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Enciclopedia della tecnologia di analisi dei guasti della scheda PCB
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Enciclopedia della tecnologia di analisi dei guasti della scheda PCB

2022-01-05
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Author:pcb

In quanto portante di vari componenti e fulcro della trasmissione del segnale del circuito, il Scheda PCB è diventata una parte importante e fondamentale dei prodotti informativi elettronici. La sua qualità e affidabilità determinano la qualità e l'affidabilità di tutta l'attrezzatura. Tuttavia, per motivi tecnici e di costo, un gran numero di problemi di guasto si sono verificati nella produzione e nell'applicazione di Scheda PCBs. Per questo tipo di problema di fallimento, Abbiamo bisogno di utilizzare alcune tecniche di analisi dei guasti comunemente utilizzate per garantire la qualità e l'affidabilità di Scheda PCBs quando sono fabbricati. Questo articolo riassume dieci tecniche di analisi dei guasti per riferimento.

pcb board

1. Ispezione visiva
L'ispezione dell'aspetto è quella di ispezionare l'aspetto della Scheda PCB visibile o con alcuni semplici strumenti, come uno stereomicroscopio, un microscopio metallografico o anche una lente d'ingrandimento, per trovare la posizione del guasto e le prova relativa fisiche. La funzione principale è individuare il guasto e determinare inizialmente la modalità di guasto del PCB Scheda. . L'ispezione dell'aspetto controlla principalmente la Scheda PCB inquinamento, la corrosione, la posizione della tavola rotta, il cablaggio del circuito e la regolarità del guasto, se è lotto o singolo, sia sempre concentrato in una certa area, ecc. Inoltre, molti guasti PCB Scheda vengono scoperti solo dopo Scheda PCB A è assemblato. Se il guasto è causato dal processo di assemblaggio e dai materiali utilizzati nel processo richiede anche un attento controllo delle caratteristiche dell'area di guasto.

2. X-ray fluoroscopy
Per alcune parti che non possono essere ispezionate visivamente, così come i difetti interni e altri difetti interni dei fori passanti del Scheda PCB, il sistema di fluoroscopia a raggi X deve essere utilizzato per l'ispezione. Il sistema di fluoroscopia a raggi X utilizza diversi spessori del materiale o diverse densità del materiale in base ai diversi principi di assorbimento dell'umidità o trasmittanza dei raggi X per l'imaging. Questa tecnologia è più utilizzata per controllare i difetti interni del PCB Scheda Giunti saldatori, i difetti interni dei fori passanti, e posizionamento di giunti di saldatura difettosi di dispositivi BGA o CSP in imballaggi ad alta densità. La risoluzione dell'attuale apparecchiatura industriale di fluoroscopia a raggi X può raggiungere un micron o meno, e sta cambiando da apparecchiature di imaging bidimensionali a tridimensionali. Ci sono anche apparecchiature a cinque dimensioni (5D) utilizzate per l'ispezione del pacchetto, Ma questo tipo di 5D X Il sistema di prospettiva ottica è molto costoso e raramente ha applicazioni pratiche nel settore.

3. Analisi delle fette
L'analisi del taglio è il processo di ottenimento della struttura trasversale del PCB Scheda attraverso una serie di metodi e passaggi come il campionamento, intarsio, slicing, lucidatura, corrosion, e osservazione. Attraverso l'analisi delle fette, Possiamo ottenere informazioni ricche della microstruttura che riflette la qualità del Scheda PCB (fori passanti, placcatura, ecc.), che fornisce una buona base per il prossimo miglioramento della qualità. Tuttavia, questo metodo è distruttivo. Una volta affettati, il campione sarà inevitabilmente distrutto; allo stesso tempo, Questo metodo richiede un'elevata preparazione del campione e richiede molto tempo per preparare il campione, che richiede tecnici ben formati per completare. Per un processo di affettatura dettagliato, Fare riferimento alla norma IPC IPC-TM-650 2.1.1 e IPC-MS-810.

4. Microscopio acustico a scansione
Attualmente, il microscopio acustico a scansione ultrasonica C-mode è utilizzato principalmente per l'imballaggio elettronico o l'analisi dell'assemblaggio. Cambiamenti di fase e polarità generati dalla riflessione di onde ultrasoniche ad alta frequenza sull'interfaccia discontinua del materiale all'immagine
. L'asse Z esegue la scansione delle informazioni sul piano X-Y. Pertanto, Il microscopio acustico a scansione può essere utilizzato per rilevare i componenti, materiali, e vari difetti all'interno del Scheda PCB and Scheda PCB A, comprese crepe, delaminazione, inclusioni, e vuoti. Se la larghezza di frequenza dell'acustica di scansione è sufficiente, i difetti interni dei giunti di saldatura possono anche essere rilevati direttamente. Una tipica immagine acustica di scansione utilizza un colore rosso di avvertimento per indicare l'esistenza di un difetto. Perché un gran numero di componenti confezionati in plastica sono utilizzati nel processo SMT, Durante la conversione da piombo a processo privo di piombo si generano numerosi problemi di sensibilità al riflusso dell'umidità. Vale a dire, I dispositivi confezionati in plastica assorbente dell'umidità appariranno crepe interne o di delaminazione del substrato durante il riflusso ad una temperatura di processo più elevata senza piombo, e ordinaria Scheda PCBs scoppierà spesso sotto l'alta temperatura del processo senza piombo. In questo momento, Il microscopio acustico a scansione evidenzia i suoi vantaggi speciali nella rilevazione non distruttiva dei difetti di multi-strato ad alta densità Scheda PCBs. Generalmente, Le esplosioni evidenti possono essere rilevate solo mediante ispezione visiva dell'aspetto.

5. Analisi micro-infrarossa
L'analisi micro-infrarossa è un metodo di analisi che combina spettroscopia infrarossa e microscopio. Utilizza il principio di assorbimento differente degli spettri infrarossi da diversi materiali (principalmente materia organica) per analizzare la composizione composta del materiale. In combinazione con il microscopio, la luce visibile e la luce infrarossa possono essere la stessa. Il sentiero della luce, purché sia nel campo visivo visibile, può trovare le tracce di inquinanti organici da analizzare. Senza la combinazione di un microscopio, La spettroscopia infrarossa di solito può analizzare solo campioni con una grande quantità di campioni. However, in molti casi nella tecnologia elettronica, il micro-inquinamento può portare a poveri solderability di cuscinetti PCB o perni di piombo. È concepibile che sia difficile risolvere problemi di processo senza spettroscopia infrarossa con un microscopio. Lo scopo principale dell'analisi micro-infrarossa è quello di analizzare i contaminanti organici sulla superficie saldata o sulla superficie del giunto di saldatura, e analizzare la causa della corrosione o della scarsa saldabilità.

6. Analisi del microscopio elettronico a scansione
Il microscopio elettronico di scansione (SEM) è un sistema di imaging utile di microscopia elettronica su larga scala per l'analisi dei guasti. Il suo principio di funzionamento è quello di utilizzare il fascio elettronico emesso dal catodo per essere accelerato dall'anodo, e formare un fascio con un diametro di diverse decine a diverse decine a diverse decine dopo essere stato messo a fuoco da una lente magnetica. Mille Angstrom (A) di fascio di elettroni, sotto la deviazione della bobina di scansione, il fascio di elettroni scansiona la superficie del campione punto per punto in una certa sequenza di tempo e spazio. Questo fascio di elettroni ad alta energia bombarda la superficie del campione ed ecco Una varietà di informazioni possono essere raccolte e inserite per ottenere varie grafiche corrispondenti dal display. Gli elettroni secondari eccitati sono generati nell'intervallo di 5-10nm sulla superficie del campione. Pertanto, gli elettroni secondari possono meglio riflettere la morfologia della superficie del campione, quindi sono spesso utilizzati per l'osservazione morfologica; Nell'intervallo di ~1000nm, gli elettroni retrodispersi con caratteristiche diverse sono emessi in base al numero atomico della sostanza. Pertanto, l'immagine elettronica retrodispersa ha caratteristiche morfologiche e la capacità di distinguere il numero atomico. Pertanto, l'immagine dell'elettrone retrodispersa può riflettere la composizione chimica dell'elemento Distribuzione. L'attuale microscopio elettronico a scansione ha funzioni molto potenti, e qualsiasi struttura fine o caratteristica superficiale può essere ingrandita centinaia di migliaia di volte per l'osservazione e l'analisi. Nell'analisi dei guasti Scheda PCB or solder joint, SEM è utilizzato principalmente per analizzare il meccanismo di guasto. Nello specifico, è utilizzato per osservare la struttura topografica della superficie del pad, la struttura metallografica del giunto di saldatura, e misurare il composto intermedio e la saldabilità. Analisi del rilevamento e analisi e misurazione della frutta di stagno. A differenza di un microscopio ottico, Il microscopio elettronico a scansione produce un'immagine elettronica, quindi vengono prodotti solo colori in bianco e nero. Il campione del microscopio elettronico a scansione richiesta conducibilità. I non conduttori e alcuni semiconduttori devono essere spruzzati con oro o carbonio. Tuttavia, l'accumulo di cariche sulla superficie del campione influenzerà l'osservazione del campione. Inoltre, la profondità di campo dell'immagine del microscopio elettronico a scansione è di gran lunga superiore a quella del microscopio ottico, ed è un importante metodo di analisi per campioni irregolari come la struttura metallografica, microfrattura, e baffi di latta.

7. Analisi dello spettro energetico a raggi X
Il microscopio elettronico a scansione menzionato sopra è generalmente dotato di uno spettrometro di energia a raggi X. Quando un fascio di elettroni ad alta energia colpisce la superficie del campione, gli elettroni interni negli atomi della resistenza superficiale sono bombardati e respinti. Quando gli elettroni esterni passano ad un livello energetico inferiore, i raggi X caratteristici saranno eccitati. Vengono emesse le caratteristiche dei diversi livelli di energia atomica dei diversi elementi. I raggi X sono diversi.. Pertanto, i raggi X caratteristiche emessi dal campione possono essere analizzati come composizione chimica. Allo stesso tempo, secondo il segnale a raggi X di rilevamento come lunghezza d'onda caratteristica o energia caratteristica, gli strumenti corrispondenti sono chiamati spettrometro a dispersione spettrale (abbreviato come spettrometro, WDS) e spettrometro a dispersione energetica (abbreviato come spettrometro di energia, EDS), e la risoluzione dello spettrometro è superiore allo spettrometro di energia, e la velocità di analisi dello spettrometro di energia è più velocità di quella dello spettrometro. Grazie alla velocità veloce e al basso costo dello spettrometro energetico, La configurazione generale del microscopio elettronico a scansione è lo spettrometro di energia. Con i diversi metodi di scansione del fascio elettronico, lo spettrometro di energia può eseguire l'analisi del punto superficiale, l'analisi delle linee, e analisi superficiali, e può ottenere informazioni sulla diversa distribuzione degli elementi. L'analisi dei punti ottimali tutti gli elementi di un punto; L'analisi della linea esegue ogni volta un'analisi di un elemento su una linea specifica, e scansiona più volte per ottenere la distribuzione lineare di tutti gli elementi; Il contenuto dell'elemento misurato è il valore medio della superficie di misura. Nell'analisi dei PCB Scheda, lo spettrometro energetico viene utilizzato principalmente per l'analisi dei componenti della superficie del pad, e l'analisi degli elementi dei contaminanti superficiali della scarpa saldabilità del pad e del perno di piombo. L'accuratezza dell'analisi quantitativa mediante spettrometro energetico è limitata, e contenuto inferiore a 0,1% non è generalmente facile da rilevare. L'uso combinato di spettroscopia energetica e SEM può ottenere contemporaneamente informazioni sulla topografia superficiale e sulla composizione, motivo per cui sono ampiamente utilizzati
.

8. Analisi spettroscopia fotoelettronica (XPS)
Quando il campione è irradiato con raggi X, Gli elettroni del gusto interno degli atomi di superficie si staccano dal legato del nucleo atomico e fuoriesco dalla superficie solida per formare elettroni. Misurando la sua energia cinetica Ex, L'energia di legare Eb degli elettrici del gusto interno degli atomi può essere ottenuta. I gusci di elettroni diversi sono diversi. La linea spettrale formata è la spettroscopia fotoelettronica (XPS). XPS può essere utilizzato per l'analisi qualitativa e quantitativa degli elementi sulla superficie del campione (diversi nanometri). Inoltre, informazioni sulla valenza chimica degli elementi possono essere ottenute anche sulla base dello spostamento chimico dell'energia legale. Può dare informazioni sull'incollaggio dello stato di valenza atomica dello strato superficiale e degli elementi circostanti; il fascio incidente è un fascio fotonico a raggi X, quindi può essere analizzato per isolare i campioni senza danneggiare il campione analizzato per una rapida analisi multi-elemento; L'analisi longitudinale della distribuzione degli elementi viene eseguita su più strati (vedi sotto), e la sensibilità è molto superiore allo spettro energetico (EDS). XPS è utilizzato principalmente nell'analisi di Scheda PCB per analizzare la qualità dello strato di rivestimento, analisi degli inquinanti e analisi dei gradi di ossidazione per determinare le cause profonde di scarsa saldabilità.

9. Analisi termica calorimetria differenziale di scansione (Differential Scanning Calorim-etry)
Metodo di misurazione della relazione tra la differenza di potenza tra il materiale in ingresso e il materiale di riferimento e la temperatura (o il tempo) sotto controllo della temperatura del programma. DSC è dotato di due insiemi di cavi di riscaldamento di compensazione sotto il campione e contenuto di riferimento. Quando la differenza di temperatura Î T tra il campione e il riferimento si verifica a causa dell'effetto termico durante il processo di riscaldamento, Il circuito differenziale dell'amplificatore termico e l'amplificatore differenziale di compensazione del calore possono essere utilizzati , Così che la corrente che fluisce nel cavo di riscaldamento di compensazione cambia. Il bilanciamento termico tra i due lati, la differenza di temperatura Î T scompare e la differenza tra la potenza termica delle due compensazioni elettriche di riscaldamento sotto il campione e la sostanza di riferimento viene registrata con la temperatura (o tempo). Secondo questa relazione di cambiamento, la fisica del materiale può essere studiata e analizzata. Proprietà chimiche e termodinamiche. DSC ha una vasta gamma di applicazioni, ma nell'analisi dei PCB Scheda, viene utilizzato principalmente per misurare il grado di indurimento e la temperatura di transizione del vetro di vari materiali polimerici utilizzati sul PCB Scheda. Questi due parametri determinano l'affidabilità del Scheda PCB nel processo successivo. sesso.

10. Analizzatore termomeccanico (TMA)

L'analisi termomeccanica viene utilizzata per misurare le proprietà di deformazione di solidi, liquidi e gel sotto forza termica o meccanica sotto il controllo della temperatura del programma. I metodi di carico possono utilizzare la compressione, la penetrazione, la flessione, ecc. La sonda di prova è supportata da una trave a sbalzo e da una molla elicoidale fissata su di essa, e un carico viene applicato attraverso un motore. Quando il campione è deformato, il trasformatore differenziale rileva questo cambiamento e lo elabora insieme a dati quali la temperatura, stress e deformazione È possibile ottenere il rapporto tra la deformazione del materiale e la temperatura (o tempo) sotto carico trascurabile. In base al rapporto tra deformazione e temperatura (o tempo), si possono studiare e analizzare le proprietà fisiche, chimiche e termodinamiche dei materiali. TMA ha una vasta gamma di applicazioni. Viene utilizzato principalmente nell'analisi dei PCB Scheda per due parametri chiave dei PCB Scheda: misurare il suo coefficiente di espansione lineare e la temperatura di transizione vetrosa. Scheda I PCB con substrati con coefficienti di espansione troppo grandi spesso portano alla rottura della frattura dei fori metallizzati dopo la saldatura e l'assemblaggio. A causa del trend di sviluppo ad alta densità di Scheda PCB e i requisiti di protezione ambientale dei prodotti privi di piombo e alogeni, sempre più Scheda PCB presentano vari problemi di guasto come scarsa bagnatura, cracking, delaminazione, CAF e così via. Introdurre l'applicazione pratica di queste tecniche di analisi. L'acquisizione del meccanismo di guasto e delle cause della Scheda PCB sarà utile per il controllo di qualità della Scheda PCB in futuro, in modo da evitare il ripetersi di problemi simili.