Aperçu
Dans la construction de précision de produits électroniques modernes, PCB (circuit imprimé) joue un rôle central. En tant que support de composants et centre de transmission des signaux de circuit, la qualité et la fiabilité des PCB déterminent directement les performances et la durée de vie de l'ensemble de l'équipement. Cependant, tout en recherchant des performances élevées et un faible coût, Les PCB rencontreront inévitablement divers problèmes de défaillance pendant la production et l'application. Ces problèmes de défaillance n'affectent pas seulement la réalisation fonctionnelle du produit, mais peut également présenter des risques pour la sécurité. Afin de découvrir le mystère de la défaillance des PCB, cet article explorera en profondeur les principales technologies d'analyse des défaillances, qui sont comme des gardiens invisibles des produits électroniques, accompagner le contrôle de la qualité et l'amélioration de la fiabilité des PCB.
1. Contrôle de l'apparence: Exploration préliminaire de l'emplacement de la défaillance
L'inspection de l'apparence est la première étape de l'analyse des défaillances des PCB. Par inspection visuelle ou à l'aide d'outils tels que des stéréomicroscopes et des microscopes métallographiques, la contamination, corrosion, position d'explosion, et le câblage du circuit du PCB sont vérifiés. Cette étape vise à localiser rapidement le site de défaillance et à déterminer au préalable le mode de défaillance. Par exemple, observer si l'explosion est concentrée dans une zone spécifique ou si elle est causée par un processus d'assemblage inapproprié. Bien que l'inspection de l'apparence soit simple, c'est la base d'une analyse approfondie ultérieure.
2. Fluoroscopie à rayons X: Une lentille fluoroscopique pour les défauts internes
Pour les défauts internes qui ne peuvent être détectés lors de l’inspection de l’apparence, le système de fluoroscopie à rayons X devient un assistant puissant. En utilisant la différence de taux d'absorption des rayons X par différents matériaux, le système de fluoroscopie à rayons X peut clairement imager et inspecter les défauts internes des joints de soudure PCBA, défauts internes des trous traversants, et la qualité des joints de soudure des appareils emballés haute densité. Avec le développement de la technologie, l'équipement industriel de fluoroscopie à rayons X a une résolution de l'ordre du micron et s'oriente vers une imagerie tridimensionnelle et cinq dimensions. Bien que l'équipement en cinq dimensions coûte cher, ses puissantes capacités de détection sont impressionnantes.
3. Analyse de tranche: Un voyage d'exploration de la microstructure
L'analyse des tranches obtient des informations microstructurales sur les sections transversales des PCB grâce à une série d'étapes complexes. Bien que cette méthode soit destructrice, il peut révéler la qualité microscopique de pièces clés telles que les trous traversants et le placage, fournir une base précieuse pour l’amélioration de la qualité. L'analyse des tranches a des exigences techniques élevées et doit être strictement mise en œuvre conformément aux normes IPC..
4. Microscope acoustique à balayage: Un outil puissant pour les tests non destructifs
Le microscope acoustique à balayage utilise le principe des ondes ultrasonores haute fréquence se reflétant à l'interface du matériau pour détecter les défauts des composants, matériels, et PCB. Son image marque les défauts avec une couleur d'avertissement rouge, qui est particulièrement adapté à la détection de problèmes tels que l'explosion et le délaminage de PCB multicouches haute densité. Sous le procédé sans plomb, les avantages du microscope acoustique à balayage sont particulièrement importants, qui peut détecter efficacement le délaminage interne et la fissuration des dispositifs ou substrats hygroscopiques scellés en plastique.
5. Analyse infrarouge microscopique: Détective des polluants organiques
L'analyse infrarouge microscopique combine la spectroscopie infrarouge avec la microscopie et utilise la différence d'absorption des spectres infrarouges par différents matériaux pour analyser la composition composée du matériau.. Cette technologie est principalement utilisée pour détecter les polluants organiques à la surface des plots ou des joints de soudure et analyser les causes de corrosion ou de mauvaise soudabilité.. L'analyse infrarouge microscopique constitue un moyen efficace pour la détection de traces de polluants.
6. Analyse au microscope électronique à balayage: Un aperçu des structures fines
Microscope électronique à balayage (LEQUEL) est un outil important pour l’analyse des échecs, qui peut grossir des centaines de milliers de fois pour observer la morphologie de la surface, structure métallographique, et distribution de la composition chimique des échantillons. Dans l'analyse des PCB, Le SEM est souvent utilisé pour observer la morphologie de surface des coussinets, composés intermétalliques de joints de soudure, et des moustaches en étain, etc., fournir des preuves intuitives pour l’analyse des mécanismes de défaillance. Les images SEM ont une grande profondeur de champ et conviennent à l'analyse d'échantillons irréguliers, comme la structure métallographique, fracture microscopique, etc..
7. Analyse du spectre d'énergie des rayons X: Le révélateur de la distribution des éléments
Le spectromètre d'énergie à rayons X associé au SEM peut analyser la composition des éléments et la distribution de la surface de l'échantillon. Grâce à l'analyse ponctuelle, analyse de ligne, et analyse de surface, le spectromètre d'énergie peut obtenir différentes informations de distribution des éléments, fournir un support solide pour l'analyse de la composition de surface du tampon et l'exploration des causes d'une mauvaise soudabilité.
8. Analyse qualitative et quantitative des éléments
La spectroscopie photoélectronique mesure l'énergie de liaison des électrons de la couche interne des atomes pour effectuer une analyse qualitative et quantitative des éléments.. XPS est particulièrement adapté à l’analyse élémentaire des surfaces peu profondes (plusieurs nanomètres) de la surface de l'échantillon, et peut également fournir des informations sur l'état de valence chimique des éléments.
Application à l'analyse des PCB
Dans l'analyse des PCB, XPS est principalement utilisé pour analyser la qualité du revêtement des tampons, polluants, et degré d'oxydation, révélant les causes profondes d’une mauvaise soudabilité.
9. Analyse thermique Calorimétrie différentielle à balayage (DSC)
Aperçu des propriétés thermiquesMesure des propriétés physiques, Chimique, et propriétés thermodynamiques
DSC étudie le physique, chimique, et propriétés thermodynamiques des matériaux en mesurant la différence de puissance et la relation de température entre une substance et une substance de référence.
Application à l'analyse des PCB
Dans l'analyse des PCB, DSC est principalement utilisé pour mesurer le degré de durcissement et la température de transition vitreuse des matériaux polymères.. Ces deux paramètres sont cruciaux pour la fiabilité des processus PCB ultérieurs.
10. Analyseur thermomécanique (Tma): Banc d'essai pour les performances de déformation
Mesure des performances de déformation
TMA est utilisé pour mesurer les performances de déformation des solides, liquides, et se gélifie sous l'effet de la chaleur ou d'une force mécanique.
Application à l'analyse des PCB
Dans l'analyse des PCB, Le TMA est principalement utilisé pour mesurer le coefficient de dilatation linéaire et la température de transition vitreuse des PCB. Un substrat avec un coefficient de dilatation trop élevé peut provoquer la rupture et la défaillance du trou métallisé après soudage et assemblage.. Donc, L'analyse TMA est d'une grande importance pour garantir la fiabilité des PCB.
Conclusion
Avec l'escorte de la science et de la technologie, la qualité des PCB a été régulièrement améliorée. Avec le développement des produits électroniques vers la haute densité et les hautes performances, et l'introduction d'exigences de protection de l'environnement telles que sans plomb et sans halogène, le problème de la défaillance des PCB est devenu de plus en plus complexe. En appliquant de manière exhaustive les techniques d'analyse des défaillances mentionnées ci-dessus, nous pouvons explorer en profondeur le mécanisme et la cause de la défaillance des PCB, fournir une base scientifique pour le contrôle de la qualité, et ainsi éviter la récurrence de problèmes similaires. Ces technologies sont comme des gardiens invisibles des produits électroniques, protéger silencieusement la qualité et la fiabilité des produits électroniques, et promouvoir le développement et le progrès de l'industrie électronique.
