Sem flytjandi ýmissa íhluta og miðstöð hringrásarmerkisflutnings, PCB hefur orðið mikilvægasti og lykilhluti rafrænna upplýsingaafurða, gæði og áreiðanleiki hennar ákvarðar gæði og áreiðanleika alls búnaðarins. Vegna kostnaðar og tæknilegra ástæðna eru hins vegar mörg bilunarvandamál í framleiðslu og notkun PCB.

Við svona bilunarvandamál þurfum við að nota nokkrar algengar bilunargreiningartækni til að tryggja gæði og áreiðanleika PCB í framleiðslu. Þessi grein dregur saman tíu bilunargreiningartækni til viðmiðunar.

Aðferð og orsök greining á PCB bilun

1. Sjónræn skoðun

Útlitskoðun er að skoða eða nota nokkur einföld tæki, svo sem stereoscopic smásjá, málmfræðilega smásjá eða jafnvel stækkunargler, til að athuga útlit PCB og finna bilaða hluta og viðeigandi líkamlega sönnunargögn. Aðalaðgerðin er að staðsetja bilunina og dæma bráðabirgðatilfinningu PCB. Útlitskönnun skoðar aðallega PCB mengun, tæringu, staðsetningu spjaldsprengingar, raflagnir og reglulega bilun, ef það er lota eða einstaklingsbundið, hvort það sé alltaf einbeitt á ákveðnu svæði osfrv. 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. Röntgenflúrskoðun

Fyrir suma hluta sem ekki er hægt að skoða með útliti, svo og að innan á PCB í gegnum gat og aðra innri galla, verðum við að nota röntgenflúrskoðunarkerfi til að athuga. Röntgenflúrskoðunarkerfi er notkun mismunandi efnisþykktar eða mismunandi efnisþéttleika röntgenrannsókna eða dreifingu mismunandi meginreglna til myndgreiningar. Þessi tækni er meira notuð til að athuga staðsetningu galla í PCBA lóða liðum, í gegnum galla og galla í BGA eða CSP tækjum með umbúðum með mikla þéttleika. 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. Greining kafla

Sniðgreining er ferlið við að fá PCB þverskurðaruppbyggingu með sýnatöku, Mosaic, sneið, fægingu, tæringu, athugun og röð aðferða og þrepa. 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; Á sama tíma er aðferðin við kröfur um sýni mikil, undirbúningstími sýnis er einnig langur, þörf fyrir þjálfað tæknimenn til að ljúka. For detailed slicing procedures, please refer to IPC standards IPC-TM-650 2.1.1 and IPC-MS-810.

4. Skannar hljóðvistarsmásjá

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. Á þessum tímapunkti sýnir hljóðeinangrunarsmásjáin sérstakan kost sinn við að eyðileggja ekki fjöllagaða háþéttleika PCB. The general obvious bursting plate can be detected by visual inspection.

5. Microinfrared greining

Ör innrauða greining er að innrauða litrófsgreiningu ásamt smásjá greiningaraðferð, það notar mismunandi efni (aðallega lífrænt efni) að meginreglunni um frásog innrauða litrófsins, greining á efnasamsetningu efnanna, ásamt smásjánni getur gert sýnilegt ljós og innrautt ljós með ljósleiðinni, svo lengi sem undir sjónsviðinu, getur leitað greiningar á lífrænum snefilefnum. Ef engin smásjá er til staðar getur innrauða litrófsgreining venjulega aðeins greint stór sýni. 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. Skönnun rafeindasmásjárgreiningar

Rafeindasmásjá (SEM) er eitt gagnlegasta rafeindasmásjámyndakerfi í stórum stíl til að greina bilun. Verklagsregla þess er að mynda rafeindgeisla með þvermál tuga til þúsunda angstroms (A) með því að einbeita sér að rafeindageislanum sem losaður er frá bakskautinu sem hröðun er af rafskautinu. Undir því að beygja skannaspóluna, Rafeindgeislinn skannar yfirborð sýnisins punkt fyrir punkt í ákveðinni tíma- og rýmisröð. Háorka rafeindageislinn sprengir yfirborð sýnisins og býr til margvíslegar upplýsingar sem hægt er að safna og magna til að fá ýmsa samsvarandi grafík á skjánum. 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. Spenntu baksprautuðu rafeindirnar myndast á bilinu 100 ~ 1000nm á yfirborði sýnisins og þær gefa frá sér mismunandi einkenni með mismun á lotukerfi efnisins. Þess vegna hefur afturhvarflega rafeindamyndin formfræðileg einkenni og mismununargetu atómafjölda og því getur afturábakaða rafeindamyndin endurspeglað dreifingu efnafræðilegra frumefna. Núverandi rafeindasmásjá hefur verið mjög öflug, hægt er að stækka fína uppbyggingu eða yfirborðseiginleika í hundruð þúsunda sinnum til athugunar og greiningar.

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. Að auki er dýptarsvið dýptar rafeindasmásjámyndarinnar miklu stærra en sjónaukans, sem er mikilvæg aðferð við greiningu á málmfræðilegri uppbyggingu, smásjárbroti og tinihöndum.

7. X-ray energy spectrum analysis

Ofangreind skönnunar rafeindasmásjá er venjulega búin röntgengeislumæli. 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. Á sama tíma eru samsvarandi tæki kölluð litrófsdreifingarrófmælir (WDS í stuttu máli) og orkudreifingarrófmælir (EDS í stuttu máli) í samræmi við einkennandi bylgjulengd eða einkennandi orku röntgenmerkjagreiningar. Upplausn litrófsmælisins er hærri en orkusviðsgreiningarinnar og greiningarhraði orkusviðsins er hraðari en orkusviðsins. Vegna mikils hraða og lítils kostnaðar við orkusmæla er almenna SCANNING rafeindasmásjáin útbúin orkusmælingum.

Með mismunandi skannamáta rafeindageisla getur orkusmælirinn greint punkt, línu og plan yfirborðs og fengið upplýsingar um mismunandi dreifingu frumefna.Point analysis yields all elements of a point; Línugreining Ein þáttagreining er framkvæmd á tilgreindri línu hverju sinni og línudreifing allra þátta fæst með margskönnun. Yfirborðsgreining Greining allra þátta á tilteknu yfirborði. Mæld frumefnisinnihald er meðaltal á bili yfirborðsmælinga.

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. Magngreiningarnákvæmni orku litrófsmæla er takmörkuð og innihald minna en 0.1% er almennt ekki auðvelt að greina. Samsetning orku litrófs og SEM getur fengið upplýsingar um yfirborðsformfræði og samsetningu samtímis, sem er ástæðan fyrir því að þær eru mikið notaðar.

8. Ljóssviðs litrófsgreining (XPS) greining

Sýnishorn með geislun geislunar, yfirborð innri skel rafeinda atómsins mun flýja úr bindingu kjarnans og fast yfirborð myndast, mæla hreyfiorku þess Ex, innri skel rafeindir atómsins er hægt að fá bindingarorku Eb, Eb var mismunandi frá mismunandi frumefnum og mismunandi rafeindaskel, það er „fingraför“ atómgreiningarbreytanna, myndun litrófs er ljóseinda litrófsgreining (XPS). Hægt er að nota XPS til eigindlegrar og megindlegrar greiningar á frumefnum á grunnu yfirborði (nokkra nanómetra) sýnisyfirborðs. Að auki er hægt að fá upplýsingar um efnafræðileg gildi gildis frumefna með efnafræðilegum breytingum á bindingarorku. Það getur gefið upplýsingar um tengsl milli gildis ástands yfirborðslagsins og nærliggjandi frumefna. 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; Einnig er hægt að greina fjöllaga til lengdar með því að fjarlægja argonjónir (sjá málið hér að neðan) með mun meiri næmni en orku litrófi (EDS). XPS er aðallega notað við greiningu á gæðagreiningu PCB húðunar, mengunargreiningu og oxunargráðu greiningu, til að ákvarða djúpa ástæðu lélegrar suðu.

9. Differential Scanning Calorim-etry

Aðferð til að mæla mismuninn á inntaki milli efnis og viðmiðunarefnis sem fall af hitastigi (eða tíma) undir forritaðri hitastýringu. 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)

Thermal Mechanical Analysis is used to measure the deformation properties of solids, liquids and gels under Thermal or Mechanical forces under programmed temperature control. Commonly used load methods include compression, pin insertion, stretching, bending, etc. Prófunarmælirinn samanstendur af festingu á þverslá geisla og helical fjöðrastuðningi, í gegnum mótor álagsins, þegar aflögun sýnisins á sér stað, mismunadrifspenni til að greina breytinguna og ásamt gagnavinnslu, svo sem hitastigi, streitu og álagi eftir efnið er hægt að fá undir hverfandi aflabreytingarsambandi við hitastig (eða tíma). Samkvæmt tengslum aflögunar og hitastigs (eða tíma) er hægt að rannsaka og greina eðlisefnafræðilega og hitafræðilega eiginleika efna. TMA er mikið notað í PCB greiningu og er aðallega notað til að mæla tvær mikilvægustu breytur PCB: línuleg stækkunarstuðull og glerhitastig. PCB með of stórum stækkunarstuðli mun oft leiða til bilunar í brotnum málmhólfum eftir suðu og samsetningu.