تتميز المنتجات والمكونات الكهربائية والإلكترونية الحديثة بتقنيات متطورة، وتوفر للمستخدمين وظائف وخدمات لم تكن تُتصور قبل بضع سنوات فقط. ولكن على الرغم من أحدث التقنيات والتصنيع، تتكرر أخطاء وأعطال المنتجات والمكونات الكهربائية والإلكترونية عمليًا، مما دفعنا إلى موضوع اليوم: تحليل أعطال لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)!
تتعدد أسباب ذلك، بدءًا من التصميم غير المناسب، ووصولًا إلى رداءة جودة المواد، ووصولًا إلى مواصفات التصنيع غير الدقيقة. ولكن، للأسف، غالبًا ما تُشكل الأخطاء والأعطال في المنتجات الكهربائية والإلكترونية إزعاجًا، بل قد تُشكل أيضًا خطرًا كبيرًا على الناس والبيئة.
ما هو تحليل فشل PCB
يُمثل مصطلح تحليل فشل لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) بحثًا شاملًا في الأسباب التي أدت إلى فشل منتج أو مكون. باستخدام مجموعة واسعة من التقنيات وطرق الاختبار، يُحدد مهندسو الاختبار الأسباب المحددة لفشل المنتج أو المكون ويُقيّمونها.
بمجرد تحديد السبب، يُمكن اتخاذ إجراءات لتعديل المنتج أو إعادة تطويره لتجنب فشله مستقبلًا. كما يُمكن استخدام بعض أساليب تحليل الأخطاء في مرحلة النموذج الأولي للكشف المُبكر عن الأخطاء المُحتملة ومعالجة نقاط الضعف قبل إطلاق المنتج.
لماذا يعد تحليل فشل PCB مهمًا
لفشل المنتجات عواقب وخيمة على مُصنّعي المنتجات والمكونات الكهربائية والإلكترونية. فالمنتجات التي لا تعمل كما هو مُتوقع قد تُسبب خيبة أمل لدى المستخدمين، وتُضر بسمعة الشركة كمُصنّعة لمنتجات عالية الجودة. كما قد تُؤدي فشل المنتجات إلى عمليات سحب مُكلفة ومُستهلكة للوقت، وما يصاحبها من دعاية سلبية.
في أسوأ الأحوال، يُعرّض فشل المنتج الأشخاص والممتلكات للخطر، ويُسبّب الإصابات أو حتى الوفاة. يُساعد تحليل الأعطال المصنّعين على تحسين جودة منتجاتهم وسلامتها، وتقليل خطر حدوث أعطال مُستقبلية في أجهزة مُماثلة.
ما الذي يمكن أن تفعله تقنية MOKO للوحة الدوائر المطبوعة الخاصة بك
لتحليل الأعطال، نقدم مجموعة متكاملة من خدمات اختبار المنتجات والمكونات الكهربائية والإلكترونية. بالإضافة إلى تحليل الأعطال، نقدم أيضًا خدمات الاختبار التالية:
اختبارات الطلاء/تكنولوجيا الأغشية الرقيقة
- بما في ذلك تحديد التركيب الكيميائي وسمك الطبقة والتوجه وجودة الطلاء بالإضافة إلى اختبارات الالتصاق.
اختبار لوحات الدوائر المطبوعة - على سبيل المثال تحديد سمك وتجانس طبقة الجلفنة، واختبارات الترقق واختبار مقاومة حرارة اللحام
اختبار المنتج
- على سبيل المثال اختبارات الإشعاع لتحديد الحالة الهيكلية أو لتحديد العيوب الداخلية، والخصائص الكهربائية عن طريق اختبار المنحنى، واختبار الصبغة والرفع في مجموعة شبكة الكرة (BGA) والاتصالات، والتحقيق في قابلية اللحام.
اختبارات الموثوقية والسلامة التشغيلية، بما في ذلك التحقيقات بعد تغير درجة الحرارة واختبارات الصدمات، واختبارات الرطوبة واختبارات الضباب الملحي.
تحليل السطح
- مطيافية الأشعة السينية الضوئية الإلكترونية (XPS) والمجهر الذري للقوة (AFM) وطرق أخرى
التحليل الحراري باستخدام المسح التفاضلي للسعرات الحرارية (DSC)، والتحليل الوزني الحراري (TGA)، والتحليل الميكانيكي الحراري (TMA) وطرق أخرى.
تحليل كيميائي
- بما في ذلك مطيافية الكتلة مع البلازما المقترنة بالحث (ICP-MS)، مطيافية الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR) والكروماتوغرافيا الغازية مع اقتران مطيافية الكتلة (GC-MS).
الاختبارات الميكانيكية، بما في ذلك اختبارات الشد واختبارات التعب واختبارات الاهتزاز.
اختبارات التوافق الكهرومغناطيسي (EMC)
- فيما يتعلق بالانبعاثات الخطية والإشعاعية وكذلك الحصانة.
الشقوق في معدنة لوحات الدوائر المطبوعة
المشكلة: فشل الوحدة الإلكترونية
الحل: القطع المتقاطع المعدني
النتيجة: شقوق في معدنة الفيا
جهات اتصال Flip-Chip
مثال من مشروع HTM
جهات اتصال الشريحة المقلوبة بعد اختبار الزيت،
13346، NiAu/SbSn/PdAg،
2000 ساعة عند 200 درجة مئوية
الرواسب على لوحات الدوائر المطبوعة
التحقيق في الودائع
الطريقة: نتائج FTIR:
الكربوكسيلات (أملاح الأحماض الكربوكسيلية،
على وجه التحديد حمض الأديبيك (حمض الهكسانويك) و IC
التحقيق في الودائع
الطريقة: REM وEDX
بوندابليفتبر
تحليل الأخطاء في لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات
المشكلة: لم يعد المستشعر الموجود على لوحة الدائرة المطبوعة يتحمل الضغط الحراري ويتصل بالكهرباء
الحل: القطع المتقاطع المعدني
النتيجة: تم رفع اتصال Wedge-Bond
السبب: أدى التشقق بين PCB و Gloptop إلى إجهاد ميكانيكي.
تلوث اشعاعى
الوصف:
تسبب التلوث والتآكل على سطح النحاس في مشاكل في طلاء عين اللحام هذه. بالإضافة إلى ذلك، تظهر عيوب (مناطق ساطعة) على سطح النحاس، حيث تتألق المادة الأساسية من خلالها (سمك طبقة النحاس رقيق جدًا). هذا خطأ غير مقبول، إذ قد يحدث عدم لحام في عملية اللحام اللاحقة.
الأسباب/العمل التصحيحي:
• عيب كهربائي في التصنيع من قبل الشركة المصنعة
الحفرة الموجودة على أحد المكونات
طبقة الذهب
الوصف:
أخطاء في عملية الطلاء الكهربائي. في المناطق المحددة، ترسبت كمية قليلة جدًا من الذهب جلفانيًا. تظهر على الطبقة السفلية (النيكل) أولى علامات التآكل. قد تحدث أخطاء غير محتملة، مثل أخطاء اللحام، أثناء عملية اللحام.
الأسباب/العمل التصحيحي:
• عملية الطلاء الكهربائي معيبة
• إعداد لوحة الدائرة المطبوعة (التنظيف والطبقات السفلية) غير صحيح
طبقة الذهب المعيبة
تكوين العقدة
الوصف:
تكوّن عقد في طبقة حاجز النيكل تحت سطح الذهب. بسبب التوزيع غير المناسب للتيار الكهربائي في عملية الطلاء الكهربائي، تكوّنت العديد من العقد في الطبقة الوسطى (انظر الصورة السفلية، مقطوعة) بارزة من خلال طبقة الذهب. في النظرة العامة، تظهر هذه العقد بوضوح. لا يُنصح باستخدام لوحة الدائرة هذه، إذ من المتوقع حدوث مشاكل في اللحام أو التلامس.
الأسباب/العمل التصحيحي:
عملية الطلاء الكهربائي تؤدي إلى اختراق طبقة النيكل المتوسطة الناقصة للطبقة الذهبية العلوية
تكوين العقدة
مقاطعة
الوصف:
انقطاع أثر. بسبب أخطاء في عملية الجلفنة أثناء إنتاج لوحة الدائرة المطبوعة (عملية الطرح)، انقطع جزء من الأثر. هذا الخطأ مؤشر على وجود عيوب في المقاومة الضوئية. خطأ في التصنيع.
أخطاء الطلاء الكهربائي في إنتاج PCB
خطأ في مقاومة الضوء/خطأ في عملية الشركة المصنعة
انقطاع جزئي
الوصف:
نفس التوصيل الموضح أعلاه، إلا أن المسار غير منفصل تمامًا. على الرغم من توضيح الوظيفة الكهربائية، قد تحدث مشاكل في وظيفة لوحة الدائرة المطبوعة لاحقًا في ظل ظروف الحمل الكهربائي.
عيوب الطلاء الكهربائي في إنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور
خطأ في مقاومة الضوء/خطأ في عملية الشركة المصنعة
انقطاع جزئي لمسار الموصل
إدراج الجسيمات الغريبة
الوصف:
وجود جسيم غريب في الآثار. من المرجح أن يكون هذا من الألياف الزجاجية للمادة الأساسية. ولأن هذا الوجود يقلل من سمك الآثار، فإن هذا الخطأ غير مقبول.
الأسباب/العمل التصحيحي:
الفشل في تصنيع PCB
سطح طلاء غير مستوٍ
الأسباب/العمل التصحيحي:
• قناع الغطاء غير مناسب
• تلوث الأسطح الموجودة على لوحة الدائرة المطبوعة
• الحمل الحراري على الطلاء الناقص
الأسباب/العمل التصحيحي:
• أخطاء في عملية طلاء الطلاء
• إزالة الورنيش الناقص
الوصف:
إزاحة الطلاء مقارنةً بموضعه المثالي. هذا الخطأ الأكثر شيوعًا يؤثر بشكل كبير على جودة اللحام لاحقًا، لأنه (كما هو موضح في الصورة) قد تنخفض الأسطح القابلة للبلل بشكل كبير أو تختفي تمامًا. خطأ لا يُطاق.
إزاحة طلاء الغطاء
الوصف:
إزاحة الطلاء مقارنة بموقعه المثالي.
الأسباب/العمل التصحيحي:
أخطاء في عملية طلاء الطلاء
إزالة الورنيش الناقص
خطأ متعلق بالتخطيط (التعرض)
تضمين
الوصف:
وجود جسيمات غير محددة تحت الطلاء. قد يُسبب هذا الخطأ ماسًا كهربائيًا (شوائب موصلة للكهرباء).
الأسباب/العمل التصحيحي:
خطأ في تصنيع الشركة المصنعة
تلوث المادة الأساسية غير المطلية
العيوب
الوصف:
عيوب جزئية في الطلاء، وعدم انتظام سُمك طبقة الطلاء. لا يُلاحظ هذا الخطأ إلا في عمليات الصب. ونتيجةً لعدم تساوي توزيع الطلاء على لوحة الدوائر المطبوعة، ظهرت عيوبٌ أيضًا (غياب الطلاء تمامًا). قد يُسبب سحب الموصلات المكشوفة تآكلًا قد يؤثر على الأداء الكهربائي للمجموعة.
الأسباب/العمل التصحيحي:
عملية الطلاء معيبة
طلاء الغطاء المستعمل غير مناسب
سطح المادة الأساسية غير مسطح، وانتشار الطلاء ضعيف
عيوب في الطلاء
الوصف:
عطل في الطلاء على التتبع مباشرةً. أثناء عملية اللحام، هناك خطر بناء جسور بين عين اللحام وسطح التتبع القابل للبلل. ترجع هذه الظاهرة غالبًا إلى شوائب مناطق لوحة الدوائر المطبوعة الأساسية. يتطلب الأمر إعادة العمل.
الأسباب/العمل التصحيحي:
شوائب (دهون) ثنائي الفينيل متعدد الكلور
أخطاء في عملية الطلاء تؤدي إلى عيوب جزئية
التأثيرات الميكانيكية على الطلاء (اشتعال الطلاء)
الشقوق
الوصف:
شقوق (شقوق مجهرية) على سطح قناع إيقاف اللحام. أخطاء في معالجة قناع التغطية (إجهادات، انتفاخ مادة القاعدة) تُسبب شقوقًا في سطح الطلاء. تكمن المشكلة الرئيسية في تغلغل الرطوبة لاحقًا بسبب التآكل على أسطح السلم. يُعد التآكل مشكلةً خطيرةً بشكل خاص للموصلات التي يمر بها التيار الكهربائي، لأن انتقالات التيار الكهربائي تؤثر سلبًا على مقاومة العزل.
الأسباب/العمل التصحيحي:
غطاء توقف اللحام معيب
الأحمال الميكانيكية تؤدي إلى ظهور شقوق في الطلاء
فشل في معالجة الطلاء
شقوق في الطلاء
الوصف:
نفس الاتصال المذكور أعلاه، ومع ذلك، تم إحداث الشقوق هنا ميكانيكيًا، على سبيل المثال عن طريق تأثيرات النقل.
الأسباب/العمل التصحيحي:
التعامل غير السليم مع لوحة/تجميع الدائرة المطبوعة
طلاء الغطاء غير مقاوم للأحمال الميكانيكية
الانفصالات والتجاعيد
الوصف:
انفصالات وتجاعيد حول نقطتي اتصال مملوءتين باللحام. أدى الحمل الحراري في عملية اللحام، بالإضافة إلى سوء تصميم التصميم (قرب الطلاء من نقطة الاتصال)، إلى إزالة الطلاء الموضحة.
