Si bartës i përbërësve të ndryshëm dhe qendër e transmetimit të sinjalit qark, PCB është bërë pjesa më e rëndësishme dhe kryesore e produkteve të informacionit elektronik, niveli i cilësisë dhe besueshmërisë së tij përcakton cilësinë dhe besueshmërinë e të gjithë pajisjeve. Sidoqoftë, për shkak të kostos dhe arsyeve teknike, ka shumë probleme dështimi në prodhimin dhe aplikimin e PCB.

Për këtë lloj problemi të dështimit, ne duhet të përdorim disa teknika të zakonshme të analizës së dështimit për të siguruar cilësinë dhe nivelin e besueshmërisë së PCB në prodhim. Ky punim përmbledh dhjetë teknika të analizës së dështimit për referencë.

Mekanizmi dhe analiza e shkakut të dështimit të PCB

1. Një inspektim vizual

Inspektimi i pamjes është të inspektoni vizualisht ose të përdorni disa instrumente të thjeshta, të tilla si mikroskop stereoskopik, mikroskop metalografik apo edhe xham zmadhues, për të kontrolluar pamjen e PCB dhe për të gjetur pjesët e dështuara dhe dëshmitë përkatëse fizike. Funksioni kryesor është gjetja e dështimit dhe gjykimi paraprak i mënyrës së dështimit të PCB. Inspektimi i pamjes kryesisht kontrollon ndotjen e PCB, gërryerjen, vendndodhjen e shpërthimit të bordit, instalimet elektrike të qarkut dhe rregullsinë e dështimit, nëse është grumbull ose individual, nëse është gjithmonë i përqendruar në një zonë të caktuar, etj. 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. Fluoroskopia me rreze X

Për disa pjesë që nuk mund të inspektohen nga pamja, si dhe pjesa e brendshme e PCB përmes vrimës dhe defekteve të tjera të brendshme, ne duhet të përdorim sistemin e fluoroskopisë me rreze X për të kontrolluar. Sistemi i fluoroskopisë me rreze X është përdorimi i trashësisë së materialit të ndryshëm ose densitetit të ndryshëm material të higroskopisë së rrezeve X ose transmetimit të parimeve të ndryshme në imazh. Kjo teknologji përdoret më shumë për të kontrolluar vendndodhjen e defekteve në nyjet e saldimit PCBA, përmes defekteve dhe defekteve në vrimat në pajisjet BGA ose CSP me paketim me densitet të lartë. 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. Analiza e seksionit

Analiza e feta është procesi i marrjes së strukturës së seksionit kryq PCB përmes marrjes së mostrave, Mozaikut, feta, lustrimit, korrozionit, vëzhgimit dhe një sërë metodash dhe hapash. 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; Në të njëjtën kohë, metoda e kërkesave të mostrës është e lartë, koha e përgatitjes së mostrës është gjithashtu e gjatë, nevoja për personel teknik të trajnuar për të përfunduar. For detailed slicing procedures, please refer to IPC standards IPC-TM-650 2.1.1 and IPC-MS-810.

4. Mikroskop akustik i skanimit

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. Në këtë pikë, mikroskopi akustik i skanimit tregon përparësinë e tij të veçantë në zbulimin jodestruktiv të PCB-ve me densitet të lartë me shumë shtresa. The general obvious bursting plate can be detected by visual inspection.

5. Analiza mikroinfrakuqe

Analiza mikro infra të kuqe nënkupton spektroskopinë infra të kuqe të kombinuar me metodën e analizës së mikroskopit, ajo përdor materiale të ndryshme (kryesisht lëndë organike) në parimin e thithjes së spektrit infra të kuqe, duke analizuar përbërjen e përbërjes së materialeve, së bashku me mikroskopin mund të bëjë dritë të dukshme dhe dritë infra të kuqe me shtegun e dritës, për aq kohë sa nën fushën vizuale, mund të kërkohet analiza e ndotësve organikë gjurmë. Në mungesë të një mikroskopi, spektroskopia infra të kuqe zakonisht mund të analizojë vetëm mostra të mëdha. 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. Analiza e mikroskopisë elektronike të skanimit

Mikroskopi elektronik skanues (SEM) është një nga sistemet më të dobishme të imazhit mikroskopik elektronik në shkallë të gjerë për analizën e dështimit. Parimi i tij i punës është të formojë një rreze elektronike me diametër prej dhjetëra deri në mijëra angstrom (A) duke fokusuar rrezen e elektroneve të emetuara nga katoda e përshpejtuar nga anoda. Nën veprimin e devijimit të spirales së skanimit, Rrezja e elektroneve skanon sipërfaqen e mostrës pikë për pikë në një rend të caktuar kohor dhe hapësinor. Rrezja elektronike me energji të lartë bombardon sipërfaqen e mostrës dhe gjeneron një larmi informacioni, i cili mund të mblidhet dhe amplifikohet për të marrë grafika të ndryshme përkatëse në ekranin e ekranit. 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. Elektronet e shpërndara prapa të ngacmuara gjenerohen në rangun 100 ~ 1000nm në sipërfaqen e mostrës, dhe ato lëshojnë karakteristika të ndryshme me ndryshimin e numrit atomik të substancës. Prandaj, imazhi i elektronit të shpërndarë ka karakteristika morfologjike dhe aftësi të dallimit të numrit atomik, dhe për këtë arsye, imazhi i elektronit të shpërndarë mbrapa mund të pasqyrojë shpërndarjen e elementeve kimike. Mikroskopi elektronik i skanimit aktual ka qenë shumë i fuqishëm, çdo strukturë e hollë ose veçori sipërfaqësore mund të zmadhohet në qindra mijëra herë për vëzhgim dhe analizë.

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. Për më tepër, thellësia e fushës së imazhit të mikroskopit elektronik të skanimit është shumë më e madhe se ajo e mikroskopit optik, e cila është një metodë e rëndësishme për analizën e strukturës metalografike, thyerjes mikroskopike dhe mustaqet e kallajit.

7. X-ray energy spectrum analysis

Mikroskopia elektronike skanuese e lartpërmendur zakonisht është e pajisur me një spektrometër energjie me rreze X. 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. Në të njëjtën kohë, instrumentet përkatëse quhen respektivisht spektrometër i shpërndarjes së spektrit (shkurt WDS) dhe spektrometër i shpërndarjes së energjisë (EDS shkurt) sipas gjatësisë valore karakteristike ose energjisë karakteristike të zbulimit të sinjalit me rreze X. Rezolucioni i spektrometrit është më i lartë se ai i spektrometrit të energjisë, dhe shpejtësia e analizës së spektrometrit të energjisë është më e shpejtë se ajo e spektrometrit të energjisë. Për shkak të shpejtësisë së lartë dhe kostos së ulët të spektrometrave të energjisë, mikroskopia e përgjithshme elektronike SCANNING është e pajisur me spektrometra energjie.

Me mënyrën e ndryshme të skanimit të rrezes së elektroneve, spektrometri i energjisë mund të analizojë pikën, vijën dhe rrafshin e sipërfaqes dhe të marrë informacionin e shpërndarjes së ndryshme të elementeve.Point analysis yields all elements of a point; Analiza e linjës Një analizë e elementeve kryhet në një linjë të caktuar çdo herë, dhe shpërndarja e linjës e të gjithë elementëve merret me skanim të shumëfishtë. Analiza e sipërfaqes Analiza e të gjithë elementëve në një sipërfaqe të caktuar. Përmbajtja e elementit të matur është mesatarja e gamës së matjeve të sipërfaqes.

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. Saktësia e analizës sasiore të spektrometrit të energjisë është e kufizuar, dhe përmbajtja më pak se 0.1% në përgjithësi nuk është e lehtë të zbulohet. Kombinimi i spektrit të energjisë dhe SEM mund të marrë informacionin e morfologjisë dhe përbërjes së sipërfaqes njëkohësisht, kjo është arsyeja pse ato përdoren gjerësisht.

8. Spektroskopia fotoelektronike (XPS)

Mostrat nga rrezatimi me rreze X, sipërfaqja e elektroneve të brendshme të guaskës së atomit do të shpëtojë nga skllavëria e bërthamës dhe formimi i sipërfaqes së ngurtë, duke matur energjinë e saj kinetike Ex, elektronet e brendshme të guaskës së atomit mund të merret energjia lidhëse e Eb, Eb ndryshonin nga elementë të ndryshëm dhe predha të ndryshme elektronike, janë “gjurmët e gishtërinjve” të parametrave të identifikimit të atomit, formimi i vijës spektrale është spektroskopia fotoelektronike (XPS). XPS mund të përdoret për analiza cilësore dhe sasiore të elementeve në sipërfaqe të cekët (disa nanometra) të sipërfaqes së mostrës. Për më tepër, informacioni për gjendjet kimike të valencës së elementeve mund të merret nga ndryshimet kimike të energjisë lidhëse. Mund të japë informacionin e lidhjes midis gjendjes së valencës së shtresës sipërfaqësore dhe elementeve përreth. 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; Shumështresat gjithashtu mund të analizohen në mënyrë gjatësore me zhveshjen e jonit të argonit (shiko rastin më poshtë) me ndjeshmëri shumë më të madhe sesa spektri i energjisë (EDS). XPS përdoret kryesisht në analizën e analizës së cilësisë së veshjes PCB, analizën e ndotjes dhe analizën e shkallës së oksidimit, në mënyrë që të përcaktohet arsyeja e thellë e saldimit të dobët.

9. Differential Scanning Calorim-etry

Një metodë e matjes së ndryshimit në fuqinë hyrëse midis një substance dhe një substance referuese në funksion të temperaturës (ose kohës) nën kontrollin e programuar të temperaturës. 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)

Analiza Mekanike Termike përdoret për të matur vetitë e deformimit të lëndëve të ngurta, lëngjeve dhe xhelit nën forcat termike ose mekanike nën kontrollin e programuar të temperaturës. Metodat e ngarkesave të përdorura zakonisht përfshijnë ngjeshjen, futjen e kunjave, shtrirjen, lakimin, etj. Sonda e testit konsiston në fiksimin në traun e kondicionerit dhe mbështetësen e pranverës spirale, përmes motorit të ngarkesës së aplikuar, kur ndodh deformimi i mostrës, transformator diferencial për të zbuluar ndryshimin, dhe së bashku me përpunimin e të dhënave, të tilla si temperatura, stresi dhe tendosja pas materiali mund të merret nën marrëdhëniet e papërfillshme të deformimit të ngarkesës me temperaturën (ose kohën). Sipas marrëdhënies midis deformimit dhe temperaturës (ose kohës), vetitë fiziko -kimike dhe termodinamike të materialeve mund të studiohen dhe analizohen. TMA përdoret gjerësisht në analizën e PCB dhe përdoret kryesisht në matjen e dy parametrave më kritikë të PCB: koeficienti i zgjerimit linear dhe temperatura e kalimit të xhamit. PCB me koeficient shumë të madh zgjerimi shpesh do të çojë në thyerje të vrimave të metalizuara pas saldimit dhe montimit.