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PCB破坏的机理和原因分析

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发表于 2019-12-30 10:52:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
PCB失效的机理与原因剖析

外观查看便是目测或使用一些简略仪器,如立体显微镜、金相显微镜乃至扩大镜等工具查看PCB的外观,寻觅失效的部位和相关的证据,首要的效果便是失效定位和初步判断PCB的失效模式。外观查看首要查看PCB的污染、腐蚀、爆板的位置、电路布线以及失效的规律性、如是批次的或是个别,是不是总是会集在某个区域等等。另外,有许多PCB的失效是在组装成PCBA后才发现,是不是组装工艺进程以及进程所用资料的影响导致的失效也需求仔细查看失效区域的特征。
关于某些不能通过外观查看到的部位以及PCB的通孔内部和其他内部缺点,只好使用X射线透视体系来查看。X光透视体系便是使用不同资料厚度或是不同资料密度对X光的吸湿或透过率的不同原理来成像。 该技能更多地用来查看PCBA焊点内部的缺点、通孔内部缺点和高密度封装的BGA或CSP器件的缺点焊点的定位。现在的工业X光透视设备的分辨率能够达到一个微米以下,并正由二维向三维成像的设备转变,乃至现已有五维(5D)的设备用于封装的查看,可是这种5D的X光透视体系十分贵重,很少在工业界有实践的使用。
切片剖析便是通过取样、镶嵌、切片、抛磨、腐蚀、调查等一系列手段和过程取得PCB横截面结构的进程。通过切片剖析能够得到反映PCB(通孔、镀层等)质量的微观结构的丰厚信息,为下一步的质量改进供给很好的依据。可是该办法是损坏性的,一旦进行了切片,样品就必然遭到损坏;一起该办法制样要求高,制样耗时也较长,需求训练有素的技能人员来完成。要求详细的切片作业进程,能够参考IPC的规范IPC-TM-650 2.1.1和IPC-MS-810规则的流程进行。
现在用于电子封装或组装剖析的首要是C模式的超声扫描声学显微镜,它是使用高频超声波在资料不接连界面上反射发生的振幅及位相与极性改变来成像,其扫描方式是沿着Z轴扫描X-Y平面的信息。因而,扫描声学显微镜能够用来检测元器件、资料以及PCB与PCBA内部的各种缺点,包含裂纹、分层、夹杂物以及空泛等。假如扫描声学的频率宽度满足的话,还能够直接检测到焊点的内部缺点。典型的扫描声学的图画是以赤色的警示色表明缺点的存在,因为许多塑料封装的元器件使用在SMT工艺中,由有铅转换成无铅工艺的进程中,许多的潮湿回流敏感问题发生,即吸湿的塑封器件会在更高的无铅工艺温度下回流时呈现内部或基板分层开裂现象,在无铅工艺的高温下普通的PCB也会常常呈现爆板现象。此时,扫描声学显微镜就凸现其在多层高密度PCB无损探伤方面的特别优势。而一般的明显的爆板则只需通过目测外观就能检测出来。
显微红外剖析便是将红外光谱与显微镜结合在一起的剖析办法,它使用不同资料(首要是有机物)对红外光谱不同吸收的原理,剖析资料的化合物成分,再结合显微镜可使可见光与红外光同光路,只要在可见的视场下,就能够寻觅要剖析微量的有机污染物。假如没有显微镜的结合,一般红外光谱只能剖析样品量较多的样品。而电子工艺中许多情况是微量污染就能够导致PCB焊盘或引线脚的可焊性不良,能够想象,没有显微镜配套的红外光谱是很难解决工艺问题的。显微红外剖析的首要用途便是剖析被焊面或焊点外表的有机污染物,剖析腐蚀或可焊性不良的原因。
扫描电子显微镜(SEM)是进行失效剖析的一种最有用的大型电子显微成像体系,其作业原理是使用阴极发射的电子束经阳极加快,由磁透镜聚焦后构成一束直径为几十至几千埃(A)的电子束流,在扫描线圈的偏转效果下,电子束以必定时刻和空间次序在试样外表作逐点式扫描运动,这束高能电子束炮击到样品外表上会激宣布多种信息,经过搜集扩大就能从显示屏上得到各种相应的图形。激起的二次电子发生于样品外表5~10nm规模内,因而,二次电子能够较好的反映样品外表的描摹,所以最常用作描摹调查;而激起的背散射电子则发生于样品外表100~1000nm规模内,跟着物质原子序数的不同而发射不同特征的背散射电子,因而背散射电子图象具有描摹特征和原子序数判别的才能,也因而,背散射电子像可反映化学元素成分的散布。现时的扫描电子显微镜的功能现已很强大,任何精细结构或外表特征均可扩大到几十万倍进行调查与剖析。
7.X射线能谱剖析
跟着电子束的扫描方式不同,能谱仪能够进行外表的点剖析、线剖析和面剖析,可得到元素不同散布的信息。点剖析得到一点的一切元素;线剖析每次对指定的一条线做一种元素剖析,多次扫描得到一切元素的线散布;面剖析对一个指定面内的一切元素剖析,测得元素含量是丈量面规模的平均值。
8.光电子能谱(XPS)剖析
9.热剖析差示扫描量热法(Differential Scanning Calorim-etry)
而使两边热量平衡,温差ΔT消失,并记录试样和参比物下两只电热补偿的热功率之差随温度(或时刻)的改变联系,依据这种改变联系,可研讨剖析资料的物理化学及热力学性能。 DSC的使用广泛,但在PCB的剖析方面首要用于丈量PCB上所用的各种高分子资料的固化程度、玻璃态转化温度,这两个参数决议着PCB在后续工艺进程中的可靠性。
因为PCB高密度的发展趋势以及无铅与无卤的环保要求,越来越多的PCB呈现了潮湿不良、爆板、分层、CAF等等各种失效问题。介绍这些剖析技能在实践案例中的使用。PCB失效机理与原因的取得将有利于将来对PCB的质量操控,从而防止类似问题的再度发生。
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