Fel cludwr gwahanol gydrannau a chanolbwynt trosglwyddo signal cylched, PCB wedi dod yn rhan bwysicaf ac allweddol cynhyrchion gwybodaeth electronig, mae ei lefel ansawdd a dibynadwyedd yn pennu ansawdd a dibynadwyedd yr offer cyfan. Fodd bynnag, oherwydd costau a rhesymau technegol, mae yna lawer o broblemau methu wrth gynhyrchu a chymhwyso PCB.

Ar gyfer y math hwn o broblem methu, mae angen i ni ddefnyddio rhai technegau dadansoddi methiant a ddefnyddir yn gyffredin i sicrhau lefel ansawdd a dibynadwyedd PCB mewn gweithgynhyrchu. Mae’r papur hwn yn crynhoi deg techneg dadansoddi methiant i gyfeirio atynt.

Mecanwaith ac dadansoddiad achos o fethiant PCB

1. Archwiliad gweledol

Archwiliad ymddangosiad yw archwilio neu ddefnyddio rhai offerynnau syml yn weledol, megis microsgop stereosgopig, microsgop meteograffig neu hyd yn oed chwyddwydr, i wirio ymddangosiad PCB a dod o hyd i’r rhannau a fethodd a’r dystiolaeth gorfforol berthnasol. Y brif swyddogaeth yw dod o hyd i’r methiant a barnu dull methiant PCB yn rhagarweiniol. Mae archwiliad ymddangosiad yn gwirio llygredd PCB, cyrydiad, lleoliad ffrwydrad bwrdd, weirio cylchedau a rheoleidd-dra methiant yn bennaf, os yw’n swp neu’n unigolyn, p’un a yw bob amser wedi’i grynhoi mewn ardal benodol, ac ati. 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. Fflworosgopi pelydr-X

Ar gyfer rhai rhannau na ellir eu harchwilio gan yr ymddangosiad, yn ogystal â thu mewn i’r PCB trwy dwll a diffygion mewnol eraill, mae’n rhaid i ni ddefnyddio system fflworosgopi pelydr-X i wirio. System fflworosgopi pelydr-X yw defnyddio gwahanol drwch deunydd neu ddwysedd deunydd gwahanol o hygrosgopigrwydd pelydr-X neu drosglwyddiad gwahanol egwyddorion i ddelweddu. Defnyddir y dechnoleg hon yn fwy i wirio lleoliad diffygion mewn cymalau solder PCBA, trwy ddiffygion twll a diffygion mewn dyfeisiau BGA neu CSP sydd â phecynnu dwysedd uchel. 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. Dadansoddiad adran

Dadansoddiad tafell yw’r broses o gael strwythur trawsdoriad PCB trwy samplu, Mosaig, tafell, sgleinio, cyrydiad, arsylwi a chyfres o ddulliau a chamau. Gellir cael gwybodaeth segur am ficrostrwythur PCB (trwy dwll, cotio, ac ati) trwy ddadansoddiad tafell, sy’n darparu sylfaen dda ar gyfer y gwelliant ansawdd nesaf. However, this method is destructive, once the slice is carried out, the sample will inevitably be destroyed; Ar yr un pryd, mae’r dull o ofynion sampl yn uchel, mae’r amser paratoi sampl hefyd yn hir, yr angen i bersonél technegol hyfforddedig ei gwblhau. For detailed slicing procedures, please refer to IPC standards IPC-TM-650 2.1.1 and IPC-MS-810.

4. Sganio microsgop acwstig

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. Ar y pwynt hwn, mae’r microsgop acwstig sganio yn dangos ei fantais arbennig wrth ganfod nondestructive o PCB dwysedd uchel aml-haen. The general obvious bursting plate can be detected by visual inspection.

5. Dadansoddiad Microinfrared

Dadansoddiad micro is-goch yw sbectrosgopeg is-goch ynghyd â dull dadansoddi microsgop, mae’n defnyddio gwahanol ddeunydd (deunydd organig yn bennaf) ar egwyddor amsugno sbectrwm is-goch, gall dadansoddi cyfansoddiad cyfansawdd y deunyddiau, ynghyd â’r microsgop wneud golau gweladwy a golau is-goch. gyda’r llwybr ysgafn, cyhyd ag o dan y maes gweledol, yn gallu edrych am ddadansoddiad o lygryddion organig hybrin. Yn absenoldeb microsgop, fel rheol dim ond samplau mawr y gall sbectrosgopeg is-goch eu dadansoddi. 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. Sganio dadansoddiad microsgopeg electron

Sganio microsgop electron (SEM) yw un o’r systemau delweddu microsgopig electron ar raddfa fawr fwyaf defnyddiol ar gyfer dadansoddi methiant. Ei egwyddor weithredol yw ffurfio trawst electron gyda diamedr o ddegau i filoedd o angstromau (A) trwy ganolbwyntio’r trawst electron a allyrrir o’r catod a gyflymir gan yr anod. O dan weithred gwyro’r coil sganio, Mae’r trawst electron yn sganio wyneb y pwynt sampl fesul pwynt mewn trefn amser a gofod penodol. Mae’r trawst electron ynni uchel yn peledu wyneb y sampl ac yn cynhyrchu amrywiaeth o wybodaeth, y gellir ei chasglu a’i chwyddo i gael graffeg gyfatebol amrywiol ar y sgrin arddangos. 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. Cynhyrchir yr electronau backscattered cynhyrfus yn yr ystod o 100 ~ 1000nm ar wyneb y sampl, ac maent yn allyrru gwahanol nodweddion gyda gwahaniaeth rhif atomig y sylwedd. Felly, mae gan y ddelwedd electron backscattered nodweddion morffologig a gallu gwahaniaethu rhif atomig, ac felly, gall y ddelwedd electron backscattered adlewyrchu dosbarthiad elfennau cemegol. Mae’r microsgop electron sganio presennol wedi bod yn bwerus iawn, gellir chwyddo unrhyw strwythur cain neu nodweddion wyneb i gannoedd o filoedd o weithiau i’w arsylwi a’u dadansoddi.

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. Yn ogystal, mae dyfnder cae delwedd sganio microsgop electron yn llawer mwy na dyfnder y microsgop optegol, sy’n ddull pwysig ar gyfer dadansoddi’r strwythur meteograffig, toriad microsgopig a chwisgwyr tun.

7. X-ray energy spectrum analysis

Fel rheol, mae sbectromedr ynni pelydr-X yn cynnwys y microsgopeg electron sganio uchod. 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. Ar yr un pryd, gelwir yr offerynnau cyfatebol yn y drefn honno yn sbectromedr gwasgariad sbectrwm (WDS yn fyr) a sbectromedr gwasgariad egni (EDS yn fyr) yn ôl tonfedd nodweddiadol neu egni nodweddiadol y synhwyrydd signal pelydr-X. Mae cydraniad y sbectromedr yn uwch na chyflymder y sbectromedr ynni, ac mae cyflymder dadansoddi’r sbectromedr ynni yn gyflymach na chyflymder y sbectromedr ynni. Oherwydd cyflymder uchel a chost isel sbectromedrau ynni, mae gan y microsgopeg electron SCANNING cyffredinol sbectromedrau ynni.

Gyda’r dull sganio gwahanol o drawst electron, gall y sbectromedr ynni ddadansoddi pwynt, llinell ac awyren yr wyneb, a chael gwybodaeth am ddosbarthiad gwahanol o elfennau.Point analysis yields all elements of a point; Dadansoddiad llinell Gwneir dadansoddiad un elfen ar linell benodol bob tro, a cheir dosbarthiad llinell yr holl elfennau trwy sganio lluosog. Dadansoddiad arwyneb Dadansoddiad o’r holl elfennau mewn arwyneb penodol. Y cynnwys elfen wedi’i fesur yw cyfartaledd yr ystod o fesuriadau arwyneb.

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. Mae cywirdeb dadansoddiad meintiol sbectromedr ynni yn gyfyngedig, ac yn gyffredinol nid yw’n hawdd canfod y cynnwys llai na 0.1%. Gall y cyfuniad o sbectrwm ynni a SEM gael gwybodaeth morffoleg arwyneb a chyfansoddiad ar yr un pryd, a dyna’r rheswm pam y cânt eu defnyddio’n helaeth.

8. Dadansoddiad sbectrosgopeg ffotodrydanol (XPS)

Samplau trwy arbelydru pelydr-X, bydd wyneb electronau cragen fewnol yr atom yn dianc o gaethiwed y niwclews ac arwyneb solet yn ffurfio, gan fesur ei egni cinetig yr Ex, gellir cael egni rhwymol electronau cragen fewnol yr atom. Roedd Eb, Eb yn amrywio o wahanol elfennau a chragen electronau gwahanol, dyma “olion bysedd” y paramedrau adnabod atomau, ffurfio llinell sbectrol yw’r sbectrosgopeg ffotodrydanol (XPS). Gellir defnyddio XPS ar gyfer dadansoddiad ansoddol a meintiol o elfennau ar wyneb bas (sawl nanometr) o arwyneb sampl. Yn ogystal, gellir cael gwybodaeth am gyflwr falens cemegol elfennau o sifftiau cemegol egni rhwymol. Gall roi gwybodaeth am y bond rhwng cyflwr falens yr haen wyneb a’r elfennau o’i amgylch. 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; Gellir dadansoddi amlhaenwyr hefyd yn hydredol trwy stripio ïon argon (gweler yr achos isod) gyda llawer mwy o sensitifrwydd na sbectrwm ynni (EDS). Defnyddir XPS yn bennaf wrth ddadansoddi dadansoddiad ansawdd cotio PCB, dadansoddi llygredd a dadansoddi gradd ocsideiddio, er mwyn canfod rheswm dwfn weldadwyedd gwael.

9. Differential Scanning Calorim-etry

Dull o fesur y gwahaniaeth mewn mewnbwn pŵer rhwng sylwedd a sylwedd cyfeirio fel swyddogaeth tymheredd (neu amser) o dan reolaeth tymheredd wedi’i raglennu. 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)

Defnyddir Dadansoddiad Mecanyddol Thermol i fesur priodweddau dadffurfiad solidau, hylifau a geliau o dan rymoedd Thermol neu Fecanyddol o dan reolaeth tymheredd wedi’i raglennu. Ymhlith y dulliau llwyth a ddefnyddir yn gyffredin mae cywasgu, mewnosod pin, ymestyn, plygu, ac ati. Mae stiliwr prawf yn cynnwys sefydlog ar y trawst cantilever a chefnogaeth gwanwyn helical, trwy fodur y llwyth cymhwysol, pan fydd dadffurfiad y sbesimen yn digwydd, newidydd gwahaniaethol i ganfod y newid, ac ynghyd â’r prosesu data, megis tymheredd, straen a straen ar ôl gellir cael y deunydd o dan y cysylltiadau dadffurfiad llwyth dibwys â thymheredd (neu amser). Yn ôl y berthynas rhwng dadffurfiad a thymheredd (neu amser), gellir astudio a dadansoddi priodweddau ffisiocemegol a thermodynamig deunyddiau. Defnyddir TMA yn helaeth mewn dadansoddiad PCB ac fe’i defnyddir yn bennaf wrth fesur dau baramedr mwyaf hanfodol PCB: cyfernod ehangu llinellol a thymheredd trosglwyddo gwydr. Yn aml bydd PCB â chyfernod ehangu rhy fawr yn arwain at fethiant torri tyllau metelaidd ar ôl weldio a chydosod.