PCB ボード設計のトップ 10 故障解析技術を理解する

さまざまな PCB コンポーネントのキャリアおよび回路信号伝送のハブとして、PCB は電子情報製品の最も重要かつ重要な部分になっています。 PCBの品質と信頼性は、機器全体の品質と信頼性を決定します。しかし、コストと技術的な理由により、PCB の製造と適用において多数の失敗が発生しました。

この種の障害問題については、一般的な障害解析 PCB テクノロジを使用して、製造プロセスにおける PCB の品質と信頼性レベルを確保する必要があります。 10 の主要な障害分析手法が参考のためにまとめられています。

pcb board

1. 外観検査

目視検査とは、部品の欠陥と関連する物理的証拠を見つけるために、目視検査またはいくつかの簡単な機器 (実体顕微鏡、金属顕微鏡、さらには拡大鏡など) を使用して PCB の外観をチェックすることです。主な機能は、障害を特定し、PCB の障害モードを事前に判断することです。外観検査は、主に PCB の汚染、腐食、爆薬プレートの位置、回路の配線、故障の規則性をチェックします。バッチでもシングルでも、必ず特定のエリアに集中します。さらに、PCBA の組み立て後にのみ発見できる多くの PCB 障害があります。故障の原因が組み立て工程にあるのか、工程で使用される材料の影響なのか、故障箇所の特性を注意深く調べる必要があります。

2. X線透視

外観検査を通過できない部品や、基板内部のスルーホールなどの内部欠陥については、X線透視検査装置を使用して確認する必要があります。 X 線透視システムは、X 線を吸収したり、異なる原理で光を透過したりするために、さまざまな材料の厚さや密度を使用します。この技術は、PCBA はんだ接合部の内部欠陥、スルーホールの内部欠陥、および高密度 BGA または CSP デバイスのはんだ接合部の欠陥の位置をチェックするために使用されます。現在の産業用 X 線透視装置の解像度は 1 ミクロン未満になることもあり、2 次元イメージング装置から 3 次元イメージング装置へと変化しています。包装検査には 5 次元 (5D) 機器も使用されていますが、この 5D X 透視システムは非常に高価であり、業界ではほとんど使用されていません。

3. スライス分析

スライス分析は、一連の方法と手順 (サンプリング、はめ込み、スライス、研磨、腐食、観察など) です。スライス分析により、PCB の微細構造 (スルーホール、電気メッキなど) に関する豊富な情報を取得でき、品質向上の次のステップの優れた基礎を提供します。ただし、このアプローチは破壊的です。スライス後、サンプルは破棄されます。同時に、この方法では多くのサンプル準備が必要であり、サンプル準備には長い時間がかかり、十分に訓練された技術者が完了する必要があります。詳細なスライス手順については、

4. 走査型音響顕微鏡

現在、Cモード超音波走査型音響顕微鏡は、主に電子パッケージングまたはアセンブリ分析に使用されています。材料と位相および極の間の不連続な界面で高周波超音波反射を使用します。イメージング法は画像の変化に基づいていますが、スキャン法は、Z 軸に沿って XY 平面の情報をスキャンします。したがって、走査型超音波顕微鏡を使用して、コンポーネント、材料、PCB および PCBA のさまざまな欠陥 (クラック、層間剥離、介在物、ボイドなど) を検出できます。走査音の周波数幅が広ければ、はんだ接合部の内部欠陥も直接検出できます。典型的なスキャンサウンドイメージは赤色の警告色で、欠陥の存在を示します。 SMT プロセスでは多くのプラスチックカプセル化されたコンポーネントが使用されるため、鉛を鉛フリーに変換するプロセスでは、水分の逆流に敏感な多くの問題が発生します。つまり、吸湿性プラスチックパッケージングデバイスがより高い鉛フリープロセス温度で還流されると、内部または基板の剥離割れの現象が発生し、通常の PCB は鉛フリープロセスの高温で割れることがよくあります。現時点では、走査型超音波顕微鏡は、多層高密度 PCB の非破壊検査におけるその特別な利点を際立たせています。一般に、目に見える壊れたプレートは、目視検査によってのみ見つけることができます。

5. マイクロ赤外線分析

マイクロ赤外線分析は、赤外線スペクトルと顕微鏡を組み合わせた分析方法です。吸収率の異なる赤外線スペクトルを吸収するために、さまざまな材料 (主に有機物質) を使用します。原理：材料の化学組成を分析し、顕微鏡を組み合わせて可視光と赤外光を同じ光路にします。可視視野内にある限り、微量の有機汚染物質が分析のために検出されます。顕微鏡を使用しない場合、通常、赤外線スペクトルは多数のサンプルしか分析できません。電子プロセスの多くの場合、トレースの汚染により、PCB パッドまたはピンのはんだ付け性が低下します。顕微鏡の赤外線スペクトルがなければ、プロセスの問題を解決することは難しいと想像できます。マイクロ赤外線分析の主な目的は、溶接面や接合面の有機汚染物質を分析し、腐食や溶接性不良の原因を分析することです。