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PCB基板破壊解析技術百科事典
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PCB基板破壊解析技術百科事典

2022-01-05
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Author:pcb

様々なコンポーネントのキャリアとして、回路信号伝送のハブとして, the PCBボード 電子情報製品の重要かつ重要な部分となっている. その品質と信頼性は、装置全体の品質と信頼性を決定する. しかし, 費用と技術的理由から, 多くの故障問題が発生した PCBボードs. この種の失敗問題のために, 我々は、いくつかの一般的に使用される故障解析技術を使用して PCBボード製造時. 本論文では参照のための10の故障解析手法をまとめた.

PCBボード

1. Visual inspection
エーppearance inspection is to inspect the appearance of the PCBボード 視覚的にまたはいくつかの簡単な器具で, ステレオ顕微鏡のような, 金属顕微鏡や虫眼鏡, 故障箇所と関連する物理的証拠を見つける. 主な機能は失敗を見つけて、最初に故障モードを決定することです PCBボード. . 外観検査は主に PCBボード 汚染, 腐食, 壊れた板の位置, 回路配線と故障の規則性, それがバッチか個人であるならば, 常にある地域に集中しているか, etc. 加えて, 多く PCBボード 失敗は PCBボード 組み立てた. 組立工程によって故障が生じているかどうか、また、プロセスで使用される材料が故障領域の特性の慎重な検査を必要とするかどうか.

2. X-ray fluoroscopy
For some parts that cannot be visually inspected, の貫通孔の内部および他の内部欠陥と同様に PCBボード, X線透視検査装置は検査に使用しなければならない. X線透視システムは、イメージングのためにX線の水分吸収または透過率の異なる原則に基づいて、異なる材料厚さまたは異なる材料密度を使用する. この技術は、内部の欠陥をチェックするために使用されます PCBボード はんだ継手, スルーホールの内部欠陥, 高密度実装におけるBGAまたはCSPデバイスの不良はんだ接合の位置決め. 現在の産業用X線透視装置の分解能は1ミクロン以下に達することができる, そして、それは二次元から三次元のイメージング装置まで変わっています. There are even five-dimensional (5D) equipment used for package inspection, しかし、このタイプの5 D X光透視システムは、非常に高価であり、産業では実用的でない.

3. Slice analysis
Slicing analysis is the process of obtaining the cross-sectional structure of the PCBボード サンプリングのような一連の方法とステップを通じて, 産卵, スライス, 研磨, 腐食, 観測. スルースライス解析, その品質を反映する微細構造の豊富な情報を得ることができます PCBボード (through holes, めっき, etc.), 次の品質改善のための良い基礎を提供します. しかし, この方法は破壊的だ. 一度スライスされる, サンプルは必然的に破壊される同時に, この方法は試料調製を必要とし、試料を調製するのに長時間かかる, これには熟練した技術者が必要だ. 詳細スライス処理, IPC規格IPC - TM - 650を参照してください.1.IPC - MS - 810.

4. Scanning acoustic microscope
At present, Cモード超音波走査型音響顕微鏡は主として電子実装または組立解析に使用される. 振幅を使う, 材料の不連続な界面への高周波超音波の反射によって発生する位相と極性の変化. 走査方法は、z軸に沿ってX−Y平面上の情報を走査する. したがって, 走査型音響顕微鏡は、部品を検出するために用いることができる, 材料, と内部の様々な欠陥 PCBボード and PCBボード A, 亀裂を含む, 剥離, 包含, 及び空孔. スキャン音響の周波数幅が十分であるならば, はんだ接合の内部欠陥を直接検出することもできる. 代表的な走査音響像は、欠陥の存在を示すために赤い警告カラーを使用する. SMTプロセスでは多数のプラスチックパッケージ部品が使用されている, 多数の湿気リフロー感度問題は、鉛から無鉛プロセスへの転換の間に発生する. 即ち, 水分を吸収しているプラスチック包装されたデバイスは、より高い無鉛プロセス温度でリフローの間、内部または基板剥離剥離を生じるでしょう, 普通 PCBボードsは鉛フリープロセスの高温下でしばしば破裂する. この時に, 走査超音波顕微鏡は多層高密度の非破壊欠陥検出における特別な利点を強調する PCBボードs. 一般に, 明らかなバーストは外観の目視検査だけで検出することができる.

5. Micro-infrared analysis
Micro-infrared analysis is an analysis method that combines infrared spectroscopy and microscope. It uses the principle of different absorption of infrared spectra by different materials (mainly organic matter) to analyze the compound composition of the material. 顕微鏡と組み合わせる, 可視光及び赤外光は、同一であり得る. 光路, 目に見える限り, you can find the trace organic pollutants to be analyzed. 顕微鏡の組み合わせなしで, 赤外分光法は、通常、大量のサンプルでサンプルを分析することができます. しかし, 電子技術の多くの場合, マイクロ汚染はPCBパッドまたはリードピンの貧しいはんだ付け性につながる. 顕微鏡による赤外分光法なしでプロセス問題を解決することは困難である. マイクロ赤外線解析の主な目的は、はんだ表面の溶接表面または表面上の有機汚染物質を分析することである, 腐食の原因を分析し、はんだ付け性が悪い.

6. Scanning electron microscope analysis
Scanning electron microscope (SEM) is a useful large-scale electron microscopy imaging system for failure analysis. その動作原理は、陰極から放出された電子ビームを陽極によって加速するのに用いられる, そして、磁気レンズで集束された後に数十から数十から数十の直径のビームを形成すること. A thousand Angstroms (A) of electron beam, 走査コイルの偏向の下で, 電子ビームは、一定時間と空間シーケンスの点でサンプル点の表面を走査する. この高エネルギー電子ビームは、サンプルの表面を衝突させ、様々な情報を励起して、ディスプレイから様々な対応するグラフィックスを得るために、拡大して収集することができる. 励起された二次電子は試料表面上で5〜10 nmの範囲で生成される. したがって, the secondary electrons can better reflect the morphology of the sample surface, したがって、それらはしばしば形態学的観察に使用される励起された後方散乱電子は、試料表面100上に~1000 nmの範囲で生成される, 異なる特性を有する後方散乱電子は、物質の原子番号に応じて放出される. したがって, 後方散乱電子像は形態特性と原子番号を識別する能力を有する. したがって, 後方散乱電子像は化学元素組成分布を反映できる. 現在の走査型電子顕微鏡は非常に強力な機能を有する, そして、どんな微細構造または表面特徴も観察と分析のために何十万回も拡大されることができます. の故障解析 PCBボードSまたははんだ接合, SEMは主に故障メカニズムを解析するために使用される. 特に, これは、パッド表面のトポグラフィー構造を観察するために使用されます, はんだ接合部の金属組織, 金属間化合物とはんだ付け性を測定する. コーティング分析とTiNウィスカ解析と測定. 光学顕微鏡とは違って, 走査型電子顕微鏡は電子画像を生成する, だから、黒と白だけが生成される. 走査型電子顕微鏡の試料は導電性を必要とする. 非導体およびいくつかの半導体は金または炭素で噴霧される必要がある. Otherwise, 試料表面上の電荷の蓄積は試料の観察に影響する. 加えて, 走査型電子顕微鏡像の被写界深度は光学顕微鏡のそれよりはるかに大きい, また,金属組織のような不均一な試料の重要な解析法である, 微小骨折, ブリキ缶.

7. X-ray energy spectrum analysis
The scanning electron microscope mentioned above is generally equipped with an X-ray energy spectrometer. 高エネルギー電子線が試料表面に当たると, 表面物質の原子中の内部電子は衝撃を受けて逃げ出す. 外部電子が低いエネルギー準位へ移行するとき, 特性X線は励起される. 異なる元素の異なる原子エネルギーレベルの特性が放出される. X線は異なる. したがって, 試料によって放出される特性X線は、化学組成として分析することができる. 同時に, 検出X線信号に特有の波長または特性エネルギーに従って, the corresponding instruments are called spectral dispersion spectrometer (abbreviated as spectrometer, WDS) and energy dispersion spectrometer (abbreviated as energy spectrometer, EDS), 分光計の分解能はエネルギー分光計よりも高い, また、分光計の分析速度は分光計のそれより速い. エネルギー分光計の高速と低コストのため, 一般的な走査型電子顕微鏡形状はエネルギー分光計である. 電子ビームの異なる走査方法で, エネルギースペクトロメータは表面点解析を行う, 線解析, 表面分析, そして、要素の異なる配布に関する情報を得ることができます. 点解析は1点のすべての要素を得る行解析は、指定された行の1つの要素解析を毎回実行する, そして、すべての要素の線分配を得るために複数回スキャンします;表面分析は、指定された表面のすべての要素を分析する, そして、測定された要素内容は測定表面範囲の平均値である. 分析において PCBボードs, エネルギー分光計は主にパッド表面の成分分析に使用される, パッドと鉛ピンのはんだ付け性の悪い表面汚染物質の元素分析. エネルギースペクトロメータによる定量分析の精度, と0未満の内容.1 %は一般的に検出することは容易ではない. エネルギー分光法とSEMの併用は同時に表面トポグラフィーおよび組成情報を得ることができる, そういうわけで、彼らは広く使われます.

8. Photoelectron spectroscopy (XPS) analysis
When the sample is irradiated by X-rays, 表面原子の内殻電子は原子核の結合から離れ、固体表面から逃れて電子を形成する. 運動エネルギーExを測定することによって, 原子の内殻電子の結合エネルギーEBが得られる. 異なる電子殻は異なる. それは原子の「指紋」識別パラメータです, and the spectral line formed is the photoelectron spectroscopy (XPS). XPS can be used for qualitative and quantitative analysis of elements on the surface of the sample (several nanometers). 加えて, 元素の化学価価に関する情報は結合エネルギーの化学シフトに基づいて得られる. 表面層原子価状態と周囲の元素の結合に関する情報を与えることができる入射ビームはX線光子ビームである, so it can be analyzed for insulating samples without damaging the analyzed sample for rapid multi-element analysis; it can also be used in the case of argon ion stripping Longitudinal element distribution analysis is performed on multiple layers (see below), and the sensitivity is much higher than the energy spectrum (EDS). XPSは主に PCBボード 塗膜の品質を分析する, 難分解性の深い原因を決定するための汚染物質分析と酸化度分析.

9. Thermal analysis differential scanning calorimetry (Differential Scanning Calorim-etry)
A method of measuring the relationship between the power difference between the input material and the reference material and the temperature (or time) under program temperature control. DSCは、サンプルと参照容器の下に2セットの補償加熱ワイヤーを備えています. 加熱過程中の熱効果により試料と基準間の温度差が5度になる, 差動熱増幅回路及び差動熱補償増幅器を使用することができる, 補償加熱線に流れる電流が変化するように. 両面間の熱収支, 温度差が少し下がっている, and the difference between the thermal power of the two electric heating compensations under the sample and the reference substance is recorded with the temperature (or time). この変化関係によると, 材料の物理を研究し解析することができる. 化学および熱力学特性. DSCには広い範囲の応用がある, しかし、分析の中で PCBボードs, これは、主に使用される様々な高分子材料の硬化度とガラス転移温度を測定するために使用されます PCBボード. これらの2つのパラメータは PCBボード その後の過程で. 性.

10. Thermomechanical Analyzer (TMA)
Thermal Mechanical Analysis is used to measure the deformation properties of solids, プログラム温度制御下での熱的または機械的力下での液体とゲル. 一般的に使用されるロードメソッドには圧縮が含まれます, 浸透, ストレッチ, 曲げ, etc. 試験プローブは、片持ち梁およびそれに固定されたコイルばねによって支持される, そして、ロードはモーターを経たサンプルに適用される. 試料が変形した場合, 差動変圧器は、この変化を検出し、温度などのデータと共にそれを処理する, stress and strain The relationship between the deformation of the material and the temperature (or time) under negligible load can be obtained. According to the relationship between deformation and temperature (or time), 物理, 材料の化学的および熱力学的性質を研究し解析できる. TMAには幅広い用途がある. それは主に分析の中で使用されます PCBボードのパラメータ PCBボードS:膨張係数とガラス転移温度の測定. PCBボード大きな膨張係数を有する基板を有するSは、はんだ付け及びアセンブリ後の金属化穴の破壊破壊につながることが多い. 年の高密度開発傾向により PCBボード鉛フリー及びハロゲンフリーのS及び環境保護要求, ますます PCBボードsは悪い濡れのようないろいろな失敗問題を抱えています, 割れ, 剥離, CAF等. 実際にこれらの分析技術の応用を紹介する. 失敗メカニズムの獲得とその原因 PCBボード の品質管理に有益である PCBボード 将来的に, 同様の問題の再発を避けるために.