PCB or solder joint failure analysis, SEM is mainly used for failure mechanism analysis, specifically, is used to observe the surface morphology structure of the pad, solder joint metallographic structure, measurement of intermetallic compounds, solderable coating analysis and tin must be analyzed and measured. Different from the optical microscope, the scanning electron microscope produces electronic images, so it has only black and white colors. Moreover, the sample of the scanning electron microscope is required to conduct electricity, and the non-conductor and part of the semiconductor need to be sprayed with gold or carbon, otherwise the charge will gather on the surface of the sample and affect the sample observation. بالإضافة إلى ذلك ، فإن عمق مجال صورة المجهر الإلكتروني الماسح أكبر بكثير من المجهر الضوئي ، وهي طريقة مهمة لتحليل التركيب المعدني والكسر المجهري وشعيرات القصدير.

7. X-ray energy spectrum analysis

عادة ما يكون المجهر الإلكتروني الماسح المذكور أعلاه مزودًا بمقياس طيف طاقة الأشعة السينية. When the high-energy electron beam hit the surface, the surface material of the inner electrons in the atoms are bombarded escape, outer electrons to low energy level transition will inspire characteristic X ray, atomic energy level difference of different elements from different characteristic X ray is different, therefore, can send sample of the characteristics of X-ray as chemical composition analysis. في الوقت نفسه ، تسمى الأدوات المقابلة على التوالي مطياف تشتت الطيف (WDS للقصير) ومطياف تشتت الطاقة (EDS للاختصار) وفقًا لطول الموجة المميز أو الطاقة المميزة لاكتشاف إشارة الأشعة السينية. دقة مطياف الطاقة أعلى من دقة مطياف الطاقة ، وسرعة تحليل مطياف الطاقة أسرع من سرعة مطياف الطاقة. نظرًا للسرعة العالية والتكلفة المنخفضة لمقاييس طيف الطاقة ، تم تجهيز المجهر الإلكتروني للمسح العام بمقاييس طيف الطاقة.

باستخدام وضع المسح المختلف لحزمة الإلكترون ، يمكن لمقياس طيف الطاقة تحليل النقطة والخط والمستوى للسطح ، والحصول على معلومات التوزيع المختلف للعناصر.Point analysis yields all elements of a point; تحليل الخط يتم إجراء تحليل عنصر واحد على سطر محدد في كل مرة ، ويتم الحصول على توزيع الخط لجميع العناصر عن طريق المسح المتعدد. تحليل السطح تحليل جميع العناصر في سطح معين. محتوى العنصر المقاس هو متوسط ​​نطاق قياسات السطح.

In the analysis of PCB, energy dispersive spectrometer is mainly used for the composition analysis of pad surface, and the elemental analysis of contaminants on the surface of pad and lead pin with poor solderability. دقة التحليل الكمي لمطياف الطاقة محدودة ، والمحتوى الأقل من 0.1٪ ليس من السهل اكتشافه بشكل عام. يمكن لمزيج من طيف الطاقة و SEM الحصول على معلومات مورفولوجيا السطح وتكوينه في وقت واحد ، وهذا هو سبب استخدامها على نطاق واسع.

8. التحليل الطيفي الضوئي (XPS)

عينات بواسطة الأشعة السينية ، فإن سطح إلكترونات الغلاف الداخلي للذرة سوف يهرب من عبودية النواة وتشكيل السطح الصلب ، وقياس طاقته الحركية ، على سبيل المثال ، يمكن الحصول على إلكترونات الغلاف الداخلي للذرة طاقة الربط لـ تختلف Eb و Eb من عناصر مختلفة وقذيفة إلكترونية مختلفة ، فهي “بصمات” معلمات تحديد الذرة ، وتشكيل الخط الطيفي هو التحليل الطيفي الكهروضوئي (XPS). يمكن استخدام XPS للتحليل النوعي والكمي للعناصر الموجودة على سطح ضحل (عدة نانومترات) من سطح العينة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن الحصول على معلومات حول حالات التكافؤ الكيميائي للعناصر من التحولات الكيميائية لطاقة الربط. يمكن أن يعطي معلومات الرابطة بين حالة التكافؤ للطبقة السطحية والعناصر المحيطة. The incident beam is X-ray photon beam, so insulation sample analysis can be carried out, without damaging the analyzed sample rapid multi-element analysis; يمكن أيضًا تحليل الطبقات المتعددة طوليًا عن طريق تجريد أيون الأرجون (انظر الحالة أدناه) بحساسية أكبر بكثير من طيف الطاقة (EDS). يستخدم XPS بشكل أساسي في تحليل تحليل جودة طلاء ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، وتحليل التلوث وتحليل درجة الأكسدة ، من أجل تحديد السبب العميق لضعف قابلية اللحام.

9. Differential Scanning Calorim-etry

طريقة لقياس الفرق في مدخلات الطاقة بين مادة ومادة مرجعية كدالة لدرجة الحرارة (أو الوقت) تحت تحكم مبرمج في درجة الحرارة. DSC is equipped with two groups of compensation heating wire under the sample and reference container, when the sample in the heating process due to the thermal effect and reference temperature difference δ T, through the differential heat amplifier circuit and differential heat compensation amplifier, so that the current flowing into the compensation heating wire changes.

The temperature difference δ T disappears, and the relationship between the difference of the thermal power of the two electrically compensated samples and the reference material with temperature (or time) is recorded. According to this relationship, the physicochemical and thermodynamic properties of the material can be studied and analyzed. DSC is widely used in PCB analysis, but is mainly used to measure the curing degree of various polymer materials used in PCB and glass state transformation temperature, these two parameters determine the reliability of PCB in the subsequent process.

10. Thermomechanical analyzer (TMA)

يستخدم التحليل الميكانيكي الحراري لقياس خصائص تشوه المواد الصلبة والسوائل والمواد الهلامية تحت قوى حرارية أو ميكانيكية تحت تحكم مبرمج في درجة الحرارة. تتضمن طرق التحميل الشائعة الاستخدام الضغط وإدخال الدبوس والتمديد والانحناء وما إلى ذلك. يتكون مسبار الاختبار من مثبت على شعاع الكابول ودعم نابض حلزوني ، من خلال محرك الحمل المطبق ، عند حدوث تشوه العينة ، ومحول تفاضلي لاكتشاف التغيير ، ومع معالجة البيانات ، مثل درجة الحرارة والضغط والضغط بعد يمكن الحصول على المادة في ظل علاقات تشوه حمولة ضئيلة مع درجة الحرارة (أو الوقت). وفقًا للعلاقة بين التشوه ودرجة الحرارة (أو الوقت) ، يمكن دراسة الخصائص الفيزيائية والكيميائية والديناميكية الحرارية للمواد وتحليلها. يستخدم التحليل الحراري الميكانيكي (TMA) على نطاق واسع في تحليل ثنائي الفينيل متعدد الكلور ويستخدم بشكل أساسي في قياس أهم معلمتين لثنائي الفينيل متعدد الكلور: معامل التمدد الخطي ودرجة حرارة التزجج. غالبًا ما يؤدي ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع معامل التمدد الكبير جدًا إلى فشل كسر الثقوب المعدنية بعد اللحام والتجميع.