Erinevate komponentide kandjana ja vooluahela signaali edastamise jaoturina, PCB on muutunud elektroonilise teabe toodete kõige olulisemaks ja olulisemaks osaks, selle kvaliteet ja töökindluse tase määravad kogu seadme kvaliteedi ja töökindluse. Kuid kulude ja tehniliste põhjuste tõttu on trükkplaatide tootmisel ja kasutamisel palju probleeme.

Sellise tõrkeprobleemi puhul peame tootmisel kasutama PCB kvaliteedi ja töökindluse tagamiseks mõnda levinumat tõrkeanalüüsi tehnikat. Käesolevas dokumendis võetakse kokku kümme tõrkeanalüüsi tehnikat.

PCB rikke mehhanism ja põhjuste analüüs

1. Visuaalne kontroll

Välimuse kontrollimine on PCB välimuse kontrollimiseks ning ebaõnnestunud osade ja asjakohaste asitõendite leidmiseks visuaalselt kontrollida või kasutada mõnda lihtsat instrumenti, näiteks stereoskoopilist mikroskoopi, metallograafilist mikroskoopi või isegi suurendusklaasi. Põhifunktsioon on rikke leidmine ja PCB rikkerežiimi esialgne hindamine. Välimuse kontrollimisel kontrollitakse peamiselt trükkplaatide reostust, korrosiooni, plaadi plahvatuse asukohta, vooluahela juhtmestikku ja rikke korrapärasust, kui see on partii või üksik, kas see on alati kontsentreeritud teatud piirkonda jne. 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. Röntgenfluoroskoopia

Mõnede osade puhul, mida ei saa välimuse järgi kontrollida, samuti PCB sisemust läbi ava ja muude sisemiste defektide, peame kontrollimiseks kasutama röntgenfluoroskoopia süsteemi. Röntgenfluoroskoopiasüsteem on erineva materjali paksuse või erineva materjali tiheduse kasutamine röntgenikiirguse hügroskoopsuses või erinevate põhimõtete läbivus pildistamisel. Seda tehnoloogiat kasutatakse rohkem PCBA jooteühenduste defektide asukoha kontrollimiseks, läbi aukude ja suure tihedusega pakendiga BGA- või CSP -seadmete defektide. 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. Sektsiooni analüüs

Viilude analüüs on PCB ristlõike struktuuri saamise protsess proovide võtmise, mosaiigi, viilude, poleerimise, korrosiooni, vaatluse ja mitmete meetodite ja sammude abil. 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; Samal ajal on proovinõuete meetod kõrge, proovide ettevalmistamise aeg on samuti pikk, vajadus koolitatud tehnilise personali järele. For detailed slicing procedures, please refer to IPC standards IPC-TM-650 2.1.1 and IPC-MS-810.

4. Skaneeriv akustiline mikroskoop

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. Siinkohal näitab skaneeriv akustiline mikroskoop oma erilist eelist mitmekihiliste suure tihedusega PCBde mittepurustavas avastamises. The general obvious bursting plate can be detected by visual inspection.

5. Mikroinfrapuna analüüs

Mikro -infrapuna -analüüs on infrapunaspektroskoopia koos mikroskoobi analüüsimeetodiga, see kasutab erinevat materjali (peamiselt orgaanilist ainet) infrapunaspektri neeldumise põhimõttel, materjalide ühendkoostise analüüsimine koos mikroskoobiga võib muuta nähtava valguse ja infrapunavalguse valguse teega, nii kaua kui nägemisvälja all, saab otsida orgaaniliste saasteainete jälgede analüüsi. Mikroskoobi puudumisel saab infrapunaspektroskoopia abil analüüsida tavaliselt ainult suuri proove. 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. Skaneeriva elektronmikroskoopia analüüs

Skaneeriv elektronmikroskoop (SEM) on rikkeanalüüsi jaoks üks kõige kasulikumaid suuremahulisi elektronmikroskoopilisi pildisüsteeme. Selle tööpõhimõte on moodustada elektronkiir, mille läbimõõt on kümneid kuni tuhandeid angströme (A), fokuseerides anoodi poolt kiirendatud katoodist eralduvat elektronkiirt. Skaneerimismähise läbipainde toimel Elektronkiir skaneerib proovi pinda punkt -punkti haaval teatud aja- ja ruumijärjekorras. Suure energiaga elektronkiir pommitab proovi pinda ja genereerib mitmesugust teavet, mida saab koguda ja võimendada, et saada ekraanile vastav vastav graafika. 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. Ergastatud tagasihajutatud elektronid tekivad proovi pinnal vahemikus 100–1000 nm ning need kiirgavad erinevaid omadusi koos aine aatomnumbri erinevusega. Seetõttu on tagasi hajutatud elektronpildil morfoloogilised omadused ja aatomnumbri eristamise võime ning seetõttu võib tagasihajutatud elektronpilt peegeldada keemiliste elementide jaotust. Praegune skaneeriv elektronmikroskoop on olnud väga võimas, kõiki peeneid struktuure või pinnaomadusi saab vaatlemiseks ja analüüsimiseks suurendada sadu tuhandeid kordi.

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. Lisaks on skaneeriva elektronmikroskoobi kujutise teravussügavus palju suurem kui optilisel mikroskoobil, mis on oluline meetod metallograafilise struktuuri, mikroskoopilise murdumise ja tina vurrude analüüsimiseks.

7. X-ray energy spectrum analysis

Eespool nimetatud skaneeriv elektronmikroskoopia on tavaliselt varustatud röntgenikiirguse spektromeetriga. 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. Samal ajal nimetatakse vastavaid instrumente vastavalt spektri dispersioonispektromeetriks (lühidalt WDS) ja energia dispersioonispektromeetriks (lühidalt EDS) vastavalt röntgenisignaali tuvastamise iseloomulikule lainepikkusele või iseloomulikule energiale. Spektromeetri eraldusvõime on kõrgem kui energiaspektromeetril ja energiaspektromeetri analüüsikiirus on kiirem kui energiaspektromeetril. Energiaspektromeetrite kiire ja madala hinna tõttu on üldine SCANNING elektronmikroskoopia varustatud energiaspektromeetritega.

Elektronkiire erineva skaneerimisrežiimi abil saab energiaspektromeeter analüüsida pinna punkti, joont ja tasapinda ning saada teavet elementide erineva jaotuse kohta.Point analysis yields all elements of a point; Jooneanalüüs Üks elementide analüüs tehakse iga kord kindlal real ja kõigi elementide joonjaotus saadakse mitmekordse skaneerimisega. Pinnaanalüüs Antud pinna kõigi elementide analüüs. Mõõdetud elemendi sisaldus on pinna mõõtmiste vahemiku keskmine.

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. Energiaspektromeetri kvantitatiivse analüüsi täpsus on piiratud ja alla 0.1% sisaldust ei ole üldiselt lihtne tuvastada. Energiaspektri ja SEM -i kombinatsioon võib saada teavet pinna morfoloogia ja koostise kohta üheaegselt, mistõttu neid laialdaselt kasutatakse.

8. Fotoelektron -spektroskoopia (XPS) analüüs

Proovid röntgenkiirgusega, aatomi sisemise kesta elektronide pind pääseb tuuma sidemest ja moodustub tahke pind, mõõtes selle kineetilist energiat Ex, saab aatomi sisemise kesta elektronid saada Eb, Eb varieerusid erinevatest elementidest ja erinevatest elektronkestadest, see on aatomi identifitseerimisparameetrite “sõrmejäljed”, spektrijoone moodustamine on fotoelektron -spektroskoopia (XPS). XPS -i saab kasutada proovi pinna madalal (mitu nanomeetrit) pinna elementide kvalitatiivseks ja kvantitatiivseks analüüsiks. Lisaks saab teavet elementide keemilise valentsuse olekute kohta sidumisenergia keemilistest nihkedest. See võib anda teavet pinnakihi valentsuse ja ümbritsevate elementide vahelise sideme kohta. 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; Mitmekihilisi elemente saab pikisuunas analüüsida ka argoonioonide eemaldamisega (vt juhtumit allpool), mille tundlikkus on palju suurem kui energiaspektril (EDS). XPS -i kasutatakse peamiselt PCB -katete kvaliteedi analüüsi, reostuse analüüsi ja oksüdatsiooniaste analüüsi tegemisel, et teha kindlaks kehvade keevitatavuste sügav põhjus.

9. Differential Scanning Calorim-etry

Meetod aine ja võrdlusaine sisendvõimsuse erinevuse mõõtmiseks temperatuuri (või aja) funktsioonina programmeeritud temperatuuri juhtimisel. 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)

Termilist mehaanilist analüüsi kasutatakse tahkete ainete, vedelike ja geelide deformatsiooniliste omaduste mõõtmiseks termiliste või mehaaniliste jõudude all programmeeritud temperatuuri juhtimisel. Tavaliselt kasutatavad koormusmeetodid hõlmavad kokkusurumist, tihvti sisestamist, venitamist, painutamist jne. Katsesond kinnitatakse konsooli talale ja spiraalsele vedrutoele, rakendatava koormuse mootori kaudu, proovi deformatsiooni korral, diferentsiaaltrafost, mis tuvastab muutuse, ja koos andmetöötlusega, nagu temperatuur, pinge ja pinge pärast materjali on võimalik saada ebaolulise koormuse deformatsioonisuhte all temperatuurile (või ajale). Vastavalt deformatsiooni ja temperatuuri (või aja) seosele saab uurida ja analüüsida materjalide füüsikalis -keemilisi ja termodünaamilisi omadusi. TMA -d kasutatakse laialdaselt PCB analüüsis ja seda kasutatakse peamiselt PCB kahe kõige kriitilisema parameetri mõõtmiseks: lineaarne paisumistegur ja klaasistumistemperatuur. Liiga suure paisumisteguriga trükkplaat põhjustab pärast keevitamist ja kokkupanekut sageli metalliseeritud aukude purunemist.