Як носьбіт розных кампанентаў і канцэнтратар ланцуговай перадачы сігналу, Друкаваная плата стаў самай важнай і ключавой часткай электроннай інфармацыйнай прадукцыі, яе якасць і ўзровень надзейнасці вызначаюць якасць і надзейнасць усяго абсталявання. Аднак з -за кошту і тэхнічных прычын у вытворчасці і ўжыванні друкаваных поплаткаў існуе шмат праблем.

Для такога роду праблем з паломкамі нам трэба выкарыстоўваць некаторыя часта выкарыстоўваюцца метады аналізу адмоў, каб забяспечыць якасць і ўзровень надзейнасці друкаванай платы ў вытворчасці. У гэтым артыкуле абагульняюцца дзесяць метадаў аналізу няспраўнасцяў для даведкі.

Механізм і аналіз прычын няспраўнасці друкаванай платы

1. Візуальны агляд

Агляд знешняга выгляду заключаецца ў візуальным аглядзе або выкарыстанні некаторых простых прыбораў, такіх як стэрэаскапічны мікраскоп, металаграфічны мікраскоп ці нават павелічальнае шкло, каб праверыць знешні выгляд друкаванай платы і знайсці няспраўныя часткі і адпаведныя рэчавыя доказы. Асноўная функцыя заключаецца ў вызначэнні месцазнаходжання збою і папярэдняй ацэнцы рэжыму збою друкаванай платы. Агляд знешняга выгляду ў асноўным правярае забруджванне друкаваных поплаткаў, карозію, месца выбуху платы, праводку ланцуга і заканамернасць паломкі, калі яна пакетная або асобная, ці заўсёды яна сканцэнтравана ў пэўнай зоне і г.д. 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. Рэнтгеналагічная флюараграфія

Для некаторых частак, якія немагчыма агледзець па вонкавым выглядзе, а таксама ўнутры друкаванай платы праз адтуліну і іншых унутраных дэфектаў, для праверкі даводзіцца выкарыстоўваць сістэму рэнтгенаўскай флюараграфіі. Сістэма рэнтгенаўскай флюараграфіі-гэта выкарыстанне рознай таўшчыні матэрыялу або рознай шчыльнасці матэрыялу пры рэнтгенаўскай гіграскапічнасці або прапусканні розных прынцыпаў да візуалізацыі. Гэтая тэхналогія больш выкарыстоўваецца для праверкі месцазнаходжання дэфектаў у паяных злучэннях PCBA, праз дэфекты адтулін і дэфекты ў прыладах BGA або CSP з упакоўкай высокай шчыльнасці. 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. Аналіз раздзелаў

Аналіз зрэзаў – гэта працэс атрымання структуры перасеку друкаванай платы шляхам адбору пробаў, мазаікі, зрэзаў, паліроўкі, карозіі, назірання і шэрагу метадаў і этапаў. 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; У той жа час, патрабаванні да метаду пробы высокія, час падрыхтоўкі ўзору таксама доўгі, неабходнасць падрыхтоўкі тэхнічнага персаналу. For detailed slicing procedures, please refer to IPC standards IPC-TM-650 2.1.1 and IPC-MS-810.

4. Сканіравальны акустычны мікраскоп

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. На дадзены момант сканіруючы акустычны мікраскоп паказвае сваю асаблівую перавагу ў неразбуральным выяўленні шматслойнай друкаванай платы высокай шчыльнасці. The general obvious bursting plate can be detected by visual inspection.

5. Мікраінфрачырвоны аналіз

Мікра -інфрачырвоны аналіз для інфрачырвонай спектраскапіі ў спалучэнні з метадам аналізу мікраскопа, ён выкарыстоўвае розныя матэрыялы (у асноўным арганічныя рэчывы) па прынцыпе паглынання інфрачырвонага спектру, аналізуючы складаны склад матэрыялаў, у спалучэнні з мікраскопам можна зрабіць бачным святлом і інфрачырвоным святлом са светлавым шляхам, пакуль пад полем зроку, можна шукаць аналіз слядоў арганічных забруджвальнікаў. Пры адсутнасці мікраскопа з дапамогай інфрачырвонай спектраскапіі звычайна можна аналізаваць толькі вялікія ўзоры. 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. Сканіравальны электронна -мікраскапічны аналіз

Сканавальны электронны мікраскоп (SEM)-адна з найбольш карысных буйнамаштабных электронна-мікраскапічных сістэм візуалізацыі для аналізу збояў. Яго прынцып працы заключаецца ў фарміраванні электроннага пучка дыяметрам ад дзесяткаў да тысяч ангстрэм (А) за кошт факусоўкі электроннага пучка, выпраменьванага з катода, паскоранага анодам. Пад дзеяннем адхілення шпулькі сканавання, Электронны прамень скануе паверхню выбаркі кропкава ў пэўны час і прастору. Высокаэнергетычны электронны прамень бамбіць паверхню ўзору і генеруе разнастайную інфармацыю, якую можна сабраць і ўзмацніць, каб атрымаць на экране дысплея розныя адпаведныя графікі. 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. Узбуджаныя зваротна рассеяныя электроны генеруюцца ў дыяпазоне 100 ~ 1000 нм на паверхні ўзору і выпраменьваюць розныя характарыстыкі з розніцай атамнага нумару рэчыва. Такім чынам, зваротны электронны малюнак мае марфалагічныя характарыстыкі і здольнасць адрозніваць атамны нумар, і, такім чынам, зваротны электронны малюнак можа адлюстроўваць размеркаванне хімічных элементаў. Цяперашні сканіруючы электронны мікраскоп быў вельмі магутным, любая тонкая структура або асаблівасці паверхні могуць быць павялічаны да сотняў тысяч разоў для назірання і аналізу.

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. Акрамя таго, глыбіня рэзкасці выявы сканавальнага электроннага мікраскопа значна большая, чым у аптычнага мікраскопа, што з’яўляецца важным метадам для аналізу металаграфічнай структуры, мікраскапічнага разлому і алавяных вусоў.

7. X-ray energy spectrum analysis

Вышэйзгаданая сканіруючая электронная мікраскапія звычайна абсталявана рэнтгенаўскім энергетычным спектрометрам. 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. У той жа час адпаведныя прыборы адпаведна называюцца спектраметрам дысперсійнага спектру (скарочана WDS) і спектрометрам дысперсіі энергіі (скарочана EDS) у адпаведнасці з характэрнай даўжынёй хвалі або характэрнай энергіяй выяўлення рэнтгенаўскага сігналу. Дазвол спектраметра вышэйшае, чым у энергетычнага спектрометра, а хуткасць аналізу энергетычнага спектрометра хутчэй, чым у энергетычнага спектрометра. З -за высокай хуткасці і нізкай кошту энергетычных спектрометраў агульная электронная мікраскапія СКАНУЮЧАЯ абсталявана энергетычнымі спектрометрамі.

З розным рэжымам сканавання электроннага пучка энергетычны спектрометр можа аналізаваць кропку, лінію і плоскасць паверхні і атрымліваць інфармацыю аб розным размеркаванні элементаў.Point analysis yields all elements of a point; Аналіз ліній Кожны раз на пэўнай лініі праводзіцца аналіз аднаго элемента, а размеркаванне ўсіх элементаў па лініях атрымліваецца шляхам шматразовага сканавання. Аналіз паверхні Аналіз усіх элементаў у дадзенай паверхні. Вымяраецца ўтрыманне элемента – гэта сярэдняе значэнне дыяпазону паверхневых вымярэнняў.

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. Дакладнасць колькаснага аналізу энергетычнага спектрометра абмежаваная, і ўтрыманне менш за 0.1% звычайна не лёгка выявіць. Спалучэнне энергетычнага спектру і SEM можа адначасова атрымаць інфармацыю аб марфалогіі паверхні і складзе, што з’яўляецца прычынай іх шырокага выкарыстання.

8. Аналіз фотаэлектроннай спектраскапіі (XPS)

Узоры рэнтгенаўскага апрамянення, паверхня электронаў унутранай абалонкі атама вырвецца з сувязі ядра і цвёрдай паверхні, вымяраючы яго кінэтычную энергію Ex, унутраная абалонкавая электроны атама могуць быць атрыманы энергіяй сувязі Eb, Eb адрозніваліся ад розных элементаў і рознай электроннай абалонкі, гэта «адбіткі пальцаў» параметраў ідэнтыфікацыі атама, фарміраванне спектральнай лініі – гэта фотаэлектронная спектраскапія (XPS). XPS можа быць выкарыстаны для якаснага і колькаснага аналізу элементаў на дробнай паверхні (некалькі нанаметраў) паверхні ўзору. Акрамя таго, інфармацыю аб хімічных валентных станах элементаў можна атрымаць з дапамогай хімічных зрухаў энергіі сувязі. Ён можа даць інфармацыю аб сувязі паміж валентным станам павярхоўнага пласта і навакольнымі элементамі. 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; Шматслаёвыя таксама могуць быць прааналізаваны падоўжна з дапамогай іоннага аргону (гл. Выпадак ніжэй) з значна большай адчувальнасцю, чым энергетычны спектр (ЭДС). XPS у асноўным выкарыстоўваецца пры аналізе аналізу якасці пакрыцця з друкаваных поплаткаў, аналізу забруджвання і ступені акіслення, каб вызначыць глыбокую прычыну дрэннай зваркі.

9. Differential Scanning Calorim-etry

Метад вымярэння розніцы ўваходнай магутнасці паміж рэчывам і эталонным рэчывам у залежнасці ад тэмпературы (або часу) пры праграмаваным кантролі тэмпературы. 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)

Thermal Mechanical Analysis is used to measure the deformation properties of solids, liquids and gels under Thermal or Mechanical forces under programmed temperature control. Commonly used load methods include compression, pin insertion, stretching, bending, etc. Выпрабавальны зонд складаецца з замацаванай на кансольнай бэлькі і вінтавой апоры спружыны праз рухавік прыкладзенай нагрузкі, пры ўзнікненні дэфармацыі ўзору, дыферэнцыяльнага трансфарматара для выяўлення змены, а таксама разам з апрацоўкай дадзеных, напрыклад, тэмпературы, напружання і дэфармацыі пасля матэрыял можа быць атрыманы пры нязначных адносінах дэфармацыі нагрузкі з тэмпературай (або часам). У адпаведнасці з суадносінамі паміж дэфармацыяй і тэмпературай (або часам) можна вывучыць і прааналізаваць фізіка -хімічныя і тэрмадынамічныя ўласцівасці матэрыялаў. TMA шырока выкарыстоўваецца ў аналізе друкаваных поплаткаў і выкарыстоўваецца ў асноўным для вымярэння двух найбольш важных параметраў друкаванай платы: лінейнага каэфіцыента пашырэння і тэмпературы шкла. Друкаваная плата з занадта вялікім каэфіцыентам пашырэння часта прыводзіць да разбурэння металізаваных адтулін пасля зваркі і зборкі.