Különféle alkatrészek hordozójaként és az áramkör jelátvitelének központjaként, PCB az elektronikus információs termékek legfontosabb és legfontosabb részévé vált, minőségi és megbízhatósági szintje meghatározza az egész berendezés minőségét és megbízhatóságát. Költség és technikai okok miatt azonban rengeteg hibaprobléma merül fel a NYÁK gyártásában és alkalmazásában.

Az ilyen jellegű hibaproblémákhoz néhány általánosan használt hibaelemzési technikát kell használnunk, hogy biztosítsuk a gyártás során a PCB minőségét és megbízhatóságát. Ez a cikk tíz hibaelemzési technikát foglal össze referenciaként.

A PCB meghibásodásának mechanizmusa és okainak elemzése

1. Szemrevételezéses ellenőrzés

A megjelenés ellenőrzése néhány egyszerű műszer, például sztereoszkópos mikroszkóp, metallográfiai mikroszkóp vagy akár nagyító vizuális ellenőrzését vagy használatát jelenti a PCB megjelenésének ellenőrzésére, valamint a meghibásodott alkatrészek és a tárgyi bizonyítékok megtalálására. A fő funkció a hiba megtalálása és a PCB hibamódjának előzetes megítélése. A megjelenés ellenőrzése elsősorban a NYÁK -szennyeződést, a korróziót, a tábla robbanásának helyét, az áramköri huzalozást és a meghibásodás szabályszerűségét ellenőrzi, ha kötegelt vagy egyedi, hogy mindig egy bizonyos területre koncentrálódik -e stb. Ezenkívül sok PCBS hibáját fedezték fel a PCBA összeszerelése után. Az, hogy a meghibásodást az összeszerelési folyamat és a folyamatban felhasznált anyagok hatása okozta -e, szintén meg kell vizsgálni a meghibásodási terület jellemzőit.

2. Röntgen fluoroszkópia

Bizonyos alkatrészek esetében, amelyeket a megjelenés nem tud ellenőrizni, valamint a NYÁK belsejében lévő lyukon és egyéb belső hibákon, röntgenfluoroszkópiai rendszert kell használnunk az ellenőrzéshez. A röntgen-fluoroszkópia rendszer a különböző anyagvastagságú vagy eltérő anyagsűrűségű röntgen-higroszkóposság vagy a képalkotás különböző elveinek áteresztése. Ezt a technológiát inkább a PCBA forrasztási kötések hibáinak helyének ellenőrzésére használják, lyukhibák és nagy sűrűségű csomagolású BGA vagy CSP eszközök hibái révén. Jelenleg az ipari röntgen-fluoroszkópos berendezések felbontása elérheti egy mikronnál is kevesebbet, és a kétdimenziós képalkotóról háromdimenziós képalkotó berendezésre változik. Még ötdimenziós (5D) berendezéseket is használnak a csomagolás ellenőrzéséhez, de ez az 5D röntgen-fluoroszkópia rendszer nagyon drága, és ritkán van gyakorlati alkalmazása az iparban.

3. Szekcióelemzés

A szeletanalízis a PCB keresztmetszet szerkezetének megszerzése, mintavétel, mozaik, szelet, polírozás, korrózió, megfigyelés, valamint számos módszer és lépés segítségével. A PCB mikrostruktúrájáról (lyukon, bevonaton stb.) Bőséges információ nyerhető szeletelemzéssel, amely jó alapot nyújt a következő minőségjavításhoz. Ez a módszer azonban romboló, a szelet elvégzése után a minta elkerülhetetlenül megsemmisül; Ugyanakkor a mintakövetelmények módszere magas, a mintaelőkészítési idő is hosszú, képzett műszaki személyzet szükséges. For detailed slicing procedures, please refer to IPC standards IPC-TM-650 2.1.1 and IPC-MS-810.

4. Pásztázó akusztikus mikroszkóp

Jelenleg a c-módú ultrahangos pásztázó akusztikus mikroszkópot elsősorban elektronikus csomagolásra vagy összeszerelési elemzésre használják. Kihasználja az amplitúdó-, fázis- és polaritásváltozásokat, amelyeket a nagyfrekvenciás ultrahang tükröződése okoz az anyagok és a képek közötti interfész interfészen, és szkennelési módja az XY-síkban lévő információk beolvasása a Z-tengely mentén. Ezért a pásztázó akusztikus mikroszkóp segítségével felismerhetők az alkatrészek, anyagok, valamint a PCB és a PCBA különböző hibái, beleértve a repedéseket, leválásokat, zárványokat és üregeket. A forrasztási kötések belső hibái közvetlenül is kimutathatók, ha a pásztázó akusztika frekvenciaszélessége elegendő. Egy tipikus pásztázó akusztikus kép piros színű riasztás esetén az említett hibák azért léteznek, mert az SMT-folyamatban nagy mennyiségű műanyag csomagolóanyagot használnak, az ólommentes technológia folyamatába vezetve, számos nedvesség-visszaáramlásra érzékeny probléma, nevezetesen a a porbevonó eszközök nedvesség felszívódása magasabb hőmérsékleten történik, az ólommentes visszaáramlás folyamata a szubsztrátréteg repedésén vagy a szubsztrát réteg repedésén belül jelentkezik, Az ólommentes folyamat magas hőmérséklete alatt a közönséges NYÁK gyakran megreped. Ezen a ponton a pásztázó akusztikus mikroszkóp megmutatja különleges előnyét a többrétegű, nagy sűrűségű PCB roncsolásmentes észlelésében. Az általános nyilvánvaló repedéslemez vizuális ellenőrzéssel észlelhető.

5. Mikroinfravörös elemzés

A mikro -infravörös analízis az infravörös spektroszkópia és a mikroszkóp elemzési módszer kombinációja, amely különböző anyagokat (főleg szerves anyagokat) használ az infravörös spektrum elnyelésének elvén, az anyagok összetett összetételének elemzése, a mikroszkóppal együtt látható fényt és infravörös fényt hozhat létre a fény útjával, amíg a látómező alatt keresheti a szerves szennyező anyagok nyomának elemzését. Mikroszkóp hiányában az infravörös spektroszkópia általában csak nagy mintákat képes elemezni. 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. A mikroszkopikus infravörös analízis fő felhasználási területe a hegesztőfelületen vagy a forrasztási pont felületén található szerves szennyező anyagok elemzése, valamint a korrózió vagy a rossz forraszthatóság okai.

6. Pásztázó elektronmikroszkópos elemzés

A pásztázó elektronmikroszkóp (SEM) az egyik leghasznosabb nagyméretű elektronmikroszkópos képalkotó rendszer a hibaelemzéshez. Működési elve, hogy az anód által felgyorsított katódból kibocsátott elektronnyaláb fókuszálásával elektron -nyalábot alakítson ki, amelynek átmérője több tízezer angström (A). A lapolvasó tekercs elhajlása hatására, Az elektronnyaláb egy bizonyos idő- és térbeli sorrendben pontról pontra pásztázza a minta felületét. A nagy energiájú elektronnyaláb bombázza a minta felületét, és sokféle információt generál, amelyeket összegyűjtve és erősítve különböző megfelelő grafikákat kaphat a kijelzőn. A gerjesztett másodlagos elektronok a minta felületén 5-10 nm tartományban keletkeznek. Ezért a másodlagos elektronok jobban tükrözik a minta felületi topográfiáját, ezért leggyakrabban morfológiai megfigyelésre használják őket. A gerjesztett visszaszórt elektronok a minta felületén 100–1000 nm tartományban keletkeznek, és különböző jellemzőket bocsátanak ki az anyag atomszámának különbségével. Ezért a visszaszórt elektronkép morfológiai jellemzőkkel és atomszám -megkülönböztető képességgel rendelkezik, ezért a visszaszórt elektronkép a kémiai elemek eloszlását tükrözheti. A jelenlegi pásztázó elektronmikroszkóp nagyon erőteljes volt, bármilyen finom szerkezet vagy felületi tulajdonság több százezer alkalommal felnagyítható megfigyelésre és elemzésre.

A PCB vagy forrasztott kötés meghibásodásának elemzésekor a SEM -et elsősorban a meghibásodási mechanizmusok elemzésére használják, különösen a párna felületének morfológiai szerkezetének, a forrasztási kötés metallográfiai szerkezetének, az intermetallikus vegyületek mérésének, a forrasztható bevonat elemzésének és az ónnak a megfigyelésére. mért. Az optikai mikroszkóptól eltérően a pásztázó elektronmikroszkóp elektronikus képeket állít elő, így csak fekete -fehér színekkel rendelkezik. Ezenkívül a pásztázó elektronmikroszkóp mintájára elektromos áramot kell vezetni, a nem vezetőt és a félvezető egy részét pedig arannyal vagy szénnel kell permetezni, ellenkező esetben a töltés összegyűlik a minta felületén, és befolyásolja a minta megfigyelését . Ezenkívül a pásztázó elektronmikroszkóp képének mélységélessége sokkal nagyobb, mint az optikai mikroszkópé, amely fontos módszer a metallográfiai szerkezet, a mikroszkopikus törés és az ónbajusz elemzésére.

7. X-ray energy spectrum analysis

A fent említett pásztázó elektronmikroszkóp általában röntgen-energia spektrométerrel van felszerelve. 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. Ugyanakkor a megfelelő műszereket spektrum-diszperziós spektrométernek (rövidítve WDS) és energia-diszperziós spektrométernek (röviden EDS) nevezik a röntgensugár-jel észlelésének jellemző hullámhossza vagy jellemző energiája szerint. A spektrométer felbontása magasabb, mint az energia -spektrométeré, és az energia -spektrométer elemzési sebessége gyorsabb, mint az energia -spektrométeré. Az energia -spektrométerek nagy sebessége és alacsony költsége miatt az általános SCANNING elektronmikroszkóp energia -spektrométerekkel van felszerelve.

Az elektronnyaláb különböző szkennelési módjával az energia spektrométer elemezheti a felület pontját, egyenesét és síkját, és információkat szerezhet az elemek különböző eloszlásáról.A pontelemzés egy pont minden elemét eredményezi; Vonalanalízis Minden alkalommal egy elem elemzést hajtanak végre egy meghatározott vonalon, és az összes elem vonaleloszlását többszöri letapogatással érik el. Felületanalízis Az adott felület összes elemének elemzése. A mért elemtartalom a felületi mérési tartomány átlaga.

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. Az energia -spektrométer mennyiségi elemzési pontossága korlátozott, és a 0.1% alatti tartalmat általában nem könnyű kimutatni. Az energiaspektrum és a SEM kombinációja egyszerre szerezheti meg a felületi morfológiáról és összetételről szóló információkat, ezért széles körben használják őket.

8. Fotoelektron -spektroszkópia (XPS) elemzése

A minták röntgensugárzással, az atom belső héj elektronjainak felülete kilép a mag kötéséből és szilárd felületet képez, kinetikus energiáját mérve az Ex, az atom belső héja elektronjai megkaphatók a kötési energiája Eb, Eb változott a különböző elemektől és a különböző elektronhéjaktól, ez az atom azonosítási paraméterek „ujjlenyomata”, a spektrális vonal kialakulása a fotoelektron spektroszkópia (XPS). Az XPS használható a minta felületének sekély felületén (több nanométer) lévő elemek minőségi és mennyiségi elemzésére. Ezenkívül az elemek kémiai vegyértékei állapotára vonatkozó információk a kötési energia kémiai eltolódásaiból nyerhetők. Információt adhat a felületi réteg és a környező elemek vegyérték állapota közötti kötésről. A beeső sugár röntgensugaras fotonnyaláb, így a szigetelési mintaelemzés elvégezhető, anélkül, hogy károsítaná az elemzett minta gyors több elemű elemzését; A többrétegű elemeket hosszirányban is lehet elemezni argonion -eltávolítással (lásd az alábbi esetet), sokkal nagyobb érzékenységgel, mint az energiaspektrum (EDS). Az XPS -t elsősorban a PCB -bevonat minőségelemzésének, szennyezés -elemzésének és oxidációs fokának elemzésénél használják a rossz hegeszthetőség mély okainak meghatározása érdekében.

9. Differenciálszkennelés Calorim-etry

Módszer az anyag és a referenciaanyag közötti bemeneti teljesítmény különbségének mérésére a hőmérséklet (vagy idő) függvényében, programozott hőmérséklet -szabályozás mellett. A DSC két kompenzációs fűtőhuzal -csoporttal van felszerelve a minta és a referenciatartály alatt, amikor a minta a fűtési folyamatban a termikus hatás és a referencia hőmérséklet -különbség miatt δ T, a differenciális hőerősítő áramkörön és a differenciális hőkompenzációs erősítőn keresztül a kompenzációs fűtővezetékbe áramló áram megváltozik.

A δ T hőmérsékletkülönbség eltűnik, és rögzítik a két elektromosan kompenzált minta hőteljesítménye és a referenciaanyag hőmérséklettel (vagy idővel) való kapcsolatát. E kapcsolat szerint az anyag fizikai -kémiai és termodinamikai tulajdonságai tanulmányozhatók és elemezhetők. A DSC -t széles körben használják a PCB -elemzésben, de főleg a PCB -ben használt különböző polimer anyagok kikeményedési fokának és az üvegállapot átalakulási hőmérsékletének mérésére használják, ez a két paraméter határozza meg a PCB megbízhatóságát a következő folyamatban.

10. Termomechanikai elemző (TMA)

A termikus mechanikai analízist a szilárd anyagok, folyadékok és gélek deformációs tulajdonságainak mérésére használják termikus vagy mechanikai erők hatására, programozott hőmérséklet -szabályozás mellett. A leggyakrabban használt terhelési módszerek közé tartozik a tömörítés, a csap behelyezése, a nyújtás, a hajlítás stb. A vizsgáló szonda a konzolos gerendára és a spirális rugótámaszra van rögzítve, az alkalmazott terhelés motorján keresztül, amikor a minta deformálódik, a differenciál transzformátor a változás észlelésére, valamint az adatfeldolgozással együtt, mint például a hőmérséklet, a feszültség és a feszültség az anyag a hőmérséklet (vagy idő) elhanyagolható terhelési alakváltozási viszonyai között nyerhető. A deformáció és a hőmérséklet (vagy idő) közötti összefüggés szerint az anyagok fizikai -kémiai és termodinamikai tulajdonságai tanulmányozhatók és elemezhetők. A TMA -t széles körben használják a NYÁK -elemzésben, és főleg a PCB két legkritikusabb paraméterének mérésére használják: a lineáris tágulási együtthatót és az üvegesedési hőmérsékletet. A túl nagy tágulási együtthatójú NYÁK hegesztés és összeszerelés után gyakran a fémes furatok törési hibájához vezet.