Како носител на различни компоненти и центар на пренос на сигналот на колото, ПХБ стана најважниот и клучен дел од електронските информативни производи, неговиот квалитет и ниво на сигурност го одредуваат квалитетот и сигурноста на целата опрема. Меѓутоа, поради трошоците и техничките причини, има многу проблеми со неуспехот во производството и примената на ПХБ.

За ваков проблем на дефект, треба да користиме некои најчесто користени техники за анализа на неуспех за да обезбедиме ниво на квалитет и сигурност на ПХБ во производството. Овој труд сумира десет техники за анализа на неуспех за референца.

Механизам и причина за анализа на дефект на ПХБ

1. Визуелна инспекција

Инспекција на изглед е визуелна инспекција или употреба на некои едноставни инструменти, како што се стереоскопски микроскоп, металографски микроскоп или дури и лупа, за да се провери изгледот на ПХБ и да се пронајдат неуспешните делови и соодветните физички докази. Главната функција е да се лоцира дефектот и прелиминарно да се суди за режимот на дефект на ПХБ. Инспекцијата на изглед главно го проверува загадувањето на ПХБ, корозијата, локацијата на експлозија на таблата, жици на колото и регуларноста на дефектот, доколку е сериски или индивидуален, без разлика дали е секогаш концентриран во одредена област итн. 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. Х-зраци флуороскопија

За некои делови што не можат да се проверат според изгледот, како и внатрешноста на ПХБ преку дупка и други внатрешни дефекти, треба да користиме рентген-флуороскопски систем за да провериме. Х-зраци флуороскопија систем е употреба на различна дебелина на материјалот или различна густина на материјалот на Х-зраци хигроскопност или пренос на различни принципи на снимање. Оваа технологија повеќе се користи за проверка на локацијата на дефектите во спојниците за лемење PCBA, преку дефекти на дупки и дефекти во уредите BGA или CSP со пакување со висока густина. 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. Анализа на секција

Анализата на парчиња е процес на добивање структура на пресек на ПХБ преку земање мостри, Мозаик, парче, полирање, корозија, набудување и серија методи и чекори. 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; Во исто време, методот на барања за примерок е висок, времето за подготовка на примерокот е исто така долго, потребата од обучен технички персонал за да се заврши. For detailed slicing procedures, please refer to IPC standards IPC-TM-650 2.1.1 and IPC-MS-810.

4. Акустичен микроскоп за скенирање

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. Во овој момент, акустичниот микроскоп за скенирање ја покажува својата посебна предност во неструктивното откривање на повеќеслојната ПХБ со висока густина. The general obvious bursting plate can be detected by visual inspection.

5. Микроинфрацрвена анализа

Микро инфрацрвената анализа е инфрацрвена спектроскопија во комбинација со микроскопска анализа, користи различен материјал (главно органска материја) на принципот на апсорпција на инфрацрвениот спектар, анализирајќи го составот на материјалите, заедно со микроскопот, може да направи видлива светлина и инфрацрвена светлина со светлосната патека, с under додека е под визуелното поле, може да бара анализа на траги од органски загадувачи. Во отсуство на микроскоп, инфрацрвената спектроскопија обично може да анализира само големи примероци. 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. Анализа на скенирање електронска микроскопија

Електронски микроскоп за скенирање (СЕМ) е еден од најкорисните електронски микроскопски системи за слика од големи размери за анализа на дефекти. Нејзиниот принцип на работа е да формира електронски зрак со дијаметар од десетици до илјадници ангстроми (А) со фокусирање на електронскиот зрак емитиран од катодата забрзан со анодата. Под дејство на отклонување на серпентина за скенирање, Електронскиот зрак ја скенира површината на примерокот точка по точка во одреден временски и просторен редослед. Електронскиот зрак со висока енергија ја бомбардира површината на примерокот и генерира разновидни информации, кои можат да се соберат и засилат за да се добијат различни соодветни графики на екранот. 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. Возбудените расеани електрони се генерираат во опсег од 100 ~ 1000nm на површината на примерокот и тие емитуваат различни карактеристики со разликата во атомскиот број на супстанцијата. Затоа, сликата со електронски расејување има морфолошки карактеристики и способност за дискриминација на атомски броеви, и затоа, заднината расфрлана електронска слика може да ја одразува распределбата на хемиските елементи. Сегашниот електронски микроскоп за скенирање беше многу моќен, секоја убава структура или површински карактеристики може да се зголемат стотици илјади пати за набervationудување и анализа.

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. Покрај тоа, длабочината на полето на сликата за скенирање електронски микроскоп е многу поголема од онаа на оптичкиот микроскоп, што е важен метод за анализа на металографската структура, микроскопска фрактура и мустаќи од калај.

7. X-ray energy spectrum analysis

Горенаведената електронска микроскопија за скенирање обично е опремена со рендгенски енергетски спектрометар. 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. Во исто време, соодветните инструменти соодветно се нарекуваат спектрометар за дисперзија на спектар (накратко WDS) и спектрометар за дисперзија на енергија (кратко EDS) според карактеристичната бранова должина или карактеристичната енергија на откривањето на сигналот на Х-зраци. Резолуцијата на спектрометарот е повисока од онаа на енергетскиот спектрометар, а брзината на анализата на енергетскиот спектрометар е поголема од онаа на енергетскиот спектрометар. Поради големата брзина и ниската цена на енергетските спектрометри, општата електронска микроскопија СКАНИРАЕ е опремена со енергетски спектрометри.

Со различниот режим на скенирање на електронски зрак, енергетскиот спектрометар може да ги анализира точката, линијата и рамнината на површината и да добие информации за различна распределба на елементите.Point analysis yields all elements of a point; Анализа на линии Анализата на еден елемент се изведува на одредена линија секој пат, а распределбата на линиите на сите елементи се добива со повеќекратно скенирање. Површинска анализа Анализа на сите елементи во дадена површина. Измерената содржина на елементот е просекот од опсегот на површински мерења.

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. Точноста на квантитативната анализа на енергетскиот спектрометар е ограничена, а содржината помала од 0.1% генерално не е лесно да се открие. Комбинацијата на енергетски спектар и СЕМ може да ги добие информациите за морфологијата и составот на површината истовремено, што е причината зошто тие се широко користени.

8. Фотоелектронска спектроскопија (XPS) анализа

Примероци со зрачење на Х -зраци, површината на електроните на внатрешната обвивка на атомот ќе избега од ропството на јадрото и ќе се формира цврста површина, мерејќи ја неговата кинетичка енергија на Екс, внатрешните електрони на електроните на атомот може да се добијат врзувачката енергија на Еб, Еб варира од различни елементи и различна електронска обвивка, тоа се „отпечатоци од прсти“ на параметрите за идентификација на атомот, формирање спектрална линија е фотоелектронска спектроскопија (XPS). XPS може да се користи за квалитативна и квантитативна анализа на елементи на плитка површина (неколку нанометри) од површината на примерокот. Покрај тоа, информациите за состојбите на хемиската валентност на елементите може да се добијат од хемиски поместувања на врзувачката енергија. Може да даде информации за врската помеѓу валентната состојба на површинскиот слој и околните елементи. 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; Повеќеслојните, исто така, може да се анализираат надолжно со соголување на јонски аргон (видете го случајот подолу) со многу поголема чувствителност од енергетскиот спектар (ЕДС). XPS главно се користи во анализата на анализа на квалитетот на облогата на ПХБ, анализа на загадување и анализа на степенот на оксидација, со цел да се утврди длабоката причина за слабата заварливост.

9. Differential Scanning Calorim-etry

Метод за мерење на разликата во влезот на моќност помеѓу супстанција и референтна супстанција како функција на температура (или време) под програмирана контрола на температурата. 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)

Термичка механичка анализа се користи за мерење на својствата на деформација на цврсти материи, течности и гелови под термички или механички сили под програмирана контрола на температурата. Најчесто користените методи на оптоварување вклучуваат компресија, вметнување на игла, истегнување, свиткување, итн. Тест сондата се состои од фиксирани на конзолниот сноп и спиралната пружина, преку моторот на применето оптоварување, кога се случува деформацијата на примерокот, диференцијален трансформатор за откривање на промената и заедно со обработката на податоците, како што се температура, стрес и напрегање после материјалот може да се добие под занемарливи односи на деформација на оптоварување со температура (или време). Според односот помеѓу деформацијата и температурата (или времето), физичко -хемиските и термодинамичките својства на материјалите можат да се изучуваат и анализираат. TMA е широко користен во анализата на ПХБ и главно се користи за мерење на двата најкритични параметри на ПХБ: линеарен коефициент на експанзија и температура на стакло на транзиција. ПХБ со преголем коефициент на експанзија честопати ќе доведе до дефект на фрактури на метализирани дупки по заварување и монтажа.