Kā dažādu komponentu nesējs un ķēdes signāla pārraides centrs, PCB ir kļuvusi par elektroniskās informācijas produktu vissvarīgāko un galveno daļu, tās kvalitāte un uzticamības līmenis nosaka visa aprīkojuma kvalitāti un uzticamību. Tomēr izmaksu un tehnisku iemeslu dēļ PCB ražošanā un pielietošanā ir daudz kļūmju problēmu.

Šāda veida kļūmju problēmu risināšanai mums ir jāizmanto dažas bieži lietotas kļūdu analīzes metodes, lai nodrošinātu PCB kvalitāti un uzticamības līmeni ražošanā. Šajā rakstā ir apkopotas desmit kļūdu analīzes metodes.

PCB kļūmes mehānisms un cēloņu analīze

1. Vizuāla pārbaude

Izskata pārbaude ir vizuāli pārbaudīt vai izmantot dažus vienkāršus instrumentus, piemēram, stereoskopisko mikroskopu, metalogrāfisko mikroskopu vai pat palielināmo stiklu, lai pārbaudītu PCB izskatu un atrastu neveiksmīgās detaļas un attiecīgos lietiskos pierādījumus. Galvenā funkcija ir atrast kļūmi un iepriekš spriest par PCB kļūmes režīmu. Izskatu pārbaude galvenokārt pārbauda PCB piesārņojumu, koroziju, plāksnes eksplozijas vietu, ķēdes vadu un kļūmes regularitāti, ja tā ir sērija vai individuāla, vai tā vienmēr ir koncentrēta noteiktā apgabalā utt. 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. Rentgena fluoroskopija

Dažām daļām, kuras nevar pārbaudīt pēc izskata, kā arī PCB iekšpusi caur caurumu un citiem iekšējiem defektiem, lai pārbaudītu, mums jāizmanto rentgena fluoroskopijas sistēma. Rentgena fluoroskopijas sistēma ir dažāda materiāla biezuma vai atšķirīga rentgenstaru higroskopiskuma materiāla blīvuma izmantošana vai dažādu principu caurlaidība attēlveidošanai. Šo tehnoloģiju vairāk izmanto, lai pārbaudītu PCBA lodēšanas savienojumu defektu atrašanās vietu caur caurumu defektiem un defektiem BGA vai CSP ierīcēs ar augsta blīvuma iepakojumu. 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. Sadaļu analīze

Šķēļu analīze ir process, lai iegūtu PCB šķērsgriezuma struktūru, izmantojot paraugu ņemšanu, mozaīku, šķēli, pulēšanu, koroziju, novērošanu un virkni metožu un darbību. 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; Tajā pašā laikā paraugu prasību metode ir augsta, paraugu sagatavošanas laiks ir arī ilgs, un ir nepieciešams pabeigt apmācītu tehnisko personālu. For detailed slicing procedures, please refer to IPC standards IPC-TM-650 2.1.1 and IPC-MS-810.

4. Skenējošais akustiskais mikroskops

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. Šajā brīdī skenējošais akustiskais mikroskops parāda savu īpašo priekšrocību daudzslāņu augsta blīvuma PCB nesagraujošā noteikšanā. The general obvious bursting plate can be detected by visual inspection.

5. Mikroinfrasarkanā analīze

Mikro infrasarkanā analīze ir infrasarkanā spektroskopija apvienojumā ar mikroskopa analīzes metodi, tā izmanto dažādus materiālus (galvenokārt organiskās vielas) pēc infrasarkanā spektra absorbcijas principa, analizējot materiālu savienojuma sastāvu kopā ar mikroskopu var padarīt redzamu gaismu un infrasarkano gaismu ar gaismas ceļu, kamēr atrodas redzes laukā, var meklēt organisko piesārņotāju izsekojamības analīzi. Ja nav mikroskopa, infrasarkanā spektroskopija parasti var analizēt tikai lielus paraugus. 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. Skenējošā elektronu mikroskopijas analīze

Skenējošais elektronu mikroskops (SEM) ir viena no visnoderīgākajām liela mēroga elektronu mikroskopiskām attēlveidošanas sistēmām kļūmju analīzei. Tās darbības princips ir veidot elektronu staru ar diametru no desmitiem līdz tūkstošiem angstromu (A), fokusējot elektronu staru, ko izstaro no katoda, ko paātrina anods. Skenēšanas spoles novirzes ietekmē Elektronu stars skenē parauga virsmu pa punktam noteiktā laika un telpas secībā. Augstas enerģijas elektronu stars bombardē parauga virsmu un ģenerē dažādu informāciju, ko var savākt un pastiprināt, lai displeja ekrānā iegūtu dažādas atbilstošas ​​grafikas. 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. Uzbudinātie atpakaļ izkliedētie elektroni uz parauga virsmas tiek ģenerēti diapazonā no 100 līdz 1000 nm, un tie izstaro dažādas īpašības ar atšķirību starp atomu skaitu. Tāpēc atpakaļ izkliedētajam elektronu attēlam ir morfoloģiskas īpašības un spēja atšķirt atomu skaitu, un tāpēc atpakaļ izkliedētais elektronu attēls var atspoguļot ķīmisko elementu sadalījumu. Pašreizējais skenējošais elektronu mikroskops ir bijis ļoti spēcīgs, jebkuras smalkas struktūras vai virsmas pazīmes var palielināt līdz simtiem tūkstošu reižu novērošanai un analīzei.

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. Turklāt skenējošā elektronu mikroskopa attēla lauka dziļums ir daudz lielāks nekā optiskajam mikroskopam, kas ir svarīga metode metalogrāfiskās struktūras, mikroskopiskā lūzuma un alvas ūsu analīzei.

7. X-ray energy spectrum analysis

Iepriekš minētā skenējošā elektronu mikroskopija parasti ir aprīkota ar rentgena enerģijas spektrometru. 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. Tajā pašā laikā atbilstošos instrumentus attiecīgi sauc par spektra izkliedes spektrometru (saīsināti WDS) un enerģijas izkliedes spektrometru (īsumā-EDS) atbilstoši rentgena signāla noteikšanas raksturīgajam viļņa garumam vai raksturīgajai enerģijai. Spektrometra izšķirtspēja ir augstāka nekā enerģijas spektrometram, un enerģijas spektrometra analīzes ātrums ir ātrāks nekā enerģijas spektrometram. Enerģijas spektrometru lielā ātruma un zemo izmaksu dēļ vispārējā SCANNING elektronu mikroskopija ir aprīkota ar enerģijas spektrometriem.

Izmantojot dažādu elektronu staru skenēšanas režīmu, enerģijas spektrometrs var analizēt virsmas punktu, līniju un plakni un iegūt informāciju par dažādu elementu sadalījumu.Point analysis yields all elements of a point; Līniju analīze Katrai noteiktai līnijai tiek veikta viena elementa analīze, un visu elementu līniju sadalījums tiek iegūts, veicot vairākas skenēšanas. Virsmas analīze Visu konkrētās virsmas elementu analīze. Izmērītais elementu saturs ir virsmas mērījumu diapazona vidējais lielums.

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. Enerģijas spektrometra kvantitatīvās analīzes precizitāte ir ierobežota, un saturu, kas mazāks par 0.1%, parasti nav viegli noteikt. Enerģijas spektra un SEM kombinācija var vienlaicīgi iegūt informāciju par virsmas morfoloģiju un sastāvu, tāpēc tie tiek plaši izmantoti.

8. Fotoelektronu spektroskopijas (XPS) analīze

Paraugus ar rentgena starojumu, atoma iekšējā apvalka elektronu virsma izkļūs no kodola saites un veidosies cietā virsma, mērot tā kinētisko enerģiju Ex, atoma iekšējā apvalka elektronus var iegūt Eb, Eb atšķīrās no dažādiem elementiem un dažādiem elektronu apvalkiem, tie ir atoma identifikācijas parametru “pirkstu nospiedumi”, spektrālās līnijas veidošanās ir fotoelektronu spektroskopija (XPS). XPS var izmantot elementu kvalitatīvai un kvantitatīvai analīzei uz seklas virsmas (vairāki nanometri) parauga virsmas. Turklāt informāciju par elementu ķīmiskās valences stāvokļiem var iegūt, veicot saistošās enerģijas ķīmiskās nobīdes. Tas var sniegt informāciju par saiti starp virsmas slāņa valences stāvokli un apkārtējiem elementiem. 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; Daudzslāņus var arī gareniski analizēt, atdalot argona jonus (skatīt gadījumu zemāk) ar daudz lielāku jutību nekā enerģijas spektrs (EDS). XPS galvenokārt izmanto PCB pārklājumu kvalitātes analīzes, piesārņojuma analīzes un oksidācijas pakāpes analīzē, lai noteiktu sliktas metināmības dziļo cēloni.

9. Differential Scanning Calorim-etry

Metode, kā izmērīt ievadītās jaudas starpību starp vielu un standartvielu atkarībā no temperatūras (vai laika) atkarībā no ieprogrammētas temperatūras kontroles. 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. Testa zonde sastāv no stiprinājuma pie konsoles staru kūļa un spirālveida atsperes balsta, izmantojot pielietotās slodzes motoru, kad notiek parauga deformācija, diferenciālo transformatoru, lai noteiktu izmaiņas, un kopā ar datu apstrādi, piemēram, temperatūru, spriegumu un deformāciju pēc materiālu var iegūt ar nenozīmīgām slodzes deformācijas attiecībām ar temperatūru (vai laiku). Saskaņā ar attiecību starp deformāciju un temperatūru (vai laiku) var izpētīt un analizēt materiālu fizikāli ķīmiskās un termodinamiskās īpašības. TMA plaši izmanto PCB analīzē, un to galvenokārt izmanto, lai izmērītu divus viskritiskākos PCB parametrus: lineāro izplešanās koeficientu un stikla pārejas temperatūru. PCB ar pārāk lielu izplešanās koeficientu pēc metināšanas un montāžas bieži novedīs pie metalizētu caurumu lūzuma.