వివిధ భాగాల క్యారియర్ మరియు సర్క్యూట్ సిగ్నల్ ట్రాన్స్మిషన్ యొక్క కేంద్రంగా, PCB ఎలక్ట్రానిక్ సమాచార ఉత్పత్తులలో అత్యంత ముఖ్యమైన మరియు కీలకమైన భాగం అయింది, దాని నాణ్యత మరియు విశ్వసనీయత స్థాయి మొత్తం పరికరాల నాణ్యత మరియు విశ్వసనీయతను నిర్ణయిస్తుంది. అయితే, ఖర్చు మరియు సాంకేతిక కారణాల వల్ల, PCB ఉత్పత్తి మరియు అప్లికేషన్‌లో చాలా వైఫల్య సమస్యలు ఉన్నాయి.

ఈ రకమైన వైఫల్య సమస్య కోసం, తయారీలో PCB యొక్క నాణ్యత మరియు విశ్వసనీయత స్థాయిని నిర్ధారించడానికి మేము సాధారణంగా ఉపయోగించే వైఫల్య విశ్లేషణ పద్ధతులను ఉపయోగించాలి. ఈ పేపర్ సూచన కోసం పది వైఫల్య విశ్లేషణ పద్ధతులను సంగ్రహిస్తుంది.

PCB వైఫల్యం యొక్క యంత్రాంగం మరియు కారణ విశ్లేషణ

1. దృశ్య తనిఖీ

పిసిబి రూపాన్ని తనిఖీ చేయడానికి మరియు విఫలమైన భాగాలు మరియు సంబంధిత భౌతిక సాక్ష్యాలను కనుగొనడానికి స్టీరియోస్కోపిక్ మైక్రోస్కోప్, మెటలోగ్రాఫిక్ మైక్రోస్కోప్ లేదా భూతద్దం వంటి కొన్ని సాధారణ పరికరాలను దృశ్యపరంగా తనిఖీ చేయడం లేదా ఉపయోగించడం స్వరూప తనిఖీ. ప్రధాన విధి వైఫల్యాన్ని గుర్తించడం మరియు PCB యొక్క వైఫల్య మోడ్‌ని ప్రాథమికంగా నిర్ధారించడం. స్వరూప తనిఖీ ప్రధానంగా PCB కాలుష్యం, తుప్పు, బోర్డు పేలుడు స్థానం, సర్క్యూట్ వైరింగ్ మరియు వైఫల్యం యొక్క క్రమబద్ధతను తనిఖీ చేస్తుంది, అది బ్యాచ్ లేదా వ్యక్తి అయితే, అది ఎల్లప్పుడూ ఒక నిర్దిష్ట ప్రాంతంలో కేంద్రీకృతమై ఉందా, మొదలైనవి. 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. ఎక్స్-రే ఫ్లోరోస్కోపీ

ప్రదర్శన ద్వారా తనిఖీ చేయలేని కొన్ని భాగాలకు, అలాగే రంధ్రం మరియు ఇతర అంతర్గత లోపాల ద్వారా PCB లోపల, తనిఖీ చేయడానికి మేము X- రే ఫ్లోరోస్కోపీ వ్యవస్థను ఉపయోగించాలి. ఎక్స్-రే ఫ్లోరోస్కోపీ సిస్టమ్ అనేది విభిన్న మెటీరియల్ మందం లేదా ఎక్స్-రే హైగ్రోస్కోపిసిటీ యొక్క విభిన్న మెటీరియల్ డెన్సిటీ లేదా ఇమేజింగ్‌కు వివిధ సూత్రాలను ప్రసారం చేయడం. ఈ సాంకేతికత PCBA టంకము జాయింట్లలో లోపాల స్థానాన్ని, అధిక సాంద్రత కలిగిన ప్యాకేజింగ్‌తో BGA లేదా CSP పరికరాలలో లోపాల ద్వారా తనిఖీ చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. 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. విభాగం విశ్లేషణ

నమూనా విశ్లేషణ, మొజాయిక్, స్లైస్, పాలిషింగ్, తుప్పు, పరిశీలన మరియు వరుస పద్ధతులు మరియు దశల ద్వారా PCB క్రాస్ సెక్షన్ నిర్మాణాన్ని పొందడం ప్రక్రియ విశ్లేషణ. 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; అదే సమయంలో, నమూనా అవసరాల పద్ధతి ఎక్కువగా ఉంటుంది, నమూనా తయారీ సమయం కూడా చాలా ఎక్కువ, శిక్షణ పొందిన సాంకేతిక సిబ్బంది పూర్తి అవసరం. For detailed slicing procedures, please refer to IPC standards IPC-TM-650 2.1.1 and IPC-MS-810.

4. శబ్ద సూక్ష్మదర్శినిని స్కాన్ చేస్తోంది

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. ఈ సమయంలో, స్కానింగ్ ఎకౌస్టిక్ మైక్రోస్కోప్ మల్టీ-లేయర్ హై-డెన్సిటీ పిసిబి యొక్క నాన్‌డస్ట్రక్టివ్ డిటెక్షన్‌లో దాని ప్రత్యేక ప్రయోజనాన్ని చూపుతుంది. The general obvious bursting plate can be detected by visual inspection.

5. మైక్రోఇన్‌ఫ్రేడ్ విశ్లేషణ

మైక్రో ఇన్‌ఫ్రారెడ్ విశ్లేషణ అనేది ఇన్‌ఫ్రారెడ్ స్పెక్ట్రోస్కోపీని మైక్రోస్కోప్ విశ్లేషణ పద్ధతిలో కలిపి, ఇన్‌ఫ్రారెడ్ స్పెక్ట్రం శోషణ సూత్రంపై విభిన్న పదార్థాలను (ప్రధానంగా సేంద్రీయ పదార్థాన్ని) ఉపయోగిస్తుంది, పదార్థాల సమ్మేళనం కూర్పును విశ్లేషిస్తుంది, సూక్ష్మదర్శినితో పాటుగా కనిపించే కాంతి మరియు పరారుణ కాంతిని తయారు చేయవచ్చు కాంతి మార్గంలో, దృశ్య క్షేత్రం కింద ఉన్నంత వరకు, ట్రేస్ సేంద్రీయ కాలుష్య కారకాల విశ్లేషణ కోసం చూడవచ్చు. మైక్రోస్కోప్ లేనప్పుడు, ఇన్ఫ్రారెడ్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ సాధారణంగా పెద్ద నమూనాలను మాత్రమే విశ్లేషించవచ్చు. 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. ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ విశ్లేషణను స్కాన్ చేస్తోంది

వైఫల్య విశ్లేషణ కోసం స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ (SEM) అనేది అత్యంత ఉపయోగకరమైన పెద్ద-స్థాయి ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపిక్ ఇమేజింగ్ వ్యవస్థలలో ఒకటి. యానోడ్ ద్వారా వేగవంతం కాథోడ్ నుండి విడుదలయ్యే ఎలక్ట్రాన్ బీమ్‌ని కేంద్రీకరించడం ద్వారా పదుల నుండి వేలాది ఆంగ్‌స్ట్రోమ్‌ల (A) వ్యాసంతో ఎలక్ట్రాన్ బీమ్‌ను రూపొందించడం దీని పని సూత్రం. స్కానింగ్ కాయిల్ యొక్క విక్షేపం చర్య కింద, ఎలక్ట్రాన్ పుంజం నమూనా బిందువు యొక్క ఉపరితలాన్ని నిర్దిష్ట సమయం మరియు ఖాళీ క్రమంలో స్కాన్ చేస్తుంది. హై-ఎనర్జీ ఎలక్ట్రాన్ బీమ్ నమూనా ఉపరితలంపై బాంబులు వేస్తుంది మరియు విభిన్న సమాచారాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, వీటిని డిస్‌ప్లే స్క్రీన్‌లో వివిధ సంబంధిత గ్రాఫిక్‌లను సేకరించి విస్తరించవచ్చు. 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. ఉత్తేజిత బ్యాక్‌స్కాటర్డ్ ఎలక్ట్రాన్లు నమూనా ఉపరితలంపై 100 ~ 1000nm పరిధిలో ఉత్పత్తి చేయబడతాయి మరియు అవి పదార్ధం యొక్క పరమాణు సంఖ్య వ్యత్యాసంతో విభిన్న లక్షణాలను విడుదల చేస్తాయి. అందువల్ల, బ్యాక్‌స్కాటర్డ్ ఎలక్ట్రాన్ ఇమేజ్ పదనిర్మాణ లక్షణాలు మరియు పరమాణు సంఖ్య వివక్ష సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది మరియు అందువల్ల, బ్యాక్‌స్కాటర్ ఎలక్ట్రాన్ ఇమేజ్ రసాయన మూలకాల పంపిణీని ప్రతిబింబిస్తుంది. ప్రస్తుత స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ చాలా శక్తివంతమైనది, ఏవైనా చక్కటి నిర్మాణం లేదా ఉపరితల లక్షణాలను పరిశీలన మరియు విశ్లేషణ కోసం వందల వేల సార్లు పెంచవచ్చు.

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. అదనంగా, స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ ఇమేజ్ యొక్క ఫీల్డ్ డెప్త్ ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్ కంటే చాలా పెద్దది, ఇది మెటలోగ్రాఫిక్ స్ట్రక్చర్, మైక్రోస్కోపిక్ ఫ్రాక్చర్ మరియు టిన్ మీసాల విశ్లేషణకు ముఖ్యమైన పద్ధతి.

7. X-ray energy spectrum analysis

పైన పేర్కొన్న స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీలో సాధారణంగా ఎక్స్-రే ఎనర్జీ స్పెక్ట్రోమీటర్ ఉంటుంది. 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. అదే సమయంలో, ఎక్స్-రే సిగ్నల్ డిటెక్షన్ యొక్క లక్షణ తరంగదైర్ఘ్యం లేదా లక్షణ శక్తి ప్రకారం సంబంధిత పరికరాలను వరుసగా స్పెక్ట్రమ్ డిస్పర్షన్ స్పెక్ట్రోమీటర్ (షార్ట్ ఫర్ WDS) మరియు ఎనర్జీ డిస్పర్షన్ స్పెక్ట్రోమీటర్ (షార్ట్ ఫర్ EDS) అని పిలుస్తారు. స్పెక్ట్రోమీటర్ యొక్క రిజల్యూషన్ శక్తి స్పెక్ట్రోమీటర్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు శక్తి స్పెక్ట్రోమీటర్ యొక్క విశ్లేషణ వేగం శక్తి స్పెక్ట్రోమీటర్ కంటే వేగంగా ఉంటుంది. శక్తి స్పెక్ట్రోమీటర్‌ల యొక్క అధిక వేగం మరియు తక్కువ ధర కారణంగా, సాధారణ స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీలో శక్తి స్పెక్ట్రోమీటర్లు ఉంటాయి.

ఎలక్ట్రాన్ బీమ్ యొక్క విభిన్న స్కానింగ్ మోడ్‌తో, శక్తి స్పెక్ట్రోమీటర్ ఉపరితలం యొక్క పాయింట్, లైన్ మరియు ప్లేన్‌ను విశ్లేషించవచ్చు మరియు మూలకాల యొక్క విభిన్న పంపిణీ సమాచారాన్ని పొందవచ్చు.Point analysis yields all elements of a point; లైన్ విశ్లేషణ ప్రతిసారీ నిర్దిష్ట మూలకంపై ఒక మూలకం విశ్లేషణ జరుగుతుంది, మరియు అన్ని మూలకాల యొక్క లైన్ పంపిణీ బహుళ స్కానింగ్ ద్వారా పొందబడుతుంది. ఉపరితల విశ్లేషణ ఇచ్చిన ఉపరితలంలోని అన్ని మూలకాల విశ్లేషణ. కొలిచిన మూలకం కంటెంట్ ఉపరితల కొలతల శ్రేణి యొక్క సగటు.

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. శక్తి స్పెక్ట్రోమీటర్ యొక్క పరిమాణాత్మక విశ్లేషణ ఖచ్చితత్వం పరిమితం, మరియు 0.1% కంటే తక్కువ కంటెంట్ సాధారణంగా గుర్తించడం సులభం కాదు. శక్తి స్పెక్ట్రం మరియు SEM కలయిక ఏకకాలంలో ఉపరితల స్వరూపం మరియు కూర్పు యొక్క సమాచారాన్ని పొందగలదు, అందుకే అవి విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.

8. ఫోటోఎలెక్ట్రాన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (XPS) విశ్లేషణ

ఎక్స్ -రే రేడియేషన్ ద్వారా నమూనాలు, అణువు యొక్క లోపలి షెల్ ఎలక్ట్రాన్‌ల ఉపరితలం న్యూక్లియస్ యొక్క బంధం నుండి తప్పించుకుంటుంది మరియు ఘన ఉపరితలం ఏర్పడుతుంది, దాని గతి శక్తిని కొలుస్తుంది Ex, అణువు యొక్క లోపలి షెల్ ఎలక్ట్రాన్‌లను బంధించే శక్తిని పొందవచ్చు Eb, Eb విభిన్న మూలకాలు మరియు విభిన్న ఎలక్ట్రాన్ షెల్ నుండి మారుతూ ఉంటాయి, ఇది అణువు గుర్తింపు పారామితుల యొక్క “వేలిముద్రలు”, స్పెక్ట్రల్ లైన్ ఏర్పడటం అనేది ఫోటోఎలెక్ట్రాన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (XPS). నమూనా ఉపరితలం యొక్క నిస్సార ఉపరితలం (అనేక నానోమీటర్లు) పై మూలకాల గుణాత్మక మరియు పరిమాణాత్మక విశ్లేషణ కోసం XPS ఉపయోగించవచ్చు. అదనంగా, మూలకాల యొక్క రసాయన వాలెన్స్ స్థితుల గురించి సమాచారాన్ని బైండింగ్ శక్తి యొక్క రసాయన మార్పుల నుండి పొందవచ్చు. ఇది ఉపరితల పొర యొక్క వాలెన్స్ స్థితి మరియు పరిసర మూలకాల మధ్య బంధం యొక్క సమాచారాన్ని ఇవ్వగలదు. 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; ఎనర్జీ స్పెక్ట్రం (EDS) కంటే చాలా ఎక్కువ సున్నితత్వంతో ఆర్గాన్ అయాన్ స్ట్రిప్పింగ్ (దిగువ కేసు చూడండి) ద్వారా మల్టీలేయర్‌లను రేఖాంశంగా విశ్లేషించవచ్చు. XPS ప్రధానంగా PCB పూత నాణ్యత విశ్లేషణ, కాలుష్య విశ్లేషణ మరియు ఆక్సీకరణ డిగ్రీ విశ్లేషణ యొక్క విశ్లేషణలో ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది తక్కువ వెల్డింగ్ సామర్థ్యం యొక్క లోతైన కారణాన్ని గుర్తించడానికి.

9. Differential Scanning Calorim-etry

ప్రోగ్రామ్ చేయబడిన ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణలో ఉష్ణోగ్రత (లేదా సమయం) యొక్క ఫంక్షన్‌గా ఒక పదార్ధం మరియు రిఫరెన్స్ పదార్ధం మధ్య పవర్ ఇన్‌పుట్‌లో వ్యత్యాసాన్ని కొలిచే పద్ధతి. 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.

<span style=”font-family: arial; “>10</span> 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. టెస్ట్ ప్రోబ్‌లో కాంటిలివర్ బీమ్ మరియు హెలికల్ స్ప్రింగ్ సపోర్ట్, అప్లైడ్ లోడ్ మోటర్ ద్వారా, నమూనా వైకల్యం సంభవించినప్పుడు, మార్పును గుర్తించడానికి డిఫరెన్షియల్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్, మరియు ఉష్ణోగ్రత, ఒత్తిడి మరియు స్ట్రెయిన్ వంటి డేటా ప్రాసెసింగ్‌తో కలిపి ఉంటాయి. ఉష్ణోగ్రత (లేదా సమయం) తో అతితక్కువ లోడ్ వైకల్య సంబంధాల కింద పదార్థాన్ని పొందవచ్చు. వైకల్యం మరియు ఉష్ణోగ్రత (లేదా సమయం) మధ్య సంబంధం ప్రకారం, పదార్థాల భౌతిక రసాయన మరియు థర్మోడైనమిక్ లక్షణాలను అధ్యయనం చేయవచ్చు మరియు విశ్లేషించవచ్చు. PCB విశ్లేషణలో TMA విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది మరియు PCB యొక్క రెండు అత్యంత క్లిష్టమైన పారామితులను కొలిచేందుకు ప్రధానంగా ఉపయోగిస్తారు: సరళ విస్తరణ గుణకం మరియు గాజు పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత. చాలా పెద్ద విస్తరణ గుణకం కలిగిన PCB తరచుగా వెల్డింగ్ మరియు అసెంబ్లీ తర్వాత మెటలైజ్డ్ రంధ్రాల పగులు వైఫల్యానికి దారితీస్తుంది.