Panoramica della tecnologia di analisi dei guasti della scheda PCB

Circuiti stampati sono diventati una parte importante e critica dei prodotti informativi elettronici, e il suo livello di qualità e affidabilità determinano la qualità e l'affidabilità dell'intera apparecchiatura. 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 comuni di analisi dei guasti per garantire la qualità e l'affidabilità del Scheda PCB durante la fabbricazione.

1. L'ispezione dell'aspetto è quella di ispezionare visivamente o utilizzare alcuni strumenti semplici, come gli stereomicroscopi, microscopi metallografici e persino lenti d'ingreimento per controllare l'aspetto del Scheda PCB, trovare le parti difettose e le relative prove fisiche, il ruolo principale è individuare il fallimento e fare una sentenza preliminare sul PCB. modalità di guasto della scheda. L'ispezione visiva controlla principalmente il Scheda PCB per l'inquinamento, corrosionee, la posizione della scheda esplosiva, il cablaggio del circuito e la regolarità del guasto, se si tratta di lotti o singoli, se è sempre concentrato in una determinata area, e così via. Inoltre, ci sono molti Scheda PCB guasti riscontrati dopo il montaggio in Scheda PCB A. Se il guasto è causato dal processo di assemblaggio e dall'influenza dei materiali utilizzati nel processo richiede anche un attento controllo delle caratteristiche dell'area di guasto.

2. Per alcune parti che non possono essere ispezionate mediante ispezione visiva, così come l'interno dei fori passanti del Scheda PCB e altri difetti interni, il sistema di fluoroscopia a raggi X deve essere utilizzato per l'ispezione. Il sistema di fluoroscopia a raggi X utilizza i diversi principi dell'assorbimento o della trasmittanza di umidità dei raggi X da diversi spessori del materiale o diverse densità del materiale all'immagine. Questa tecnologia è più utilizzata per ispezionare i difetti all'interno dei giunti di saldatura di Scheda PCB A, i difetti interni dei fori passanti e il posizionamento di giunti di saldatura difettosi di dispositivi BGA o CSP confezionati 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, and even five-dimensional (5D) equipment is used for packaging inspection, ma questi sistemi ottici a raggi X 5D sono molto costosi e raramente hanno applicazioni pratiche nell'industria.

3. L'analisi delle fette è il processo di ottenimento della struttura trasversale del Scheda PCB attraverso una serie di mezzi e fasi come il campionamento, intarsio, affettatura, lucidatura, corrosion, e osservazione. Attraverso l'analisi delle fette, ricca informazione sulla microstruttura che riflette la qualità del Scheda PCB (through holes, placcatura, ecc.) can be obtained, che fornisce una buona base per il prossimo miglioramento della qualità. Tuttavia, questo metodo è distruttivo, e una volta eseguita la sezionatura, il campione sarà distrutto; allo stesso tempo, questo metodo richiede un'elevata preparazione del campione, richiede molto tempo per preparare il campione, e richiede tecnici ben formati per completare. Per un processo di affettatura dettagliato, È possibile fare riferimento alle procedure specificate nello standard IPC-TM-650 2.1.1 e IPC-MS-810.

4. Il microscopio acustico di scansione attualmente utilizzato per l'imballaggio elettronico o l'analisi dell'assemblaggio è principalmente il microscopio acustico di scansione ultrasonica C-mode, che usa l'ampiezza, Cambiamenti di fase e polarità generati dalla riflessione di onde ultrasoniche ad alta frequenza sull'interfaccia discontinua dei materiali all'immagine. Il metodo di scansione consiste nella scansione delle informazioni nel piano XY lungo l'asse Z. Pertanto, La microscopia acustica di scansione può essere utilizzata per rilevare i vari difetti nei componenti, materiali, and Scheda PCBs e Scheda PCB A, comprese crepe, delaminazioni, inclusioni, e vuoti. I difetti interni dei giunti di saldatura possono anche essere rilevati direttamente se la larghezza di frequenza dell'acustica di scansione è sufficiente. Una tipica immagine acustica scansionata è un colore rosso di avvertimento per indicare la presenza di difetti. Poiché 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 sensibili al riflusso dell'umidità. Vale a dire, la confezione di plastica igroscopica avrà delaminazione interna o substrato e crepe durante il riflusso ad una temperatura di processo più elevata senza piombo, e ordinaria Scheda PCBs spesso scoppia all'alta temperatura del processo senza piombo. A questo punto, Il microscopio acustico a scansione evidenzia i suoi vantaggi speciali nel test non distruttivo di multi-strato ad alta densità Scheda PCBs. Il bordo generale ovvio burst può essere rilevato solo dall'aspetto visivo.

5. L'analisi microscopica a infrarossi è un metodo di analisi che combina spettroscopia infrarossa e microscopia. It uses the principle of different absorption of infrared spectroscopy by different materials (mainly organic substances) to analyze the compound composition of materials, La luce visibile e la luce infrarossa sono nello stesso percorso ottico, finché sono nel campo visivo visibile, le tracce di inquinanti organici da analizzare possono essere trovate. Senza la combinazione di un microscopio, La spettroscopia infrarossa di solito può analizzare solo campioni con volumi di campione più grandi. In molti casi nella tecnologia elettronica, L'inquinamento da tracce può portare a scarsa saldabilità dei cuscinetti PCB o dei perni di piombo. È concepibile che sia difficile risolvere problemi di processo senza spettroscopia infrarossa che supporti un microscopio. Lo scopo principale dell'analisi micro-infrarossa è quello di analizzare la contaminazione organica sulla superficie della superficie saldata o del giunto di saldatura, e analizzare la causa della corrosione o della scarsa saldabilità.

6. Scanning Electron Microscope Analysis Scanning Electron Microscope (SEM) is a useful large-scale electron microscope imaging system for failure analysis. Its working principle is to use the electron beam emitted by the cathode to be accelerated by the anode and focus by a magnetic lens to form a beam The electron beam current with a diameter of tens to thousands of angstroms (A), sotto la deviazione della bobina di scansione, il fascio di elettroni scansiona la superficie del campione punto per punto in una determinata sequenza di tempo e spazio. Una varietà di informazioni saranno eccitate sulla superficie del campione, e vari grafici corrispondenti possono essere ottenuti dallo schermo di visualizzazione dopo la raccolta e l'amplificazione. Gli elettroni secondari eccitati sono generati nell'intervallo di 5-10 nm sulla superficie del campione. Pertanto, gli elettroni secondari possono riflettere meglio la morfologia superficiale del campione, quindi sono spesso utilizzati per l'osservazione morfologica; mentre gli elettroni retrodispersi eccitati sono generati a 100 nm sulla superficie del campione. Nell'intervallo di ~1000nm, elettroni retrodispersi con caratteristiche diverse sono emessi con diversi numeri atomici di sostanze, Quindi le immagini elettroniche retrodisperse hanno la capacità di discriminare la morfologia e il numero atomico. Pertanto, Le immagini elettroniche retrodisperse possono riflettere la composizione degli elementi chimici Distribuzione. Le funzioni dell'attuale microscopio elettronico a scansione sono già molto potenti, e qualsiasi struttura fine o caratteristica superficiale può essere ingrandita a centinaia di migliaia di volte per l'osservazione e l'analisi.

In termini di analisi dei guasti Scheda PCBs o giunti di saldatura, SEM è utilizzato principalmente per analizzare il meccanismo di guasto, specificamente per osservare la topografia e la struttura della superficie del pad, la struttura metallografica dei giunti di saldatura, misurare i composti intermetallici, e saldabilità. Analisi del rivestimento e analisi e misurazione della frusta di stagno, ecc. Diverso dal microscopio ottico, Il microscopio elettronico a scansione forma un'immagine elettronica, quindi ci sono solo colori in bianco e nero, e il campione del microscopio elettronico a scansione deve essere conduttivo, e il non conduttore e alcuni semiconduttori devono essere spruzzati con oro o carbonio, altrimenti la carica si accumula sulla superficie del campione. osservazione del campione. Inoltre, la profondità di campo delle immagini SEM è molto più grande di quella dei microscopi ottici, ed è un importante metodo di analisi per campioni irregolari come la struttura metallografica, fratture microscopiche e baffi di latta.

7. I microscopi elettronici a scansione di cui sopra sono generalmente dotati di spettrometri di energia a raggi X. Quando il fascio di elettroni ad alta energia colpisce la superficie del campione, gli elettroni interni negli atomi del materiale superficiale sono bombardati e sfuggiti, e gli elettroni esterni passano al livello di energia inferiore, che eccitano raggi X caratteristici, che sono caratteristiche della differenza nei livelli di energia atomica di diversi elementi. I raggi X sono diversi., in modo che i raggi X caratteristici emessi dal campione possano essere analizzati come costituenti chimici. Allo stesso tempo, in base alla lunghezza d'onda caratteristica o all'energia caratteristica del segnale a raggi X rilevato, the corresponding instruments are called spectral dispersive spectrometer (abbreviated as spectrometer, WDS) and energy dispersive spectrometer (abbreviated as energy spectrometer, EDS). Più alto dello spettrometro di energia, la velocità di analisi dello spettrometro di energia è più veloce di quella dello spettrometro. Grazie alla velocità veloce e al basso costo dello spettrometro energetico, il microscopio elettronico a scansione generale è dotato di uno spettrometro di energia. Con i diversi metodi di scansione del fascio elettronico, lo spettrometro di energia può eseguire l'analisi dei punti, Analisi della linea e analisi superficiale della superficie, e può ottenere informazioni sulla diversa distribuzione degli elementi. L'analisi dei punti ottiene tutti gli elementi di un punto; L'analisi della linea esegue ogni volta un'analisi di un elemento su una linea specificata, e scansiona più volte per ottenere la distribuzione lineare di tutti gli elementi; Analisi superficiale analizza tutti gli elementi di una superficie specificata, e il contenuto dell'elemento misurato è il valore medio dell'area di misura. Nell'analisi di Scheda PCBs, Lo spettrometro di energia viene utilizzato principalmente per l'analisi dei componenti della superficie dei pad, e l'analisi elementare dei contaminanti superficiali dei cuscinetti e perni di piombo con scarsa saldabilità. L'accuratezza quantitativa dell'analisi dello spettrometro di energia è limitata, e contenuto inferiore a 0.L'1% non è generalmente facile da rilevare. La combinazione di spettroscopia energetica e SEM può ottenere contemporaneamente informazioni sulla morfologia e sulla composizione superficiale, che è il motivo per cui sono ampiamente utilizzati.

8. When the photoelectron spectroscopy (XPS) sample is irradiated by X-rays, Gli elettroni del guscio interno degli atomi di superficie si staccano dalla schiavitù del nucleo e fuoriescono dalla superficie solida per formare elettroni. L'energia cinetica Ex è misurata, e la combinazione degli elettroni del guscio interno degli atomi può essere ottenuta. L'energia Eb e Eb variano con diversi elementi e diversi gusci elettronici. È il parametro di identificazione "impronta digitale" dell'atomo, and the formed spectral line is the photoelectron spectrum (XPS). XPS can be used to perform qualitative and quantitative analysis of shallow surface (several nanometers) elements on the sample surface. Inoltre, Le informazioni sugli stati di valenza chimica degli elementi possono essere ottenute dagli spostamenti chimici delle energie leganti. Può fornire informazioni quali lo stato di valenza dello strato superficiale e l'incollaggio degli elementi circostanti; il fascio incidente è un fascio fotonico a raggi X, in modo che il campione di isolamento possa essere analizzato senza danneggiare il campione da analizzare. Rapid multi-element analysis; it can also be used in the case of argon ion stripping Longitudinal elemental distribution analysis of multilayers (see later) is performed with much higher sensitivity than energy dispersive spectroscopy (EDS). XPS è utilizzato principalmente per l'analisi della qualità del rivestimento pad, l'analisi della contaminazione e l'analisi del grado di ossidazione nell'analisi del Scheda PCB per determinare la causa radicata della scarsa saldabilità.

9. Thermal Analysis Differential Scanning Calorimetry (Differential Scanning Calorim- etry ): A method of measuring the relationship between the power difference and temperature (or time) between the input material and the reference material under programmed temperature control. DSC è dotato di due insiemi di cavi di riscaldamento di compensazione sotto il campione e contenitore di riferimento. Quando si verifica la differenza di temperatura tra il campione e il riferimento dovuta all'effetto termico durante il processo di riscaldamento, Il circuito differenziale dell'amplificatore termico e l'amplificatore differenziale di compensazione termica possono essere utilizzati., la corrente che scorre nel cavo di riscaldamento di compensazione cambia, e il calore su entrambi i lati è equilibrato, la differenza di temperatura scompare, and the relationship between the difference of the thermal power of the two electric heating compensations under the sample and the reference material with temperature (or time) changes, Questo rapporto mutevole può essere utilizzato per studiare e analizzare le proprietà fisico-chimiche e termodinamiche del materiale. DSC è ampiamente usato, ma nell'analisi di Scheda PCBs, Viene utilizzato principalmente per misurare il grado di polimerizzazione di vari materiali polimerici utilizzati sul Scheda PCB (such as Figure 2) and the glass transition temperature. Questi due parametri determinano il successivo utilizzo del Scheda PCB. Affidabilità del processo.

Thermomechanical Analyzer (TMA): Thermal Mechanical Analysis is used to measure the deformation properties of solids, liquidi e gel sotto l'azione di calore o forza meccanica a temperatura controllata dal programma. Inserisci, strecch, piega, etc. La sonda di prova è sostenuta da un fascio a sbalzo e da una molla elicoidale fissata su di essa, e un carico viene applicato al campione attraverso un motore. Quando il campione è deformato, il trasformatore differenziale rileva il cambiamento e lo elabora insieme a dati quali temperatura, stress e deformazione. The deformation of the material under negligible load as a function of temperature (or time) can be obtained. According to the relationship between deformation and temperature (or time), le proprietà fisico-chimiche e termodinamiche dei materiali possono essere studiate e analizzate. TMA è ampiamente usato ed è utilizzato principalmente nell'analisi di Scheda PCBs per due parametri chiave di Scheda PCBs: misura del coefficiente di espansione lineare e della temperatura di transizione del vetro. Scheda PCBs con substrati con coefficienti di espansione eccessivi spesso portano a rottura di fori metallizzati dopo saldatura e assemblaggio. A causa della tendenza di sviluppo di alta densità Scheda PCBs e i requisiti di protezione ambientale dei prodotti privi di piombo e alogeni, sempre di più Scheda PCBha vari problemi di guasto come scarsa bagnatura, esplosione, delaminazione, e CAF. L'acquisizione del meccanismo di guasto e la causa del Scheda PCB sarà utile per il controllo di qualità del circuiti stampati in futuro, in modo da evitare il ripetersi di problemi simili.