როგორც სხვადასხვა კომპონენტის მატარებელი და წრიული სიგნალის გადაცემის კერა, PCB გახდა ელექტრონული საინფორმაციო პროდუქციის ყველაზე მნიშვნელოვანი და მთავარი ნაწილი, მისი ხარისხი და საიმედოობა განსაზღვრავს მთლიანი აღჭურვილობის ხარისხსა და საიმედოობას. თუმცა, ღირებულებისა და ტექნიკური მიზეზების გამო, ბევრი პრობლემაა PCB წარმოებასა და გამოყენებაში.

ამ სახის უკმარისობის პრობლემისთვის, ჩვენ უნდა გამოვიყენოთ ხშირად გამოყენებული უკმარისობის ანალიზის ტექნიკა, რათა უზრუნველვყოთ წარმოების PCB ხარისხის და საიმედოობის დონე. ეს ნაშრომი აჯამებს ათი წარუმატებლობის ანალიზის ტექნიკას მითითებისთვის.

PCB უკმარისობის მექანიზმი და მიზეზების ანალიზი

1. ვიზუალური შემოწმება

გარეგნობის შემოწმება არის ვიზუალური შემოწმება ან გამოყენება რამდენიმე მარტივი ინსტრუმენტისა, როგორიცაა სტერეოსკოპიული მიკროსკოპი, მეტალოგრაფიული მიკროსკოპი ან თუნდაც გამადიდებელი შუშა, რათა შეამოწმოთ PCB- ის გარეგნობა და იპოვოთ დაზიანებული ნაწილები და შესაბამისი ფიზიკური მტკიცებულება. მთავარი ფუნქციაა გაუმართაობის დადგენა და PCB– ის წარუმატებლობის წინასწარი შეფასება. გარეგნული შემოწმება ძირითადად ამოწმებს PCB– ს დაბინძურებას, კოროზიას, დაფის აფეთქების ადგილს, მიკროსქემის გაყვანილობას და გაუმართაობის რეგულარულობას, თუ ეს არის ჯგუფური ან ინდივიდუალური, არის თუ არა ის ყოველთვის კონცენტრირებული გარკვეულ უბანზე და ა.შ. 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. რენტგენის ფლუოროსკოპია

ზოგიერთი ნაწილისთვის, რომლის შემოწმება შეუძლებელია გარეგნულად, ასევე PCB- ის შიგნით ხვრელით და სხვა შიდა დეფექტებით, ჩვენ უნდა გამოვიყენოთ რენტგენის ფლუოროსკოპიის სისტემა შესამოწმებლად. რენტგენის ფლუოროსკოპიის სისტემა არის სხვადასხვა მასალის სისქის ან სხვადასხვა მასალის სიმკვრივის რენტგენის ჰიგიროსკოპიის ან გამოსახულების სხვადასხვა პრინციპების გადაცემა. ეს ტექნოლოგია უფრო გამოიყენება PCBA შედუღების სახსრების დეფექტების ადგილმდებარეობის შესამოწმებლად, მაღალი სიმკვრივის შეფუთვით BGA ან CSP მოწყობილობებში არსებული ხვრელების დეფექტებისა და დეფექტების მეშვეობით. 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. განყოფილების ანალიზი

ნაჭრების ანალიზი არის PCB ჯვრის მონაკვეთის სტრუქტურის მოპოვების პროცესი შერჩევის, მოზაიკის, ნაჭრის, გაპრიალების, კოროზიის, დაკვირვების და რიგი მეთოდებისა და ნაბიჯების საშუალებით. 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; ამავდროულად, ნიმუშის მოთხოვნების მეთოდი მაღალია, ნიმუშის მომზადების დრო ასევე გრძელია, საჭიროებს გაწვრთნილი ტექნიკური პერსონალის დასრულებას. For detailed slicing procedures, please refer to IPC standards IPC-TM-650 2.1.1 and IPC-MS-810.

4. აკუსტიკური მიკროსკოპის სკანირება

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. ამ დროს, სკანირების აკუსტიკური მიკროსკოპი აჩვენებს მის განსაკუთრებულ უპირატესობას მრავალსართულიანი მაღალი სიმკვრივის PCB- ის არა-დესტრუქციულ გამოვლენაში. The general obvious bursting plate can be detected by visual inspection.

5. მიკრო ინფრაწითელი ანალიზი

მიკრო ინფრაწითელი ანალიზი არის ინფრაწითელი სპექტროსკოპია მიკროსკოპის ანალიზის მეთოდთან ერთად, იგი იყენებს სხვადასხვა მასალას (ძირითადად ორგანულ ნივთიერებებს) ინფრაწითელი სპექტრის შთანთქმის პრინციპით, მასალის რთული შემადგენლობის ანალიზს, მიკროსკოპთან ერთად შეუძლია ხილული შუქი და ინფრაწითელი შუქი სინათლის ბილიკთან ერთად, სანამ ვიზუალური ველია, შეუძლია მოძებნოს ორგანული დამაბინძურებლების კვალი. მიკროსკოპის არარსებობის შემთხვევაში, ინფრაწითელ სპექტროსკოპიას ჩვეულებრივ შეუძლია მხოლოდ დიდი ნიმუშების ანალიზი. 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. ელექტრონული მიკროსკოპის სკანირების ანალიზი

სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპი (SEM) არის ერთ-ერთი ყველაზე სასარგებლო ფართომასშტაბიანი ელექტრონული მიკროსკოპული ვიზუალიზაციის სისტემა წარუმატებლობის ანალიზისათვის. მისი მუშაობის პრინციპია ათიდან ათასობით ანგსტრომის (A) დიამეტრის ელექტრონის სხივის ჩამოყალიბება ანოდის მიერ დაჩქარებული კათოდიდან გამოსული ელექტრონული სხივის ფოკუსირებით. სკანირების კოჭის გადახრის მოქმედების ქვეშ, ელექტრონული სხივი სკანირებას ახდენს ნიმუშის ზედაპირზე წერტილიდან წერტილში გარკვეული დროისა და სივრცის თანმიმდევრობით. მაღალი ენერგიის ელექტრონული სხივი დაბომბავს ნიმუშის ზედაპირს და წარმოშობს მრავალფეროვან ინფორმაციას, რომლის შეგროვება და გაძლიერება შესაძლებელია ეკრანზე სხვადასხვა შესაბამისი გრაფიკის მისაღებად. 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. აღგზნებული უკანა გაფანტული ელექტრონები წარმოიქმნება 100 ~ 1000 ნმ დიაპაზონში ნიმუშის ზედაპირზე და ისინი ასხივებენ განსხვავებულ მახასიათებლებს ნივთიერების ატომური რიცხვის სხვაობით. ამრიგად, უკანა გაფანტული ელექტრონული გამოსახულება აქვს მორფოლოგიურ მახასიათებლებს და ატომური რიცხვის დისკრიმინაციის უნარს და, შესაბამისად, უკანა გაფანტული ელექტრონული გამოსახულება შეიძლება ასახავდეს ქიმიური ელემენტების განაწილებას. ამჟამინდელი სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპი იყო ძალიან ძლიერი, ნებისმიერი მშვენიერი სტრუქტურა ან ზედაპირის მახასიათებლები შეიძლება ასობით ათასჯერ გაიზარდოს დაკვირვებისა და ანალიზისთვის.

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. გარდა ამისა, სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპის გამოსახულების ველის სიღრმე გაცილებით დიდია ვიდრე ოპტიკური მიკროსკოპის, რაც მნიშვნელოვანი მეთოდია მეტალურგარული სტრუქტურის, მიკროსკოპული მოტეხილობისა და კალის ულვაშების ანალიზისათვის.

7. X-ray energy spectrum analysis

ზემოაღნიშნული სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპია ჩვეულებრივ აღჭურვილია რენტგენის ენერგიის სპექტრომეტრით. 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. ამავდროულად, შესაბამის ინსტრუმენტებს ეწოდება სპექტრის დისპერსიული სპექტრომეტრი (მოკლედ WDS) და ენერგიის დისპერსიული სპექტრომეტრი (მოკლედ EDS) რენტგენის სიგნალის გამოვლენის დამახასიათებელი ტალღის სიგრძის ან დამახასიათებელი ენერგიის მიხედვით. სპექტრომეტრის გარჩევადობა უფრო მაღალია, ვიდრე ენერგიის სპექტრომეტრისა, ხოლო ენერგიის სპექტრომეტრის ანალიზის სიჩქარე უფრო სწრაფია, ვიდრე ენერგიის სპექტრომეტრის. ენერგიის სპექტრომეტრების მაღალი სიჩქარისა და დაბალი ღირებულების გამო, ზოგადი სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპი აღჭურვილია ენერგიის სპექტრომეტრებით.

ელექტრონული სხივის სხვადასხვა სკანირების რეჟიმში ენერგიის სპექტრომეტრს შეუძლია გაანალიზოს ზედაპირის წერტილი, ხაზი და სიბრტყე და მიიღოს ინფორმაცია ელემენტების სხვადასხვა განაწილების შესახებ.Point analysis yields all elements of a point; ხაზის ანალიზი ერთი ელემენტის ანალიზი ყოველ ჯერზე ხორციელდება განსაზღვრულ ხაზზე და ყველა ელემენტის ხაზის განაწილება მიიღება მრავალჯერადი სკანირებით. ზედაპირის ანალიზი მოცემულ ზედაპირზე არსებული ყველა ელემენტის ანალიზი. გაზომილი ელემენტის შემცველობა არის ზედაპირის გაზომვის დიაპაზონის საშუალო მაჩვენებელი.

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. ენერგიის სპექტრომეტრის რაოდენობრივი ანალიზის სიზუსტე შეზღუდულია და 0.1% -ზე ნაკლები შემცველობა საერთოდ არ არის ადვილი გამოსაკვლევი. ენერგეტიკული სპექტრისა და SEM- ის კომბინაციას შეუძლია მიიღოს ინფორმაცია ზედაპირის მორფოლოგიისა და შემადგენლობის შესახებ ერთდროულად, რაც არის მიზეზი იმისა, რომ ისინი ფართოდ გამოიყენება.

8. ფოტოელექტრონული სპექტროსკოპიის (XPS) ანალიზი

რენტგენის გამოსხივების ნიმუშები, ატომის შიდა გარსის ელექტრონების ზედაპირი გაექცევა ბირთვიდან და მყარი ზედაპირის წარმოქმნიდან, გაზომავს მის კინეტიკურ ენერგიას Ex, ატომის შიდა გარსის ელექტრონებს შეუძლიათ მიიღონ Eb, Eb განსხვავდებოდა სხვადასხვა ელემენტისა და ელექტრონის სხვადასხვა გარსისგან, ეს არის ატომის იდენტიფიკაციის პარამეტრების “თითის ანაბეჭდები”, სპექტრალური ხაზის ფორმირება არის ფოტოელექტრონული სპექტროსკოპია (XPS). XPS შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნიმუშის ზედაპირის ზედაპირულ (რამდენიმე ნანომეტრი) ელემენტების თვისობრივი და რაოდენობრივი ანალიზისათვის. გარდა ამისა, ელემენტების ქიმიური ვალენტობის მდგომარეობის შესახებ ინფორმაციის მიღება შესაძლებელია სავალდებულო ენერგიის ქიმიური ცვლის შედეგად. მას შეუძლია ინფორმაციის მიწოდება ზედაპირული ფენის ვალენტურ მდგომარეობასა და მიმდებარე ელემენტებს შორის. 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; მრავალშრიანი ასევე შეიძლება განისაზღვროს გრძივი გზით არგონის იონების მოხსნით (იხილეთ ქვემოთ მოყვანილი შემთხვევა) გაცილებით დიდი მგრძნობელობით, ვიდრე ენერგიის სპექტრი (EDS). XPS ძირითადად გამოიყენება PCB საფარის ხარისხის ანალიზის, დაბინძურების ანალიზისა და ჟანგვის ხარისხის ანალიზის ანალიზში, რათა დადგინდეს ცუდი შედუღების მიზეზი.

9. Differential Scanning Calorim-etry

ნივთიერებასა და საცნობარო ნივთიერებას შორის ენერგიის შეყვანის სხვაობის გაზომვის მეთოდი ტემპერატურის (ან დროის) ფუნქციის მიხედვით დაპროგრამებული ტემპერატურის კონტროლის ქვეშ. 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. საცდელი ზონდი შედგება კონსოლის სხივზე და ხვეული ზამბარის საყრდენზე, გამოყენებული დატვირთვის ძრავით, როდესაც ხდება დეფორმაციის ნიმუში, დიფერენციალური ტრანსფორმატორი ცვლილების დასადგენად და მონაცემთა დამუშავებასთან ერთად, როგორიცაა ტემპერატურა, სტრესი და დაძაბულობა მასალის მიღება შესაძლებელია უმნიშვნელო დატვირთვის დეფორმაციის ურთიერთობისას ტემპერატურასთან (ან დროსთან). დეფორმაციასა და ტემპერატურას (ან დროს) შორის დამოკიდებულების მიხედვით, მასალების ფიზიკოქიმიური და თერმოდინამიკური თვისებების შესწავლა და გაანალიზება შესაძლებელია. TMA ფართოდ გამოიყენება PCB ანალიზში და ძირითადად გამოიყენება PCB– ის ორი ყველაზე კრიტიკული პარამეტრის გაზომვისას: ხაზოვანი გაფართოების კოეფიციენტი და მინის გადასვლის ტემპერატურა. PCB ძალიან დიდი გაფართოების კოეფიციენტით ხშირად იწვევს შედუღების და შეკრების შემდეგ მეტალიზებული ხვრელების მოტეხილობას.