PCB-Technologie - Führen Sie Fehleranalysen auf Fehlerfällen von Leiterplatten durch

Als Träger verschiedener Komponenten und der Hub der Schaltungssignalenübertragung, Leiterplatte ist zum wichtigsten und kritischsten Teil elektronischer Informationsprodukte geworden. Die Qualität und Zuverlässigkeit der Leiterplatte bestimmen die Qualität und Zuverlässigkeit der gesamten Ausrüstung.

Mit der Miniaturisierung elektronischer Informationsprodukte und den Umweltschutzanforderungen bleifrei und halogenfrei entwickeln sich Leiterplatten auch in Richtung hoher Dichte, hoher Tg und Umweltschutz. Aus Kosten- und technischen Gründen sind jedoch eine Vielzahl von Fehlerproblemen bei der Herstellung und Anwendung von Leiterplatten aufgetreten, die viele Qualitätsstreitigkeiten verursacht haben. Um die Ursache des Ausfalls zu klären, um eine Lösung für das Problem zu finden und die Verantwortlichkeiten zu unterscheiden, ist es notwendig, eine Fehleranalyse der aufgetretenen Fehlerfälle durchzuführen.

Grundlegendes Verfahren der Fehleranalyse

Um die genaue Ursache oder den Mechanismus des Leiterplattenfehlers oder -ausfalls zu erhalten, müssen die Grundprinzipien und der Analyseprozess befolgt werden, andernfalls können wertvolle Fehlerinformationen verpasst werden, wodurch die Analyse nicht fortgesetzt werden kann oder falsche Schlussfolgerungen gezogen werden können. Der allgemeine Grundprozess besteht darin, dass zunächst basierend auf dem Fehlerphänomen der Fehlerort und der Fehlermodus durch Informationssammlung, Funktionsprüfung, elektrische Leistungsprüfung und einfache visuelle Inspektion, d. h. Fehlerort oder Fehlerort, bestimmt werden müssen.

Für einfache Leiterplatten oder PCBA, der Fehlerort ist leicht zu bestimmen, aber für komplexere BGA- oder MCM-verpackte Geräte oder Substrate, Die Defekte sind nicht einfach mit dem Mikroskop zu beobachten und für eine Weile nicht leicht zu bestimmen. Zur Zeit, andere Mittel erforderlich sind, um festzustellen.

Dann müssen wir den Ausfallmechanismus analysieren, das heißt, verschiedene physikalische und chemische Methoden verwenden, um den Mechanismus zu analysieren, der PCB-Fehler oder Fehlererzeugung verursacht, wie virtuelles Schweißen, Verschmutzung, mechanische Beschädigung, Feuchtigkeitsbeanspruchung, mittlere Korrosion, Ermüdungsschäden, CAF- oder Ionenmigration, Spannungsüberlastung und so weiter.

Dann gibt es die Fehlerursachenanalyse, das heißt, basierend auf dem Fehlermechanismus und der Prozessanalyse, um die Ursache des Fehlermechanismus zu finden, und Testverifikation, falls erforderlich. Im Allgemeinen sollte die Testverifizierung so weit wie möglich durchgeführt werden, und die genaue Ursache des induzierten Versagens kann durch Testverifizierung gefunden werden.

Dies bietet eine gezielte Basis für die nächste Verbesserung. Schließlich ist es, einen Fehleranalysebericht zu erstellen, der auf den Testdaten, Fakten und Schlussfolgerungen basiert, die während des Analyseprozesses gewonnen wurden und klare Fakten, strenge logische Argumentation und starke Organisation erfordert. Stellen Sie sich das nicht aus dem Nichts vor.

Achten Sie bei der Analyse auf die Grundprinzipien, dass die Analysemethode von einfach bis komplex sein sollte, von außen nach innen, niemals die Probe zerstören und dann verwenden sollte. Nur so können wir den Verlust von Schlüsselinformationen und die Einführung neuer, menschengemachter Versagensmechanismen vermeiden.

Das optische Mikroskop wird hauptsächlich für die Sichtprüfung der Leiterplatte verwendet, auf der Suche nach den Fehlerteilen und den zugehörigen physikalischen Beweisen und vorläufig die Fehlerart der Leiterplatte bestimmt. Die visuelle Inspektion prüft hauptsächlich die PCB-Verschmutzung, Korrosion, die Position des Leiterplattenbruchs, die Schaltungsverdrahtung und die Regelmäßigkeit des Fehlers, wenn es sich um Charge oder Einzelperson handelt, ist es immer in einem bestimmten Bereich konzentriert usw.

Röntgenaufnahme (Röntgenaufnahme)

Für einige Teile, die nicht visuell überprüft werden können, sowie die internen und anderen internen Defekte der Durchgangslöcher der Leiterplatte, muss Röntgenfluoroskopie-System zur Inspektion verwendet werden.

Röntgenfluoroskopie-Systeme verwenden unterschiedliche Materialstärken oder unterschiedliche Materialdichten basierend auf unterschiedlichen Prinzipien der Feuchtigkeitsaufnahme oder Transmission von Röntgenstrahlen für die Bildgebung. Diese Technologie wird mehr verwendet, um die internen Defekte von PCBA-Lötstellen, die internen Defekte von Durchgangslöchern und die Positionierung defekter Lötstellen von BGA- oder CSP-Geräten in Verpackungen mit hoher Dichte zu überprüfen.

Schnittanalyse

Schnittanalyse ist der Prozess, die Querschnittsstruktur der Leiterplatte durch eine Reihe von Methoden und Schritten wie Probenahme, Einlegen, Schneiden, Polieren, Korrosion und Beobachtung zu erhalten. Durch die Schnittanalyse können wir umfangreiche Informationen über die Mikrostruktur erhalten, die die Qualität der Leiterplatte widerspiegelt (durch Löcher, Beschichtung usw.), die eine gute Grundlage für die nächste Qualitätsverbesserung bietet. Diese Methode ist jedoch zerstörerisch, sobald das Schneiden durchgeführt wird, wird die Probe unweigerlich zerstört.

Akustisches Rastermikroskop

Gegenwärtig wird das C-Mode Ultraschallscanning Akustikmikroskop hauptsächlich für elektronische Verpackung oder Versammlungsanalyse verwendet. Es verwendet die Amplitude-, Phase- und Polaritätsänderungen, die durch die Reflexion von Hochfrequenz-Ultraschallwellen an der diskontinuierlichen Schnittstelle des Materials zum Bild erzeugt werden. Die Z-Achse scannt die Informationen auf der XY-Ebene.

Daher kann das akustische Rastermikroskop verwendet werden, um verschiedene Defekte in Komponenten, Materialien und Leiterplatten und Leiterplatten, einschließlich Risse, Delamination, Einschlüsse und Hohlräume zu erkennen. Reicht die Frequenzbreite der Abtastakustik aus, können auch die inneren Defekte der Lötstellen direkt erkannt werden.

Ein typisches scannendes akustisches Bild verwendet eine rote Warnfarbe, um das Vorhandensein von Fehlern anzuzeigen. Da im SMT-Prozess eine große Anzahl von kunststoffverpackten Komponenten verwendet wird, entstehen bei der Umwandlung von bleifreiem zu bleifreiem Prozess eine große Anzahl von Feuchtigkeitsrückflussempfindlichkeitsproblemen. Das heißt, feuchtigkeitsabsorbierende kunststoffverpackte Geräte werden während des Reflows bei einer höheren bleifreien Prozesstemperatur interne oder SubstratDelaminationsrisse erfahren, und gängige Leiterplatten explodieren oft unter der hohen Temperatur des bleifreien Prozesses.

Zu diesem Zeitpunkt unterstreicht das Rasterakustikroskop seine besonderen Vorteile bei der zerstörungsfreien Prüfung von mehrschichtigen Leiterplatten mit hoher Dichte. Im Allgemeinen können offensichtliche Ausbrüche nur durch visuelle Inspektion des Aussehens erkannt werden.

Mikroinfrarotanalyse

Die Mikroinfrarotanalyse ist eine Analysemethode, die Infrarotspektroskopie und Mikroskop kombiniert. Es verwendet das Prinzip der unterschiedlichen Absorption von Infrarotspektren durch verschiedene Materialien (hauptsächlich organische Materie), um die zusammengesetzte Zusammensetzung des Materials zu analysieren, und kombiniert mit dem Mikroskop kann sichtbares Licht und Infrarotlicht dasselbe machen. Der Lichtweg, solange er sich im sichtbaren Sichtfeld befindet, kann man die Spur organischer Schadstoffe finden, die analysiert werden sollen.

Ohne die Kombination eines Mikroskops kann die Infrarotspektroskopie in der Regel nur Proben mit einer großen Probenmenge analysieren. In vielen Fällen in der Elektroniktechnik kann Mikroverschmutzung jedoch zu einer schlechten Lötbarkeit von Leiterplatten-Pads oder Bleistiften führen. Es ist denkbar, dass es ohne Infrarotspektroskopie mit einem Mikroskop schwierig ist, Prozessprobleme zu lösen. Der Hauptzweck der Mikro-Infrarot-Analyse ist die Analyse der organischen Verunreinigungen auf der geschweißten Oberfläche oder der Oberfläche der Lötstelle und die Analyse der Ursache von Korrosion oder schlechter Lötbarkeit.

Rasterelektronenmikroskopie (SEM)

Das Rasterelektronenmikroskop (SEM) ist eines der nützlichsten großskaligen elektronenmikroskopischen Bildgebungssysteme für die Fehleranalyse. Es wird am häufigsten für Topographiebeobachtung verwendet. Die aktuellen Rasterelektronenmikroskope sind bereits sehr leistungsstark. Jede feine Struktur oder Oberflächeneigenschaft kann vergrößert werden. Beobachten und analysieren Sie Hunderttausende Male.

Bei der Fehleranalyse von Leiterplatten oder Lötstellen wird SEM hauptsächlich verwendet, um den Fehlermechanismus zu analysieren. Insbesondere wird es verwendet, um die topographische Struktur der Pad-Oberfläche, die metallographische Struktur der Lötstelle zu beobachten, die intermetallische Verbindung und die Lötbarkeitsbeschichtung zu messen.

Im Gegensatz zum optischen Mikroskop produziert das Rasterelektronenmikroskop ein elektronisches Bild, so dass es nur schwarze und weiße Farben hat, und die Probe des Rasterelektronenmikroskops muss leitfähig sein, und der Nichtleiter und einige Halbleiter müssen mit Gold oder Kohlenstoff besprüht werden. Andernfalls beeinflusst die Ansammlung von Ladungen auf der Oberfläche der Probe die Beobachtung der Probe. Darüber hinaus ist die Tiefenschärfe des Rasterelektronenmikroskopbildes weit größer als die des optischen Mikroskops, und es ist eine wichtige Analysemethode für ungleichmäßige Proben wie metallographische Struktur, mikroskopischer Bruch und Zinnhaar.

Thermische Analyse

Differenzkalorimeter (DSC)

Die Differenzkalorimetrie (Differenzkalorimetrie) ist eine Methode zur Messung der Beziehung zwischen der Leistungsdifferenz zwischen dem Eingangsmaterial und dem Referenzmaterial und der Temperatur (oder Zeit) unter Programmtemperaturregelung. Es ist eine analytische Methode zur Untersuchung des Verhältnisses zwischen Wärme und Temperatur. Entsprechend dieser Beziehung können die physikalischen, chemischen und thermodynamischen Eigenschaften von Materialien untersucht und analysiert werden.

DSC hat ein breites Anwendungsspektrum, aber in PCB-Analyse, it is mainly used to measure the curing degree and glass transition temperature of various polymer Materialien used on the PCB. Diese beiden Parameter bestimmen die Zuverlässigkeit der Leiterplatte im nachfolgenden Prozess.