Als Träger vu verschiddene Komponenten an den Hub vun der Circuit Signalsendung, PCB ass de wichtegsten a wichtegsten Deel vun elektroneschen Informatiounsprodukter ginn, seng Qualitéit an Zouverlässegkeet Niveau bestëmmt d’Qualitéit an Zouverlässegkeet vun der ganzer Ausrüstung. Wéi och ëmmer, aus Käschte an technesche Grënn, ginn et vill Feeler Probleemer an der PCB Produktioun an der Uwendung.

Fir dës Zort vu Feelerprobleemer musse mir e puer allgemeng benotzt Feeleranalysetechnike benotzen fir d’Qualitéit an Zouverlässegkeet vum PCB bei der Fabrikatioun ze garantéieren. Dëse Pabeier resüméiert zéng Versoenanalysetechnike fir Referenz.

Mechanismus an Ursaachanalyse vum PCB Echec

1. Eng visuell Inspektioun

Erscheinungsinspektioun ass visuell z’iwwerpréiwen oder e puer einfach Instrumenter ze benotzen, sou wéi stereoskopescht Mikroskop, metallografesche Mikroskop oder souguer Lupe, fir d’Erscheinung vum PCB ze kontrolléieren an déi gescheitert Deeler a relevant kierperlech Beweiser ze fannen. D’Haaptfunktioun ass den Echec ze lokaliséieren an den Echec Modus vum PCB virleefeg ze beuerteelen. Erscheinungsinspektioun iwwerpréift haaptsächlech PCB Verschmotzung, Korrosioun, d’Plaz vu Bordexplosioun, Circuitkabelen an d’Regularitéit vum Versoen, wann et batch oder individuell ass, ob et ëmmer an engem bestëmmte Beräich konzentréiert ass, asw. 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. Röntgenfluoroskopie

Fir e puer Deeler déi net vum Erscheinungsbild iwwerpréift kënne ginn, souwéi bannenzeg vun der PCB duerch Lach an aner intern Mängel, musse mir Röntgenfluoroskopiesystem benotze fir z’iwwerpréiwen. Röntgenfluoroskopie System ass d’Benotzung vu verschiddene Materialdicke oder enger anerer Materialdicht vun der Röntgenhygroskopizitéit oder Iwwerdroung vu verschiddene Prinzipien fir d’Bild. Dës Technologie gëtt méi benotzt fir d’Plaz vu Mängel an PCBA Lötverbindungen ze kontrolléieren, duerch Lachdefekter a Mängel a BGA oder CSP Apparater mat Héichdicht Verpakung. 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. Sektioun Analyse

Slice Analyse ass de Prozess fir PCB Querschnittsstruktur duerch Prouf ze kréien, Mosaik, Slice, Poléieren, Korrosioun, Observatioun an eng Serie vu Methoden a Schrëtt. 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; Zur selwechter Zäit ass d’Method vun de Probeufuerderunge héich, d’Proufvirbereedung ass och laang, d’Bedierfnes fir trainéiert technescht Personal ze kompletéieren. For detailed slicing procedures, please refer to IPC standards IPC-TM-650 2.1.1 and IPC-MS-810.

4. Scannen akustescht Mikroskop

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. Zu dësem Zäitpunkt weist de scannende akustesche Mikroskop säi besonnesche Virdeel bei der net-destruktiver Detektioun vu Multi-Layer High-Density PCB. The general obvious bursting plate can be detected by visual inspection.

5. Microinfrarout Analyse

Mikro Infrarout Analyse ass fir Infrarout Spektroskopie kombinéiert mat Mikroskopanalyse Method, et benotzt verschidde Material (haaptsächlech organesch Matière) um Prinzip vun der Infrarout Spektrum Absorptioun, analyséiert d’Verbindungskompositioun vun de Materialien, gekoppelt mam Mikroskop kann sichtbar Liicht an Infrarout Liicht maachen mam Liichtwee, soulaang wéi ënner dem visuellen Feld, kann no Analyse vun spuren organesche Schuedstoffer sichen. Beim Fehlen vun engem Mikroskop kann Infraroutspektroskopie normalerweis nëmme grouss Proben analyséieren. 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. Scannen Elektronmikroskopie Analyse

Scannen Elektronmikroskop (SEM) ass ee vun den nëtzlechsten grouss-Skala Elektronen mikroskopesche Imaging Systemer fir Versoen Analyse. Säin Aarbechtsprinzip ass en Elektronestral mat engem Duerchmiesser vun zéng bis Dausende vun Angstromen (A) ze bilden andeems den Elektronestral ausgestraalt gëtt, deen aus der Kathode ausgestraalt gëtt vun der Anode beschleunegt. Ënnert der Handlung vun der Ofleedung vun der Scannespole, Den Elektronestrahl scannt d’Uewerfläch vum Probe Punkt fir Punkt an enger gewësser Zäit a Raumuerdnung. Den High-Energy Elektronstral bombardéiert d’Uewerfläch vum Probe a generéiert eng Vielfalt vun Informatioun, déi gesammelt a verstäerkt ka gi fir verschidde korrespondent Grafike um Displaybild ze kréien. 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. Déi opgereegt réckgängeg Elektronen ginn am Beräich vun 100 ~ 1000nm op der Uewerfläch vun der Probe generéiert, a si verschécken verschidde Charakteristike mam Ënnerscheed vun der atomarer Zuel vun der Substanz. Dofir huet dat réckgängegt Elektronebild morphologesch Charakteristiken an Atomnummer Diskriminéierungsfäegkeet, an dofir kann dat zréckgedréckt Elektronebild d’Verdeelung vu chemeschen Elementer reflektéieren. Den aktuelle Scannenelektronmikroskop war ganz mächteg, all fein Struktur oder Uewerflächefeatures kënnen zu Honnerte vun Dausende vun Mol fir Observatioun an Analyse vergréissert ginn.

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. Zousätzlech ass d’Felddéift vum Scannenelektronmikroskopbild vill méi grouss wéi déi vum opteschen Mikroskop, wat eng wichteg Method ass fir d’Analyse vun der metallografescher Struktur, mikroskopesch Fraktur an Zinnhënn.

7. X-ray energy spectrum analysis

Déi uewe genannte Scannen Elektronmikroskopie ass normalerweis mat engem Röntgen Energie Spektrometer ausgestatt. 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. Zur selwechter Zäit ginn déi entspriechend Instrumenter respektiv Spektrumdispersiounsspektrometer (WDS fir kuerz) an Energiedispersiounsspektrometer (EDS fir kuerz) no der charakteristescher Wellelängt oder charakteristescher Energie vun der Röntgen Signalerkennung genannt. D’Resolutioun vum Spektrometer ass méi héich wéi déi vum Energiespektrometer, an d’Analysegeschwindegkeet vum Energiespektrometer ass méi séier wéi déi vum Energiespektrometer. Wéinst der héijer Geschwindegkeet an de niddrege Käschte vun Energiespektrometer ass déi allgemeng SCANNING Elektronmikroskopie mat Energiespektrometer ausgestatt.

Mam ënnerschiddleche Scannemodus vum Elektronestrahl kann den Energiespektrometer de Punkt, d’Linn an d’Fliger vun der Uewerfläch analyséieren, an d’Informatioun vu verschiddene Verdeelung vun Elementer kréien.Point analysis yields all elements of a point; Linnanalyse Eng Elementanalyse gëtt all Kéier op enger spezifizéierter Linn ausgefouert, an d’Linneverdeelung vun allen Elementer gëtt duerch multiple Scannen kritt. Surface Analyse D’Analyse vun all Elementer an enger bestëmmter Uewerfläch. De gemoossene Elementinhalt ass den Duerchschnëtt vun der Gamme vun Uewerflächemiessungen.

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. Déi quantitativ Analyse Genauegkeet vum Energiespektrometer ass limitéiert, an den Inhalt manner wéi 0.1% ass allgemeng net einfach ze erkennen. D’Kombinatioun vum Energiespektrum a SEM kann d’Informatioun vun der Uewerflächemorphologie a Kompositioun gläichzäiteg kréien, dat ass de Grond firwat se wäit benotzt ginn.

8. Fotoelektronspektroskopie (XPS) Analyse

Proben duerch Röntgenstrahlung, d’Uewerfläch vun den bannenzegen Schuelelektronen vum Atom flüchten aus der Bindung vum Kär a massiv Uewerfläch formen, moosse seng kinetesch Energie d’Ex, déi bannenzeg Schuelelektronen vum Atom kënnen d’Bindungsenergie vun kréien Eb, Eb variéiert vu verschiddenen Elementer a verschidde Elektroneschuel, et sinn d ‘”Fangerofdréck” vun den Atomidentifikatiounsparameteren, Bildung vun der Spektrallinn ass d’Fotoelektronspektroskopie (XPS). XPS ka benotzt gi fir qualitativ a quantitativ Analyse vun Elementer op enger flaacher Uewerfläch (e puer Nanometer) vun der Probeoberfläche. Zousätzlech kann Informatioun iwwer chemesch Valenzstate vun Elementer aus chemesche Verännerunge vun der Bindungsenergie kritt ginn. Et kann d’Informatioun vun der Verbindung tëscht dem Valenzstaat vun der Uewerflächeschicht an den Ëmgéigend Elementer ginn. 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; Multilayers kënnen och longitudinal analyséiert ginn duerch Argon Ion Strippen (kuckt de Fall hei ënnen) mat vill méi grousser Empfindlechkeet wéi Energiespektrum (EDS). XPS gëtt haaptsächlech an der Analyse vun der PCB Beschichtungsqualitéitsanalyse, der Pollutiounsanalyse an der Oxidatiounsgradanalyse benotzt, fir den déiwe Grond vun enger schlechter Schweessbarkeet ze bestëmmen.

9. Differential Scanning Calorim-etry

Eng Method fir den Ënnerscheed am Energieinput tëscht enger Substanz an enger Referenzstoff ze moossen als Funktioun vun der Temperatur (oder Zäit) ënner programméierter Temperaturkontroll. 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)

Thermesch mechanesch Analyse gëtt benotzt fir d’Deformatiounseigenschaften vu Feststoffer, Flëssegkeeten a Gelen ënner Thermal oder Mechanesch Kräften ënner programméierter Temperaturkontroll ze moossen. Allgemeng benotzt Lastmethoden enthalen Kompressioun, Pin Insertion, Stretching, Biegen, etc. Testsonde besteet aus fixen um cantilever Strahl a helical Fréijoer Ënnerstëtzung, duerch de Motor vun der ugewandter Last, wann de Probe Deformatioun optrieden, Differentialtransformator fir d’Ännerung z’entdecken, an zesumme mat der Datenveraarbechtung, sou wéi Temperatur, Stress a Belaaschtung nom d’Material kann ënner de vernoléissegen Lastdeformatiounsverhältnisser mat Temperatur (oder Zäit) kritt ginn. Laut der Bezéiung tëscht Deformatioun an Temperatur (oder Zäit) kënnen déi physikochemesch an thermodynamesch Eegeschafte vu Materialer studéiert an analyséiert ginn. TMA gëtt wäit an der PCB Analyse benotzt a gëtt haaptsächlech benotzt fir déi zwee kriteschst Parameteren vun PCB ze moossen: linear Expansiounskoeffizient a Glas Iwwergangstemperatur. PCB mat ze grousse Expansiounskoeffizient féiert dacks zu Frakturversoen vu metalliséierte Lächer nom Schweißen a Montage.