Som bærer af forskellige komponenter og navet for kredsløbssignaltransmission, PCB er blevet den vigtigste og vigtigste del af elektroniske informationsprodukter, dets kvalitet og pålidelighed bestemmer kvaliteten og pålideligheden af ​​hele udstyret. På grund af omkostninger og tekniske årsager er der imidlertid mange fejlproblemer i produktion og anvendelse af printkort.

Til denne form for fejlproblem er vi nødt til at bruge nogle almindeligt anvendte fejlanalyse -teknikker for at sikre kvaliteten og pålideligheden af ​​PCB i fremstillingen. Dette papir opsummerer ti fejlanalyseteknikker til reference.

Mekanisme og årsagsanalyse af PCB -fejl

1. En visuel inspektion

Udseende inspektion er at visuelt inspicere eller bruge nogle enkle instrumenter, såsom stereoskopisk mikroskop, metallografisk mikroskop eller endda forstørrelsesglas, for at kontrollere udseendet af PCB og finde de fejlbehæftede dele og relevante fysiske beviser. Hovedfunktionen er at lokalisere fejlen og på forhånd bedømme fejltilstanden for PCB. Udseende inspektion kontrollerer hovedsageligt PCB -forurening, korrosion, placeringen af ​​pladeeksplosion, kredsløbskabler og fejlens regelmæssighed, hvis det er batch eller individuelt, om det altid er koncentreret i et bestemt område osv. Derudover blev fejlen i mange PCBS opdaget efter samlingen af ​​PCBA. Hvorvidt fejlen skyldtes påvirkning af samleprocessen og materialer, der blev brugt i processen, kræver også en grundig undersøgelse af egenskaberne ved fejlområdet.

2. Røntgenfluoroskopi

For nogle dele, der ikke kan inspiceres af udseendet, såvel som indersiden af ​​printkortet gennem hullet og andre interne defekter, skal vi bruge røntgenfluoroskopisystem til at kontrollere. Røntgenfluoroskopisystem er brugen af ​​forskellig materialetykkelse eller forskellig materialetæthed ved røntgenhygroskopicitet eller transmission af forskellige principper til billeddannelse. Denne teknologi er mere brugt til at kontrollere placeringen af ​​defekter i PCBA loddemateriale, gennem huller og defekter i BGA- eller CSP -enheder med emballage med høj densitet. På nuværende tidspunkt kan opløsningen af ​​industrielt røntgenfluoroskopiudstyr nå op på mindre end en mikron og ændres fra todimensionalt til tredimensionelt billedudstyr. Der er endda femdimensionalt (5D) udstyr, der bruges til emballagekontrol, men dette 5D røntgenfluoroskopisystem er meget dyrt og har sjældent praktisk anvendelse i branchen.

3. Sektionsanalyse

Skive -analyse er processen med at opnå PCB -tværsnitsstruktur gennem prøvetagning, mosaik, skive, polering, korrosion, observation og en række metoder og trin. Rigelig information om mikrostrukturen i PCB (gennemgående hul, belægning osv.) Kan opnås ved skive -analyse, hvilket giver et godt grundlag for den næste kvalitetsforbedring. Denne metode er imidlertid destruktiv, når først skiven er udført, vil prøven uundgåeligt blive ødelagt; På samme tid er metoden til prøvekrav høj, prøveforberedelsestiden er også lang, behovet for uddannet teknisk personale at fuldføre. For detaljerede udskæringsprocedurer henvises til IPC-standarderne IPC-TM-650 2.1.1 og IPC-MS-810.

4. Scanning af akustisk mikroskop

På nuværende tidspunkt bruges c-mode ultralydsscanning akustisk mikroskop hovedsageligt til elektronisk emballage eller samlingsanalyse. Det gør brug af amplitude-, fase- og polaritetsændringer, der genereres ved refleksion af højfrekvent ultralyd på den diskontinuerlige grænseflade mellem materialer og billede, og dets scanningstilstand er at scanne informationen i XY-planet langs Z-aksen. Derfor kan scannende akustisk mikroskopi bruges til at opdage forskellige defekter, herunder revner, delaminering, inklusioner og hulrum, i komponenter, materialer og PCB og PCBA. Interne defekter i loddefuger kan også opdages direkte, hvis frekvensbredden på scanningsakustikken er tilstrækkelig. Af et typisk scanningsakustisk billede i farven rød advarsel nævnes der defekter, fordi en stor mængde plastemballagekomponenter, der bruges i SMT-processen, ved hjælp af en ledning ind i processen med blyfri teknologi, et stort antal fugtgenstrømningsfølsomme problemer, nemlig fugtabsorbering af pulverbelægningsindretninger vil være ved en højere temperatur, der strømmer tilbage til blyfri proces inden for eller substratlagets revnedannelse, Under den høje temperatur af blyfri proces vil almindeligt PCB ofte briste bordfænomen. På dette tidspunkt viser det scannende akustiske mikroskop sin særlige fordel ved ikke-destruktiv detektion af flerlags PCB med høj densitet. Den generelle åbenlyse sprængningsplade kan detekteres ved visuel inspektion.

5. Mikroinfrarød analyse

Mikro infrarød analyse er at infrarød spektroskopi kombineret med mikroskopanalysemetode, det bruger forskelligt materiale (hovedsageligt organisk stof) på princippet om infrarødt spektrumabsorption, analyse af sammensatte sammensætning af materialerne, kombineret med mikroskopet kan gøre synligt lys og infrarødt lys med lysbanen, så længe som under synsfeltet, kan lede efter analyse af organiske sporforurenende stoffer. I mangel af et mikroskop kan infrarød spektroskopi normalt kun analysere store prøver. I mange tilfælde kan sporforurening i elektronisk proces føre til dårlig svejsbarhed af PCB -pude eller blystift. Det kan forestilles, at det er svært at løse procesproblemet uden det matchende infrarøde spektrum af mikroskop. Hovedanvendelsen af ​​mikroskopisk infrarød analyse er at analysere de organiske forurenende stoffer på svejseoverfladen eller loddepletoverfladen og analysere årsagerne til korrosion eller dårlig lodningsevne.

6. Scanning elektronmikroskopi analyse

Scanning elektronmikroskop (SEM) er et af de mest nyttige elektronmikroskopiske billeddannelsessystemer i stor skala til fejlanalyse. Dets arbejdsprincip er at danne en elektronstråle med en diameter på titusindvis til tusinder af angstrom (A) ved at fokusere elektronstrålen udsendt fra katoden accelereret af anoden. Under handling af afbøjning af scanningsspolen, Elektronstrålen scanner overfladen af ​​prøvepunktet punkt for punkt i en bestemt tid og rumfølge. Højenergi-elektronstrålen bombarderer overfladen af ​​prøven og genererer en række oplysninger, som kan indsamles og forstærkes for at få forskellige tilsvarende grafik på skærmen. De ophidsede sekundære elektroner genereres inden for området 5 ~ 10nm på overfladen af ​​prøven. Derfor kan de sekundære elektroner bedre afspejle prøvens overfladetopografi, så de bruges mest til morfologisk observation. De ophidsede tilbagespredte elektroner genereres i intervallet 100 ~ 1000nm på overfladen af ​​prøven, og de udsender forskellige egenskaber med forskellen i atomets atomnummer. Derfor har det tilbagespredte elektronbillede morfologiske egenskaber og atomnummerdiskrimineringsevne, og derfor kan det tilbagespredte elektronbillede afspejle fordelingen af ​​kemiske elementer. Det nuværende scanningselektronmikroskop har været meget kraftfuldt, enhver fin struktur eller overfladeegenskaber kan forstørres til hundredtusinder af gange til observation og analyse.

I PCB- eller loddemetalleddsfejlanalyse bruges SEM hovedsageligt til analyse af fejlmekanismer, specifikt bruges til at observere overflademorfologistrukturen af ​​puden, loddemetalmetallografisk struktur, måling af intermetalliske forbindelser, loddbar belægningsanalyse og tin skal analyseres og målt. Forskelligt fra det optiske mikroskop producerer scanningselektronmikroskopet elektroniske billeder, så det har kun sort -hvide farver. Desuden er prøven af ​​scanningselektronmikroskopet påkrævet for at lede elektricitet, og ikke-lederen og en del af halvlederen skal sprøjtes med guld eller kulstof, ellers samles ladningen på overfladen af ​​prøven og påvirker prøveobservationen . Derudover er dybdeskarpheden af ​​scanningselektronmikroskopbilledet meget større end det for det optiske mikroskop, hvilket er en vigtig metode til analyse af den metallografiske struktur, mikroskopiske brud og tinhårhår.

7. Røntgen-energispektrumanalyse

Ovenstående scanningselektronmikroskopi er normalt udstyret med et røntgenenergispektrometer. Når højenergi-elektronstrålen rammer overfladen, bombarderes overfladematerialet af de indre elektroner i atomerne, ydre elektroner til lavenerginiveauovergang vil inspirere til karakteristisk røntgenstråle, atomens energiniveauforskel mellem forskellige elementer fra forskellige karakteristiske røntgenstråler er anderledes, derfor kan sende prøve af egenskaberne ved røntgen som kemisk sammensætningsanalyse. På samme tid kaldes de tilsvarende instrumenter henholdsvis spektrumdispersionsspektrometer (WDS for kort) og energidispersionsspektrometer (EDS for kort) i henhold til den karakteristiske bølgelængde eller karakteristiske energi ved røntgensignaldetektering. Spektrometerets opløsning er højere end energispektrometerets, og analysehastigheden for energispektrometeret er hurtigere end energispektrometerets. På grund af den høje hastighed og de lave omkostninger ved energispektrometre er den generelle SCANNING -elektronmikroskopi udstyret med energispektrometre.

Med elektronstrålens forskellige scanningsmetode kan energispektrometeret analysere overfladens punkt, linje og plan og indhente oplysninger om forskellige fordelinger af elementer.Punktanalyse giver alle elementer i et punkt; Linjeanalyse Én elementanalyse udføres på en bestemt linje hver gang, og linjefordelingen af ​​alle elementer opnås ved flere scanninger. Overfladeanalyse Analysen af ​​alle elementer i en given overflade. Det målte elementindhold er gennemsnittet af området af overflademålinger.

I analysen af ​​PCB bruges energidispersivt spektrometer hovedsageligt til sammensætningsanalyse af pudeoverflade og elementær analyse af forurenende stoffer på overfladen af ​​pude og blystift med dårlig lodningsevne. Energispektrometerets kvantitative analysenøjagtighed er begrænset, og indholdet på under 0.1% er generelt ikke let at opdage. Kombinationen af ​​energispektrum og SEM kan få information om overflademorfologi og sammensætning samtidigt, hvilket er grunden til, at de er meget udbredt.

8. Fotoelektronspektroskopi (XPS) analyse

Prøver ved røntgenbestråling, overfladen af ​​atomets indre skalelektroner vil flygte fra kernens binding og fast overfladedannelse, måle dens kinetiske energi Ex, de indre skalelektroner i atomet kan opnås bindingsenergien af Eb, Eb varierede fra forskellige elementer og forskellige elektronskaller, det er “fingeraftryk” for atomidentifikationsparametrene, dannelse af spektral linje er fotoelektronspektroskopi (XPS). XPS kan bruges til kvalitativ og kvantitativ analyse af elementer på lav overflade (flere nanometer) af prøveoverfladen. Desuden kan oplysninger om grundstoffers kemiske valenstilstande opnås ved kemiske skift af bindingsenergi. Det kan give oplysninger om bindingen mellem overfladelagets valenstilstand og de omgivende elementer. Den indfaldende stråle er røntgenfotonstråle, så isoleringsprøve-analyse kan udføres uden at skade den analyserede prøve hurtig multi-element analyse; Flerlag kan også analyseres i længderetningen ved argonionstripping (se sagen nedenfor) med langt større følsomhed end energispektrum (EDS). XPS bruges hovedsageligt til analyse af PCB -belægningskvalitetsanalyse, forureningsanalyse og oxidationsgradanalyse for at bestemme den dybe årsag til dårlig svejseevne.

9. Differentiel scanning Calorim-etry

En metode til måling af forskellen i effektindgang mellem et stof og et referencestof som funktion af temperatur (eller tid) under programmeret temperaturkontrol. DSC er udstyret med to grupper af kompensationsvarmetråd under prøve- og referencebeholderen, når prøven i opvarmningsprocessen på grund af den termiske effekt og referencetemperaturforskellen δ T, gennem differentialvarmeforstærkerkredsløbet og differentialvarme -kompensationsforstærkeren, således at strømmen, der strømmer ind i kompensationsvarmetråden, ændres.

Temperaturforskellen δ T forsvinder, og forholdet mellem forskellen i termisk effekt af de to elektrisk kompenserede prøver og referencematerialet med temperatur (eller tid) registreres. Ifølge dette forhold kan materialets fysikokemiske og termodynamiske egenskaber studeres og analyseres. DSC bruges i vid udstrækning i PCB -analyse, men bruges hovedsageligt til at måle hærdningsgraden af ​​forskellige polymermaterialer, der anvendes i PCB- og glastilstandstransformationstemperatur, disse to parametre bestemmer pålideligheden af ​​PCB i den efterfølgende proces.

10. Termomekanisk analysator (TMA)

Termisk mekanisk analyse bruges til at måle deformationsegenskaberne for faste stoffer, væsker og geler under termiske eller mekaniske kræfter under programmeret temperaturkontrol. Almindeligt anvendte belastningsmetoder inkluderer komprimering, stiftindsættelse, strækning, bøjning osv. Testsonde består af fastgjort på udliggerbjælken og spiralfjederstøtte gennem motoren af ​​den påførte belastning, når prøvens deformation opstår, differentialtransformator til at detektere ændringen og sammen med databehandlingen, såsom temperatur, spænding og belastning efter materialet kan opnås under de ubetydelige belastningsdeformationsforhold med temperatur (eller tid). I henhold til forholdet mellem deformation og temperatur (eller tid) kan materialers fysisk -kemiske og termodynamiske egenskaber studeres og analyseres. TMA bruges meget i PCB -analyse og bruges hovedsageligt til måling af de to mest kritiske parametre for PCB: lineær ekspansionskoefficient og glasovergangstemperatur. PCB med for stor ekspansionskoefficient vil ofte føre til brud på metalliserede huller efter svejsning og samling.