PCB失效問題檢測 電子元件失效分析技術(shù)應(yīng)用
日期：2022-02-25 13:38:39 瀏覽量：1282 標(biāo)簽: 失效分析 PCB/PCBA失效分析
眾所周知，產(chǎn)品的失效會(huì)造成較嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和品質(zhì)影響，然而PCB失效的模式多種多樣，失效根因也各不相同。PCB的主要材料是玻璃纖維和環(huán)氧樹脂的復(fù)合材料，分為單面板，雙面板和多層板。因此，如何快速地定位出PCB的失效根因，并對產(chǎn)品的各項(xiàng)性能進(jìn)行優(yōu)化提升，已成為PCB行業(yè)的顯得尤為重要。
失效機(jī)制是導(dǎo)致零件、元器件和材料失效的物理或化學(xué)過程。此過程的誘發(fā)因素有內(nèi)部的和外部的。在研究失效機(jī)制時(shí)，通常先從外部誘發(fā)因素和失效表現(xiàn)形式入手，進(jìn)而再研究較隱蔽的內(nèi)在因素。對于簡單的PCB或PCBA，失效的部位很容易確定，但是，對于較為復(fù)雜的BGA或MCM封裝的器件或基板，一時(shí)不易確定，這個(gè)時(shí)候就需要借助其它手段來確定。
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1、光學(xué)顯微鏡
光學(xué)顯微鏡主要用于PCB的外觀檢查，尋找失效的部位和相關(guān)的物證，初步判斷PCB的失效模式。外觀檢查主要檢查PCB的污染、腐蝕、爆板的位置、電路布線以及失效的區(qū)域等等。
2、X射線(X-ray)
對于某些不能通過外觀檢查到的部位以及PCB的通孔內(nèi)部和其他內(nèi)部缺陷，只好使用X射線透視系統(tǒng)來檢查。該技術(shù)更多地用來檢查PCBA焊點(diǎn)內(nèi)部的缺陷、通孔內(nèi)部缺陷和高密度封裝的BGA或CSP器件的缺陷焊點(diǎn)的定位。
3、切片分析
切片分析就是通過取樣、鑲嵌、切片、拋磨、腐蝕、觀察等一系列手段和步驟獲得PCB橫截面結(jié)構(gòu)的過程。切片分析可以得到反映PCB(通孔、鍍層等)質(zhì)量的微觀結(jié)構(gòu)的豐富信息，為下一步的質(zhì)量改進(jìn)提供很好的依據(jù)。
4、掃描聲學(xué)顯微鏡
目前用于電子封裝或組裝分析的主要是C模式的超聲掃描聲學(xué)顯微鏡，它是利用高頻超聲波在材料不連續(xù)界面上反射產(chǎn)生的振幅及位相與極性變化來成像，其掃描方式是沿著Z軸掃描X－Y平面的信息。掃描聲學(xué)顯微鏡可以用來檢測元器件、材料以及PCB與PCBA內(nèi)部的各種缺陷，包括裂紋、分層、夾雜物以及空洞等。如果掃描聲學(xué)的頻率寬度足夠的話，還可以直接檢測到焊點(diǎn)的內(nèi)部缺陷。
5、顯微紅外分析
目前用于電子封裝或組裝分析的主要是C模式的超聲掃描聲學(xué)顯微鏡，它是利用高頻超聲波在材料不連續(xù)界面上反射產(chǎn)生的振幅及位相與極性變化來成像，其掃描方式是沿著Z軸掃描X－Y平面的信息。
顯微紅外分析就是將紅外光譜與顯微鏡結(jié)合在一起的分析方法，它利用不同材料(主要是有機(jī)物)對紅外光譜不同吸收的原理，分析材料的化合物成分，再結(jié)合顯微鏡可使可見光與紅外光同光路，只要在可見的視場下，就可以尋找要分析微量的有機(jī)污染物。顯微紅外分析就是將紅外光譜與顯微鏡結(jié)合在一起的分析方法。它的主要用途就是分析被焊面或焊點(diǎn)表面的有機(jī)污染物，分析腐蝕或可焊性不良的原因。
6、掃描電子顯微鏡分析(SEM)
掃描電子顯微鏡(SEM)是進(jìn)行失效分析的一種最有用的大型電子顯微成像系統(tǒng)，最常用作形貌觀察，現(xiàn)時(shí)的掃描電子顯微鏡的功能已經(jīng)很強(qiáng)大，任何精細(xì)結(jié)構(gòu)或表面特征均可放大到幾十萬倍進(jìn)行觀察與分析。在PCB或焊點(diǎn)的失效分析方面，SEM主要用來觀察焊盤表面的形貌結(jié)構(gòu)、焊點(diǎn)金相組織、測量金屬間化物、可焊性鍍層分析以及做錫須分析測量等。
7、差示掃描量熱儀(DSC)
差示掃描量熱法(Differential Scanning Calorim- etry)是在程序控溫下，測量輸入到物質(zhì)與參比物質(zhì)之間的功率差與溫度(或時(shí)間)關(guān)系的一種方法。DSC在PCB的分析方面主要用于測量PCB上所用的各種高分子材料的固化程度、玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度，這兩個(gè)參數(shù)決定著PCB在后續(xù)工藝過程中的可靠性。
8、熱機(jī)械分析儀(TMA)
熱機(jī)械分析技術(shù)(Thermal Mechanical Analysis)用于程序控溫下，測量固體、液體和凝膠在熱或機(jī)械力作用下的形變性能。TMA的應(yīng)用廣泛，在PCB的分析方面主要用于PCB最關(guān)鍵的兩個(gè)參數(shù)：測量其線性膨脹系數(shù)和玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度。膨脹系數(shù)過大的基材的PCB在焊接組裝后常常會(huì)導(dǎo)致金屬化孔的斷裂失效。
9、熱重分析儀 (TGA)
熱重法(Thermogravimetry Analysis)是在程序控溫下，測量物質(zhì)的質(zhì)量隨溫度(或時(shí)間)的變化關(guān)系的一種方法。在PCB的分析方面，主要用于測量PCB材料的熱穩(wěn)定性或熱分解溫度，如果基材的熱分解溫度太低，PCB在經(jīng)過焊接過程的高溫時(shí)將會(huì)發(fā)生爆板或分層失效現(xiàn)象。
PCB作為各種元器件的載體與電路信號(hào)傳輸?shù)臉屑~已經(jīng)成為電子信息產(chǎn)品的最為重要而關(guān)鍵的部分，廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)。
