Detailed analysis of PCB reliability problems and cases

ຕັ້ງແຕ່ຕົ້ນຊຸມປີ 1950, ກະດານວົງຈອນພິມ (PCB) ໄດ້ເປັນໂມດູນການກໍ່ສ້າງພື້ນຖານຂອງການຫຸ້ມຫໍ່ເອເລັກໂຕຣນິກ, ເປັນຜູ້ໃຫ້ບໍລິການຂອງອົງປະກອບເອເລັກໂຕຣນິກຕ່າງໆແລະສູນກາງຂອງການສົ່ງສັນຍານວົງຈອນ, ຄຸນນະພາບແລະຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງຕົນກໍານົດຄຸນນະພາບແລະຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງການຫຸ້ມຫໍ່ເອເລັກໂຕຣນິກທັງຫມົດ. ດ້ວຍຄວາມຕ້ອງການ miniaturization, lightweight ແລະ multi-function ຂອງຜະລິດຕະພັນເອເລັກໂຕຣນິກ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການສົ່ງເສີມຂະບວນການທີ່ບໍ່ມີສານນໍາພາແລະ halogen, ຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖື PCB ຈະສູງຂຶ້ນແລະສູງກວ່າ. ດັ່ງນັ້ນ, ວິທີການຊອກຫາບັນຫາຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງ PCB ຢ່າງໄວວາແລະເຮັດໃຫ້ການປັບປຸງຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືທີ່ສອດຄ້ອງກັນໄດ້ກາຍເປັນບັນຫາສໍາຄັນສໍາລັບວິສາຫະກິດ PCB.

ipcb

Common PCB reliability problems and typical legends

solderability ບໍ່ດີ

(ບໍ່ປຽກ)

ການ​ເຊື່ອມ​ຕໍ່​ບໍ່​ດີ (ບໍ່​ມີ​ການ​ປຽກ​)

ການເຊື່ອມໂລຫະສະເໝືອນ

(Pillow effect)

ທຸກຍາກເພິ່ງພາອາໄສ

ການລະເບີດແຜ່ນຊັ້ນ

Open circuit (through hole)

ເປີດວົງຈອນ

(ຮູຕາບອດເລເຊີ)

ເປີດວົງຈອນ

ວົງຈອນເປີດ (ICD)

ວົງຈອນສັ້ນ (CAF)

ວົງຈອນສັ້ນ (ECM)

ແຜ່ນທີ່ເຜົາໄຫມ້

ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ໃນການວິເຄາະຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງບັນຫາຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືໃນການປະຕິບັດ, ກົນໄກຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງຮູບແບບຄວາມລົ້ມເຫລວດຽວກັນອາດຈະສັບສົນແລະມີຄວາມຫລາກຫລາຍ. ດັ່ງນັ້ນ, ຄືກັນກັບການສືບສວນກໍລະນີ, ການຄິດວິເຄາະທີ່ຖືກຕ້ອງ, ການຄິດຢ່າງມີເຫດຜົນຢ່າງເຂັ້ມງວດແລະວິທີການວິເຄາະທີ່ຫຼາກຫຼາຍແມ່ນຈໍາເປັນເພື່ອຊອກຫາສາເຫດຂອງຄວາມລົ້ມເຫຼວທີ່ແທ້ຈິງ. In this process, any link is slightly negligent, may cause “unjust, false and wrong case”.

ການວິເຄາະທົ່ວໄປຂອງຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖື ບັນຫາການລວບລວມຂໍ້ມູນພື້ນຖານ

ຂໍ້ມູນພື້ນຖານແມ່ນພື້ນຖານຂອງການວິເຄາະຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງບັນຫາຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖື, ມີຜົນກະທົບໂດຍກົງຕໍ່ແນວໂນ້ມຂອງການວິເຄາະຄວາມລົ້ມເຫລວຕໍ່ໄປທັງຫມົດ, ແລະມີອິດທິພົນຕໍ່ການຕັດສິນໃຈຂອງກົນໄກສຸດທ້າຍ. Therefore, prior to failure analysis, information behind failure should be collected as much as possible, usually including but not limited to:

(1​) ລະ​ດັບ​ຄວາມ​ລົ້ມ​ເຫຼວ​: ຂໍ້​ມູນ batch ຄວາມ​ລົ້ມ​ເຫຼວ​ແລະ​ອັດ​ຕາ​ຄວາມ​ລົ້ມ​ເຫຼວ​ທີ່​ສອດ​ຄ້ອງ​ກັນ​

(1) ຖ້າຫາກວ່າ batch ດຽວຂອງບັນຫາການຜະລິດມະຫາຊົນ, ຫຼືອັດຕາການລົ້ມເຫຼວຕ່ໍາ, ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການຄວບຄຸມຂະບວນການຜິດປົກກະຕິແມ່ນຫຼາຍກວ່າເກົ່າ;

(2) ຖ້າມີບັນຫາໃນຊຸດທໍາອິດ / ຫຼາຍຊຸດ, ຫຼືອັດຕາການລົ້ມເຫຼວແມ່ນສູງ, ອິດທິພົນຂອງວັດສະດຸແລະປັດໃຈການອອກແບບບໍ່ສາມາດຖືກຍົກເວັ້ນ;

(2) ການປິ່ນປົວກ່ອນຄວາມລົ້ມເຫຼວ: ບໍ່ວ່າຈະເປັນ PCB ຫຼື PCBA ໄດ້ຜ່ານຂັ້ນຕອນການປິ່ນປົວກ່ອນຄວາມລົ້ມເຫຼວກ່ອນທີ່ຈະເກີດຂື້ນ. pretreatment ທົ່ວໄປປະກອບມີ reflux ກ່ອນທີ່ຈະ baking, / soldering reflow ທີ່ບໍ່ມີທາດນໍາແລະ / ການເຊື່ອມ crest ຄື້ນທີ່ບໍ່ມີການນໍາພາແລະການເຊື່ອມໂລຫະຄູ່ມື, ແລະອື່ນໆ, ໃນເວລາທີ່ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ເຂົ້າໃຈລາຍລະອຽດທັງຫມົດອຸປະກອນການນໍາໃຊ້ໃນຂະບວນການ pretreatment (ເຊັ່ນ: solder paste, stencil, ສາຍ solder, ແລະອື່ນໆ), ອຸປະກອນ (ພະລັງງານທາດເຫຼັກ soldering, ແລະອື່ນໆ) ແລະຕົວກໍານົດການ (ເສັ້ນໂຄ້ງການໄຫຼແລະຕົວກໍານົດການຂອງ soldering ຄື້ນ, ອຸນຫະພູມ soldering ມື, ແລະອື່ນໆ) ຂໍ້ມູນຂ່າວສານ;

(3) ສະຖານະການລົ້ມເຫຼວ: ຂໍ້ມູນສະເພາະໃນເວລາທີ່ PCB ຫຼື PCBA ລົ້ມເຫລວ, ບາງສ່ວນຂອງຄວາມລົ້ມເຫຼວໃນຂະບວນການກ່ອນການປຸງແຕ່ງເຊັ່ນ: ການເຊື່ອມໂລຫະແລະການປະກອບ, ເຊັ່ນ: solderability ບໍ່ດີ, stratification, ແລະອື່ນໆ; ບາງຄົນແມ່ນຢູ່ໃນອາຍຸຕໍ່ມາ, ການທົດສອບແລະແມ້ກະທັ້ງການນໍາໃຊ້ຄວາມລົ້ມເຫຼວ, ເຊັ່ນ CAF, ECM, ແຜ່ນການເຜົາໄຫມ້, ແລະອື່ນໆ; ຄວາມເຂົ້າໃຈລະອຽດກ່ຽວກັບຂະບວນການລົ້ມເຫຼວແລະຕົວກໍານົດການທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ;

ການວິເຄາະ PCB/PCBA ລົ້ມເຫລວ

ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ຈໍານວນຂອງຜະລິດຕະພັນທີ່ລົ້ມເຫລວແມ່ນຈໍາກັດ, ຫຼືແມ້ກະທັ້ງຫນຶ່ງຊິ້ນ, ດັ່ງນັ້ນການວິເຄາະຜະລິດຕະພັນທີ່ລົ້ມເຫລວຕ້ອງປະຕິບັດຕາມຫຼັກການຂອງຊັ້ນໂດຍການວິເຄາະຊັ້ນຈາກພາຍນອກເຖິງພາຍໃນ, ຈາກການບໍ່ທໍາລາຍເຖິງການທໍາລາຍ, ໂດຍວິທີການທັງຫມົດຫຼີກເວັ້ນການທໍາລາຍກ່ອນໄວອັນຄວນ. ຂອງ​ເວັບ​ໄຊ​ຄວາມ​ລົ້ມ​ເຫຼວ​:

(1) ການສັງເກດການປະກົດຕົວ

ການສັງເກດການປະກົດຕົວແມ່ນຂັ້ນຕອນທໍາອິດຂອງການວິເຄາະຜະລິດຕະພັນທີ່ລົ້ມເຫລວ. ໂດຍຜ່ານຮູບລັກສະນະຂອງສະຖານທີ່ຄວາມລົ້ມເຫຼວແລະປະສົມປະສານກັບຂໍ້ມູນພື້ນຖານ, ວິສະວະກອນການວິເຄາະຄວາມລົ້ມເຫລວທີ່ມີປະສົບການໂດຍພື້ນຖານແລ້ວສາມາດກໍານົດສາເຫດທີ່ເປັນໄປໄດ້ຂອງຄວາມລົ້ມເຫລວແລະເຮັດການວິເຄາະຕິດຕາມຕາມຄວາມເຫມາະສົມ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຄວນສັງເກດວ່າມີຫຼາຍວິທີທີ່ຈະສັງເກດຮູບລັກສະນະ, ລວມທັງສາຍຕາ, ແກ້ວຂະຫຍາຍດ້ວຍມື, ແວ່ນຂະຫຍາຍ desktop, ກ້ອງຈຸລະທັດສະເຕີລິໂອໂຄປີແລະກ້ອງຈຸລະທັດໂລຫະ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເນື່ອງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງຂອງແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງ, ຫຼັກການຮູບພາບແລະຄວາມເລິກຂອງການສັງເກດການພາກສະຫນາມ, morphology ສັງເກດເຫັນໂດຍອຸປະກອນທີ່ສອດຄ້ອງກັນຕ້ອງໄດ້ຮັບການວິເຄາະທີ່ສົມບູນແບບໂດຍອີງໃສ່ປັດໃຈອຸປະກອນ. ມັນຖືກຫ້າມບໍ່ໃຫ້ຕັດສິນຢ່າງໄວວາແລະສ້າງການຄາດເດົາຫົວຂໍ້ preconceived, ເຊິ່ງນໍາໄປສູ່ທິດທາງທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງຂອງການວິເຄາະຄວາມລົ້ມເຫລວແລະເສຍຜະລິດຕະພັນທີ່ລົ້ມເຫລວແລະເວລາການວິເຄາະ.

(2) ການວິເຄາະຄວາມເລິກທີ່ບໍ່ທໍາລາຍ

ສໍາລັບຄວາມລົ້ມເຫຼວບາງຢ່າງ, ການສັງເກດການປະກົດຕົວຢ່າງດຽວບໍ່ສາມາດເກັບກໍາຂໍ້ມູນຄວາມລົ້ມເຫຼວພຽງພໍ, ຫຼືແມ້ກະທັ້ງຈຸດລົ້ມເຫຼວແມ່ນບໍ່ສາມາດຊອກຫາໄດ້, ເຊັ່ນ delamination, ການເຊື່ອມໂລຫະ virtual ແລະການເປີດພາຍໃນ, ແລະອື່ນໆ. ໃນເວລານີ້, ວິທີການວິເຄາະທີ່ບໍ່ທໍາລາຍອື່ນໆຄວນຈະຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອ. ເກັບກໍາຂໍ້ມູນເພີ່ມເຕີມ, ລວມທັງການກວດຫາຂໍ້ບົກພ່ອງ ultrasonic, X-ray 3D, ຮູບພາບຄວາມຮ້ອນ infrared, ການກວດສອບສະຖານທີ່ວົງຈອນສັ້ນ, ແລະອື່ນໆ.

ໃນຂັ້ນຕອນຂອງການສັງເກດການລັກສະນະແລະການວິເຄາະທີ່ບໍ່ທໍາລາຍ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງເອົາໃຈໃສ່ກັບລັກສະນະທົ່ວໄປຫຼືທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງຜະລິດຕະພັນຄວາມລົ້ມເຫຼວທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເຊິ່ງສາມາດນໍາໃຊ້ສໍາລັບການອ້າງອິງສໍາລັບການຕັດສິນຄວາມລົ້ມເຫຼວຕໍ່ມາ. ຫຼັງຈາກຂໍ້ມູນພຽງພໍໄດ້ຖືກເກັບກໍາໃນໄລຍະການວິເຄາະທີ່ບໍ່ມີການທໍາລາຍ, ການວິເຄາະຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງເປົ້າຫມາຍສາມາດເລີ່ມຕົ້ນໄດ້.

(3) ການວິເຄາະຄວາມລົ້ມເຫຼວ

ການວິເຄາະຄວາມລົ້ມເຫລວແມ່ນຂາດບໍ່ໄດ້, ແລະເປັນຂັ້ນຕອນທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດ, ມັກຈະກໍານົດຜົນສໍາເລັດຂອງການວິເຄາະຄວາມລົ້ມເຫຼວຫຼືຄວາມລົ້ມເຫລວ. 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. ໃນຂັ້ນຕອນນີ້, ເຖິງແມ່ນວ່າວິທີການວິເຄາະຄວາມລົ້ມເຫຼວແມ່ນມີຄວາມສໍາຄັນ, ສິ່ງທີ່ສໍາຄັນກວ່ານັ້ນແມ່ນຄວາມເຂົ້າໃຈແລະການຕັດສິນຂອງບັນຫາຂໍ້ບົກພ່ອງ, ແລະຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ຖືກຕ້ອງແລະຊັດເຈນກ່ຽວກັບຮູບແບບຄວາມລົ້ມເຫຼວແລະກົນໄກການລົ້ມເຫຼວ, ເພື່ອຊອກຫາສາເຫດທີ່ແທ້ຈິງຂອງຄວາມລົ້ມເຫຼວ.

ການວິເຄາະ PCB ກະດານເປົ່າ

ໃນເວລາທີ່ອັດຕາການລົ້ມເຫຼວແມ່ນສູງຫຼາຍ, ການວິເຄາະຂອງ PCB ເປົ່າແມ່ນມີຄວາມຈໍາເປັນເປັນການເສີມສໍາລັບການວິເຄາະສາເຫດຂອງຄວາມລົ້ມເຫຼວ. ເມື່ອເຫດຜົນຄວາມລົ້ມເຫຼວທີ່ໄດ້ຮັບໃນຂັ້ນຕອນການວິເຄາະແມ່ນຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງ PCB ເປົ່າທີ່ນໍາໄປສູ່ຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຕື່ມອີກ, ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຖ້າ PCB ກະດານເປົ່າມີຂໍ້ບົກພ່ອງດຽວກັນ, ຮູບແບບຄວາມລົ້ມເຫລວດຽວກັນກັບຜະລິດຕະພັນທີ່ລົ້ມເຫລວຄວນສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນຫຼັງຈາກການປິ່ນປົວດຽວກັນ. ຂະບວນການເປັນຜະລິດຕະພັນທີ່ລົ້ມເຫລວ. ຖ້າຮູບແບບຄວາມລົ້ມເຫລວດຽວກັນບໍ່ໄດ້ຖືກຜະລິດຄືນໃຫມ່, ຫຼັງຈາກນັ້ນການວິເຄາະສາເຫດຂອງຜະລິດຕະພັນທີ່ລົ້ມເຫລວແມ່ນຜິດພາດ, ຫຼືຢ່າງຫນ້ອຍບໍ່ຄົບຖ້ວນ.