מאז תחילת שנות התשעים, המעגל המודפס (PCB) היה מודול הבנייה הבסיסי של אריזה אלקטרונית, שכן הספק של רכיבים אלקטרוניים שונים ומרכז העברת אותות המעגל, האיכות והאמינות שלו קובעות את האיכות והאמינות של האריזה האלקטרונית כולה. עם דרישות המזעור, הקל משקל והרב-תכליתיות של מוצרים אלקטרוניים, כמו גם קידום תהליכים נטולי עופרת וללא הלוגן, הדרישות לאמינות PCB יהיו גבוהות יותר ויותר. לכן, כיצד לאתר במהירות בעיות מהימנות PCB ולבצע שיפור אמינות תואם הפך לאחד הנושאים החשובים עבור ארגוני PCB.

Common PCB reliability problems and typical legends

יכולת הלחמה לקויה

(ללא הרטבה)

יכולת הלחמה ירודה (לא הרטבה)

ריתוך וירטואלי

(אפקט כרית)

עני תלוי

פיצוץ צלחת שכבות

מעגל פתוח (דרך חור)

מעגל פתוח

(חור עיוור בלייזר)

מעגל פתוח

מעגל פתוח (ICD)

קצר חשמלי (CAF)

קצר חשמלי (ECM)

צלחת בוערת

עם זאת, בניתוח כשל של בעיות מהימנות מעשיות, מנגנון הכשל של אותו מצב כשל עשוי להיות מורכב ומגוון. לכן, בדיוק כמו חקירת מקרה, יש צורך בחשיבה אנליטית נכונה, חשיבה לוגית קפדנית ושיטות ניתוח מגוונות כדי למצוא את סיבת הכישלון האמיתית. בתהליך זה, כל קישור מעט רשלני, עלול לגרום ל”מקרה לא צודק, שקרי ושגוי”.

ניתוח כללי של בעיות אמינות רקע איסוף מידע

מידע רקע הוא הבסיס לניתוח כשל של בעיות מהימנות, משפיע ישירות על המגמה של כל ניתוח הכשלים הבאים, ויש לו השפעה מכרעת על קביעת המנגנון הסופי. לכן, לפני ניתוח כשל, יש לאסוף מידע מאחורי הכשל ככל האפשר, בדרך כלל כולל אך לא רק:

(1) טווח תקלות: מידע על אצווה כישלון ושיעור הכשלים המתאים

(1) אם אצווה יחידה של בעיות בייצור המוני, או שיעור כשל נמוך, אזי האפשרות של בקרת תהליכים חריגה גדולה יותר;

(2) אם יש בעיות באצווה הראשונה/באצווה מרובת, או ששיעור הכשלים גבוה, לא ניתן לשלול את השפעתם של גורמי חומר ועיצוב;

(2) טיפול טרום-כישלון: האם PCB או PCBA עברו סדרה של הליכים טרום-טיפול לפני התרחשות כשל. טיפול מקדים נפוץ כולל ריפלוקס לפני אפייה, / הלחמת זרימה חוזרת ללא עופרת ו/ריתוך גלים ללא עופרת וריתוך ידני וכדומה, כאשר יש צורך להבין בפירוט את כל החומרים המשמשים בתהליך הטיפול המקדים (כגון משחת הלחמה, סטנסיל, חוט הלחמה וכו’), ציוד (כוח מלחם וכו’) ופרמטרים (עקומת זרימה ופרמטרי הלחמת הגל, טמפרטורת הלחמה ידנית וכו’) מידע;

(3) מצב כשל: המידע הספציפי כאשר PCB או PCBA נכשל, שחלקו נכשל בתהליך העיבוד המקדים כגון ריתוך והרכבה, כגון יכולת הלחמה לקויה, ריבוד וכו’; חלקם נמצאים בהזדקנות, בדיקה ואפילו שימוש בכשל שלאחר מכן, כגון CAF, ECM, צלחת בוער וכו’; הבנה מפורטת של תהליך כשל ופרמטרים קשורים;

ניתוח PCB/PCBA כשל

באופן כללי, מספר המוצרים שנכשלו מוגבל, או אפילו חלק אחד בלבד, ולכן הניתוח של מוצרים שנכשל חייב לפעול לפי העיקרון של ניתוח שכבה אחר שכבה מבחוץ לפנים, מאי-הרס להרס, בכל האמצעים להימנע מהרס מוקדם. של אתר הכשל:

(1) תצפית מראה

תצפית מראה היא השלב הראשון של ניתוח מוצר כישלון. באמצעות הופעת אתר הכשל ובשילוב עם מידע רקע, מהנדסי ניתוח תקלות מנוסים יכולים בעצם לקבוע מספר גורמים אפשריים לכשל ולבצע ניתוח מעקב בהתאם. עם זאת, יש לציין כי ישנן דרכים רבות לצפות במראה, כולל זכוכית מגדלת חזותית, כף יד, זכוכית מגדלת שולחנית, מיקרוסקופ סטריאוסקופי ומיקרוסקופ מטאלוגרפי. עם זאת, בשל ההבדלים במקור האור, בעקרון ההדמיה ובעומק השדה התצפית, יש לנתח באופן מקיף את המורפולוגיה הנצפית על ידי הציוד המתאים בהתבסס על גורמי ציוד. אסור לעשות שיפוט נמהר ולגבש ניחושים סובייקטיביים מוקדמים, מה שמוביל לכיוון שגוי של ניתוח כשל ומבזבז מוצרים יקרים כושלים וזמן ניתוח.

(2) ניתוח לא הרסני מעמיק

עבור כשלים מסוימים, תצפית המראה לבדה אינה יכולה לאסוף מספיק מידע על כשל, או אפילו לא ניתן למצוא את נקודת הכשל, כגון דה למינציה, ריתוך וירטואלי ופתיחה פנימית וכו’. בשלב זה, יש להשתמש בשיטות ניתוח לא הרסניות אחרות כדי אסוף מידע נוסף, כולל זיהוי פגמים על-קוליים, צילום רנטגן תלת-ממדי, הדמיה תרמית אינפרא אדום, זיהוי מיקום קצר חשמלי וכו’.

בשלב של תצפית מראה וניתוח לא הרסני, יש צורך לשים לב למאפיינים הנפוצים או השונים של מוצרי כשל שונים, אשר יכולים לשמש להתייחסות לשיפוט הכשל העוקב. לאחר איסוף מספיק מידע במהלך שלב הניתוח הבלתי הרסני, ניתן להתחיל ניתוח כשלים ממוקד.

(3) ניתוח כשל

ניתוח כשל הוא הכרחי, והוא הצעד הקריטי ביותר, קובע לעתים קרובות את ההצלחה או הכישלון של ניתוח הכשל. There are many methods for failure analysis, such as scanning electron microscopy & elemental analysis, horizontal/vertical section, FTIR, etc., which will not be described in this section. בשלב זה, למרות ששיטת ניתוח הכשל חשובה, מה שחשוב יותר הוא התובנה והשיפוט של בעיית הליקויים, והבנה נכונה וברורה של מצב הכשל ומנגנון הכשל, כדי למצוא את הסיבה האמיתית לכשל.

ניתוח PCB בלוח חשוף

כאשר שיעור הכשלים גבוה מאוד, הניתוח של PCB חשוף נחוץ כתוספת לניתוח סיבת הכשל. כאשר סיבת הכשל המתקבלת בשלב הניתוח היא פגם של PCB חשוף שמוביל לכשל אמינות נוסף, אז אם PCB חשוף יש אותו פגם, אותו מצב כשל כמו המוצר הכושל צריך לבוא לידי ביטוי לאחר אותו טיפול התהליך כמוצר הכושל. אם אותו מצב כשל אינו משוחזר, אז ניתוח הסיבה של המוצר הכושל שגוי, או לפחות לא שלם.