વિવિધ ઘટકોના વાહક અને સર્કિટ સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશનના હબ તરીકે, પીસીબી ઇલેક્ટ્રોનિક માહિતી ઉત્પાદનોનો સૌથી મહત્વપૂર્ણ અને મુખ્ય ભાગ બની ગયો છે, તેની ગુણવત્તા અને વિશ્વસનીયતા સ્તર સમગ્ર સાધનોની ગુણવત્તા અને વિશ્વસનીયતા નક્કી કરે છે. જો કે, ખર્ચ અને તકનીકી કારણોસર, પીસીબી ઉત્પાદન અને એપ્લિકેશનમાં ઘણી નિષ્ફળતા સમસ્યાઓ છે.

આ પ્રકારની નિષ્ફળતાની સમસ્યા માટે, આપણે ઉત્પાદનમાં પીસીબીની ગુણવત્તા અને વિશ્વસનીયતા સ્તરને સુનિશ્ચિત કરવા માટે કેટલીક સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી નિષ્ફળતા વિશ્લેષણ તકનીકોનો ઉપયોગ કરવાની જરૂર છે. આ પેપર સંદર્ભ માટે દસ નિષ્ફળતા વિશ્લેષણ તકનીકોનો સારાંશ આપે છે.

PCB નિષ્ફળતાનું મિકેનિઝમ અને કારણ વિશ્લેષણ

1. દ્રશ્ય નિરીક્ષણ

દેખાવ નિરીક્ષણ પીસીબીના દેખાવને તપાસવા અને નિષ્ફળ ભાગો અને સંબંધિત ભૌતિક પુરાવા શોધવા માટે કેટલાક સરળ સાધનો, જેમ કે સ્ટીરિયોસ્કોપિક માઇક્રોસ્કોપ, મેટાલોગ્રાફિક માઇક્રોસ્કોપ અથવા તો મેગ્નિફાઇંગ ગ્લાસનું દૃષ્ટિની નિરીક્ષણ અથવા ઉપયોગ કરવાનું છે. મુખ્ય કાર્ય નિષ્ફળતા શોધવાનું છે અને પ્રાથમિક રીતે પીસીબીના નિષ્ફળતા મોડનો ન્યાય કરવો. દેખાવ નિરીક્ષણ મુખ્યત્વે પીસીબી પ્રદૂષણ, કાટ, બોર્ડ વિસ્ફોટનું સ્થાન, સર્કિટ વાયરિંગ અને નિષ્ફળતાની નિયમિતતા, જો તે બેચ અથવા વ્યક્તિગત હોય, તે હંમેશા ચોક્કસ વિસ્તારમાં કેન્દ્રિત હોય, વગેરે તપાસે છે. 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. એક્સ-રે ફ્લોરોસ્કોપી

કેટલાક ભાગો કે જે દેખાવ દ્વારા નિરીક્ષણ કરી શકાતા નથી, તેમજ પીસીબીની અંદર છિદ્ર અને અન્ય આંતરિક ખામીઓ દ્વારા, આપણે તપાસવા માટે એક્સ-રે ફ્લોરોસ્કોપી સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરવો પડશે. એક્સ-રે ફ્લોરોસ્કોપી સિસ્ટમ એ વિવિધ સામગ્રીની જાડાઈ અથવા એક્સ-રે હાઇગ્રોસ્કોપીસીટીની વિવિધ સામગ્રી ઘનતા અથવા ઇમેજિંગમાં વિવિધ સિદ્ધાંતોના પ્રસારણનો ઉપયોગ છે. આ ટેકનોલોજીનો વધુ ઉપયોગ પીસીબીએ સોલ્ડર સાંધામાં ખામીના સ્થાનને તપાસવા માટે, ઉચ્ચ ઘનતાવાળા પેકેજિંગવાળા બીજીએ અથવા સીએસપી ઉપકરણોમાં છિદ્ર ખામીઓ અને ખામીઓ દ્વારા થાય છે. 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. વિભાગ વિશ્લેષણ

સ્લાઇસ વિશ્લેષણ એ નમૂના, મોઝેક, સ્લાઇસ, પોલિશિંગ, કાટ, નિરીક્ષણ અને શ્રેણીબદ્ધ પદ્ધતિઓ અને પગલાં દ્વારા પીસીબી ક્રોસ સેક્શન માળખું મેળવવાની પ્રક્રિયા છે. પીસીબીના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર (છિદ્ર, કોટિંગ, વગેરે દ્વારા) વિશે વિપુલ માહિતી સ્લાઇસ વિશ્લેષણ દ્વારા મેળવી શકાય છે, જે આગામી ગુણવત્તા સુધારણા માટે સારો આધાર પૂરો પાડે છે. However, this method is destructive, once the slice is carried out, the sample will inevitably be destroyed; તે જ સમયે, નમૂનાની જરૂરિયાતોની પદ્ધતિ highંચી છે, નમૂનાની તૈયારીનો સમય પણ લાંબો છે, તાલીમબદ્ધ તકનીકી કર્મચારીઓની જરૂરિયાત પૂર્ણ કરવી. For detailed slicing procedures, please refer to IPC standards IPC-TM-650 2.1.1 and IPC-MS-810.

4. એકોસ્ટિક માઇક્રોસ્કોપ સ્કેન કરી રહ્યું છે

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. આ બિંદુએ, સ્કેનિંગ એકોસ્ટિક માઇક્રોસ્કોપ મલ્ટિ-લેયર હાઇ-ડેન્સિટી પીસીબીની બિન-વિનાશક શોધમાં તેનો વિશેષ ફાયદો દર્શાવે છે. The general obvious bursting plate can be detected by visual inspection.

5. માઇક્રોઇન્ફ્રેડ વિશ્લેષણ

માઇક્રો ઇન્ફ્રારેડ વિશ્લેષણ માઇક્રોસ્કોપ વિશ્લેષણ પદ્ધતિ સાથે સંયુક્ત ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી છે, તે ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રમ શોષણના સિદ્ધાંત પર વિવિધ સામગ્રી (મુખ્યત્વે કાર્બનિક પદાર્થ) નો ઉપયોગ કરે છે, સામગ્રીની સંયોજન રચનાનું વિશ્લેષણ કરે છે, માઇક્રોસ્કોપ સાથે જોડીને દૃશ્યમાન પ્રકાશ અને ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશ બનાવી શકે છે. પ્રકાશ માર્ગ સાથે, જ્યાં સુધી દ્રશ્ય ક્ષેત્ર હેઠળ, ટ્રેસ કાર્બનિક પ્રદૂષકોનું વિશ્લેષણ શોધી શકે છે. માઇક્રોસ્કોપની ગેરહાજરીમાં, ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી સામાન્ય રીતે માત્ર મોટા નમૂનાઓનું વિશ્લેષણ કરી શકે છે. 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. ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી વિશ્લેષણ સ્કેન કરી રહ્યું છે

સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ (SEM) નિષ્ફળતા વિશ્લેષણ માટે સૌથી ઉપયોગી મોટા પાયે ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપિક ઇમેજિંગ સિસ્ટમોમાંની એક છે. તેના કાર્યનો સિદ્ધાંત એનોડ દ્વારા વેગ પામેલા કેથોડમાંથી ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોન બીમને કેન્દ્રિત કરીને દસથી હજારો એંગસ્ટ્રોમ (A) ના વ્યાસ સાથે ઇલેક્ટ્રોન બીમ બનાવવાનો છે. સ્કેનિંગ કોઇલના વિકૃતિની ક્રિયા હેઠળ, ઇલેક્ટ્રોન બીમ ચોક્કસ સમય અને અવકાશ ક્રમમાં બિંદુ દ્વારા નમૂના બિંદુની સપાટીને સ્કેન કરે છે. ઉચ્ચ-electર્જા ઇલેક્ટ્રોન બીમ નમૂનાની સપાટી પર બોમ્બમારો કરે છે અને વિવિધ પ્રકારની માહિતી પેદા કરે છે, જે ડિસ્પ્લે સ્ક્રીન પર વિવિધ અનુરૂપ ગ્રાફિક્સ મેળવવા માટે એકત્રિત અને વિસ્તૃત કરી શકાય છે. 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. ઉત્તેજિત બેકસ્કેટર્ડ ઇલેક્ટ્રોન નમૂનાની સપાટી પર 100 ~ 1000nm ની રેન્જમાં ઉત્પન્ન થાય છે, અને તે પદાર્થની અણુ સંખ્યાના તફાવત સાથે વિવિધ લાક્ષણિકતાઓ બહાર કાે છે. તેથી, બેકસ્કેટેડ ઇલેક્ટ્રોન ઇમેજ મોર્ફોલોજિક લાક્ષણિકતાઓ અને અણુ સંખ્યા ભેદભાવ ક્ષમતા ધરાવે છે, અને તેથી, બેકસ્કેટેડ ઇલેક્ટ્રોન ઇમેજ રાસાયણિક તત્વોના વિતરણને પ્રતિબિંબિત કરી શકે છે. હાલની સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ ખૂબ જ શક્તિશાળી છે, કોઈપણ સુંદર માળખું અથવા સપાટીની લાક્ષણિકતાઓને નિરીક્ષણ અને વિશ્લેષણ માટે હજારો વખત વધારી શકાય છે.

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. આ ઉપરાંત, સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ ઇમેજના ક્ષેત્રની depthંડાઈ ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ કરતા ઘણી મોટી છે, જે મેટાલોગ્રાફિક સ્ટ્રક્ચર, માઇક્રોસ્કોપિક ફ્રેક્ચર અને ટીન વ્હિસ્કર્સના વિશ્લેષણ માટે એક મહત્વપૂર્ણ પદ્ધતિ છે.

7. X-ray energy spectrum analysis

ઉપર જણાવેલ સ્કેનીંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી સામાન્ય રીતે એક્સ-રે એનર્જી સ્પેક્ટ્રોમીટરથી સજ્જ છે. 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. તે જ સમયે, એક્સ-રે સિગ્નલ ડિટેક્શનની લાક્ષણિક તરંગલંબાઇ અથવા લાક્ષણિકતા energyર્જા અનુસાર અનુરૂપ સાધનોને અનુક્રમે સ્પેક્ટ્રમ ડિસ્પર્શન સ્પેક્ટ્રોમીટર (ટૂંકા માટે ડબ્લ્યુડીએસ) અને એનર્જી ડિસ્પર્સિયન સ્પેક્ટ્રોમીટર (ટૂંકા માટે ઇડીએસ) કહેવામાં આવે છે. સ્પેક્ટ્રોમીટરનું રિઝોલ્યુશન એનર્જી સ્પેક્ટ્રોમીટર કરતા વધારે છે, અને એનર્જી સ્પેક્ટ્રોમીટરની વિશ્લેષણ ઝડપ એનર્જી સ્પેક્ટ્રોમીટર કરતા વધુ ઝડપી છે. Speedર્જા સ્પેક્ટ્રોમીટરની speedંચી ઝડપ અને ઓછી કિંમતને કારણે, સામાન્ય સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી energyર્જા સ્પેક્ટ્રોમીટરથી સજ્જ છે.

ઇલેક્ટ્રોન બીમના વિવિધ સ્કેનિંગ મોડ સાથે, એનર્જી સ્પેક્ટ્રોમીટર સપાટીના બિંદુ, રેખા અને પ્લેનનું વિશ્લેષણ કરી શકે છે અને તત્વોના વિવિધ વિતરણની માહિતી મેળવી શકે છે.Point analysis yields all elements of a point; રેખા વિશ્લેષણ એક તત્વ વિશ્લેષણ દરેક વખતે ચોક્કસ રેખા પર કરવામાં આવે છે, અને તમામ તત્વોની રેખા વિતરણ બહુવિધ સ્કેનિંગ દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. સપાટી વિશ્લેષણ આપેલ સપાટીના તમામ તત્વોનું વિશ્લેષણ. માપેલા તત્વની સામગ્રી સપાટી માપનની શ્રેણીની સરેરાશ છે.

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. Energyર્જા સ્પેક્ટ્રોમીટરની માત્રાત્મક વિશ્લેષણ ચોકસાઈ મર્યાદિત છે, અને 0.1% કરતા ઓછી સામગ્રી સામાન્ય રીતે શોધવામાં સરળ નથી. એનર્જી સ્પેક્ટ્રમ અને SEM નું સંયોજન સપાટી મોર્ફોલોજી અને રચનાની માહિતી એક સાથે મેળવી શકે છે, જેના કારણે તેનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે.

8. ફોટોઇલેક્ટ્રોન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (એક્સપીએસ) વિશ્લેષણ

એક્સ રે ઇરેડિયેશન દ્વારા નમૂનાઓ, અણુના આંતરિક શેલ ઇલેક્ટ્રોનની સપાટી ન્યુક્લિયસના બંધનમાંથી છટકી જશે અને ઘન સપાટી રચશે, તેની ગતિ energyર્જાને માપે છે, અણુના આંતરિક શેલ ઇલેક્ટ્રોન બંધનકર્તા energyર્જા મેળવી શકે છે Eb, Eb વિવિધ તત્વો અને વિવિધ ઇલેક્ટ્રોન શેલથી ભિન્ન છે, તે અણુ ઓળખ પરિમાણોની “ફિંગરપ્રિન્ટ્સ” છે, સ્પેક્ટ્રલ લાઇનની રચના ફોટોઇલેક્ટ્રોન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (XPS) છે. XPS નો ઉપયોગ નમૂના સપાટીની છીછરી સપાટી (કેટલાક નેનોમીટર) પર તત્વોના ગુણાત્મક અને માત્રાત્મક વિશ્લેષણ માટે થઈ શકે છે. વધુમાં, બંધનકર્તા ઉર્જાના રાસાયણિક પાળીમાંથી તત્વોના રાસાયણિક સંયોજન અવસ્થાઓ વિશે માહિતી મેળવી શકાય છે. તે સપાટીના સ્તરની સુસંગતતા સ્થિતિ અને આસપાસના તત્વો વચ્ચેના બંધનની માહિતી આપી શકે છે. 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; Iર્જા સ્પેક્ટ્રમ (EDS) કરતા ઘણી વધારે સંવેદનશીલતા સાથે આર્ગોન આયન સ્ટ્રીપિંગ (નીચેનો કેસ જુઓ) દ્વારા મલ્ટિલેયર્સનું રેખાંશિક રીતે વિશ્લેષણ કરી શકાય છે. XPS નો ઉપયોગ મુખ્યત્વે PCB કોટિંગ ગુણવત્તા વિશ્લેષણ, પ્રદૂષણ વિશ્લેષણ અને ઓક્સિડેશન ડિગ્રી વિશ્લેષણના વિશ્લેષણમાં થાય છે, જેથી નબળી વેલ્ડેબિલિટીના deepંડા કારણ નક્કી કરી શકાય.

9. Differential Scanning Calorim-etry

પ્રોગ્રામ કરેલ તાપમાન નિયંત્રણ હેઠળ તાપમાન (અથવા સમય) ના કાર્ય તરીકે પદાર્થ અને સંદર્ભ પદાર્થ વચ્ચેના પાવર ઇનપુટમાં તફાવતને માપવાની પદ્ધતિ. 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)

થર્મલ યાંત્રિક વિશ્લેષણનો ઉપયોગ પ્રોગ્રામ કરેલ તાપમાન નિયંત્રણ હેઠળ થર્મલ અથવા યાંત્રિક દળો હેઠળ ઘન, પ્રવાહી અને જેલ્સના વિરૂપતા ગુણધર્મોને માપવા માટે થાય છે. સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી લોડ પદ્ધતિઓમાં કમ્પ્રેશન, પિન ઇન્સ્રેશન, સ્ટ્રેચિંગ, બેન્ડિંગ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. ટેસ્ટ પ્રોબમાં કેન્ટિલીવર બીમ અને હેલિકલ સ્પ્રિંગ સપોર્ટ પર નિશ્ચિત હોય છે, જ્યારે લાગુ લોડની મોટર દ્વારા, જ્યારે નમૂનાની વિરૂપતા થાય છે, પરિવર્તન શોધવા માટે વિભેદક ટ્રાન્સફોર્મર, અને ડેટા પ્રોસેસિંગ સાથે, જેમ કે તાપમાન, તણાવ અને તાણ પછી તાપમાન (અથવા સમય) સાથે નજીવા લોડ વિકૃતિ સંબંધો હેઠળ સામગ્રી મેળવી શકાય છે. વિરૂપતા અને તાપમાન (અથવા સમય) વચ્ચેના સંબંધ અનુસાર, સામગ્રીના ભૌતિક -રાસાયણિક અને થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ અને વિશ્લેષણ કરી શકાય છે. પીસીબી વિશ્લેષણમાં ટીએમએનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે અને મુખ્યત્વે પીસીબીના બે સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિમાણોને માપવા માટે વપરાય છે: રેખીય વિસ્તરણ ગુણાંક અને કાચ સંક્રમણ તાપમાન. ખૂબ મોટા વિસ્તરણ ગુણાંક સાથે પીસીબી ઘણીવાર વેલ્ડીંગ અને એસેમ્બલી પછી મેટાલાઇઝ્ડ છિદ્રોના ફ્રેક્ચર નિષ્ફળતા તરફ દોરી જશે.