Современные электрические и электронные изделия и компоненты характеризуются передовыми технологиями и предлагают пользователям функции и услуги, которые были немыслимы всего несколько лет назад. Но, несмотря на передовые технологии и производство, ошибки и сбои в работе электрических и электронных изделий и компонентов происходят снова и снова на практике, что привело нас к сегодняшней теме: Анализ отказов печатных плат!
Причины этого многочисленны и варьируются от ненадлежащего проектирования до плохого качества материалов и неточных производственных спецификаций. Однако, к сожалению, ошибки и сбои в электрических и электронных продуктах часто не только доставляют неудобства, но и могут сопровождаться значительным риском для людей и окружающей среды.
Что такое анализ отказов печатной платы?
Термин анализ отказов печатных плат представляет собой комплексное исследование причин, которые привели к отказу продукта или компонента. Используя широкий спектр методик и методов испытаний, инженеры-испытатели выявляют и оценивают конкретные причины отказа продукта или компонента.
После определения причины можно принять меры по модификации или переделке продукта, чтобы избежать сбоя продукта в будущем. Некоторые методы анализа ошибок также можно использовать на этапе прототипа для раннего обнаружения потенциальных ошибок и устранения слабых мест до запуска продукта.
Почему важен анализ отказов печатных плат
Неисправности продукта имеют ряд последствий для производителей электрических и электронных продуктов и компонентов. Продукты, которые не работают так, как обещано, могут привести к разочарованию пользователей и нанести ущерб репутации компании как производителя высококачественной продукции. Однако, неисправности продукта также могут привести к дорогостоящим и длительным отзывам продукта и связанной с этим негативной рекламе.
В худшем случае отказы продукта подвергают опасности людей и имущество и приводят к травмам или даже смерти. Анализ неисправностей помогает производителям повысить качество и безопасность своей продукции и снизить риск будущих отказов на аналогичных устройствах.
Что может сделать MOKO Technology для вашей печатной платы?
Для анализа неисправностей мы предлагаем полный спектр услуг по тестированию электрических и электронных изделий и компонентов. В дополнение к анализу неисправностей мы также предлагаем следующие услуги по тестированию:
Испытания покрытий/тонкопленочная технология
— включая определение химического состава, толщины слоя, ориентации и качества покрытия, а также испытания на адгезию.
Испытания печатных плат – например, определение толщины и однородности гальванического слоя, испытания на расслоение и испытания на термостойкость припоя
Тестирование продукции
– например, радиационные испытания для определения структурного состояния или выявления внутренних дефектов, электрические характеристики путем тестирования кривых, испытание методом окрашивания и вскрытия в шариковых выводах (BGA) и соединениях, а также исследование паяемости.
Испытания надежности и эксплуатационной безопасности, включая исследования после испытаний на изменение температуры и удары, испытания на влажность и испытания в соляном тумане.
Анализ поверхности
– рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) и атомно-силовая микроскопия (АСМ) и другие методы
Термический анализ с использованием дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК), термогравиметрического анализа (ТГА) и термомеханического анализа (ТМА) и других методов.
Химический анализ
– включая масс-спектрометрию с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС), инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (ИКФУР) и газовую хроматографию с масс-спектрометрическим сопряжением (ГХ-МС).
Механические испытания, включая испытания на растяжение, испытания на усталость и испытания на вибрацию.
Испытания на электромагнитную совместимость (ЭМС)
– в отношении линейных и радиационных излучений, а также помехоустойчивости.
Трещины в металлизации печатных плат
Проблема: Электронный модуль вышел из строя
Решение: Металлографическая поперечная резка
Результат: Трещины в металлизации отверстий.
Контакты Flip-Chip
Пример из проекта HTM
Контакты Flip-chip после теста масла,
13346, NiAu/SbSn/PdAg,
2000 часа при 200 °C
Отложения на печатных платах
Исследование месторождений
Методы: Результаты ИК-Фурье:
Карбоксилаты (соли карбоновых кислот,
в частности адипиновая кислота (гексановая кислота) и IC
Исследование месторождений
Метод: REM и EDX
Bondabliftber
Анализ неисправностей многослойных печатных плат
Проблема: датчик на печатной плате из-за теплового напряжения больше не имеет электрического контакта
Решение: Металлографическая поперечная резка
Результат: Контакт Wedge-Bond был снят.
Причина: Трещина между печатной платой и Gloptop привела к механическому напряжению.
загрязнение
Описание:
Загрязнение и коррозия на поверхности меди вызвали проблемы с лужением этого паяльника. Кроме того, на поверхности меди видны дефекты (яркие области), на которых просвечивает базовый материал (толщина слоя меди слишком мала). Неприемлемая ошибка, так как в дальнейшем процессе пайки может произойти непропаивание.
Причины/работы по устранению:
• Производственный электрический дефект производителя
Кратер на компоненте
Золотой слой
Описание:
Ошибки в процессе гальванизации. На отмеченных участках гальванически осаждено слишком мало золота. Нижележащий слой (Ni) показывает первые признаки коррозии. Недопустимая ошибка, как и ошибки пайки, может возникнуть в процессе пайки.
Причины/работы по устранению:
• Несовершенный процесс гальванизации
• Подготовка печатной платы (очистка, подложки) некачественная
Дефектный золотой слой
Формирование узлов
Описание:
Образование узлов слоя Ni-Barrier под поверхностью золота. Из-за неблагоприятного распределения тока в процессе гальванопокрытия в среднем слое образовалось много узелков (см. нижнюю картинку, разрез), которые выступают через слой золота. На общем виде эти узелки хорошо видны. Эту печатную плату не следует использовать, так как можно ожидать проблем с пайкой или контактами.
Причины/работы по устранению:
В процессе гальванопокрытия средний слой никеля прорывается через верхний слой золота
Формирование узлов
перебой
Описание:
Прерывание дорожки. Из-за ошибок в гальваническом процессе при производстве печатной платы (субтрактивный процесс) часть дорожки была вытравлена. Эта ошибка является признаком дефектов фоторезиста. Производственная ошибка.
Ошибки гальванизации при производстве печатных плат
Ошибка в фоторезисте/ошибка процесса производителя
Частичное прерывание
Описание:
То же самое соединение, что показано выше, однако след не полностью разделен. Хотя электрическая функция дана, проблемы с функцией печатной платы могут возникнуть позже в условиях электрической нагрузки.
Дефекты гальванопокрытия Производство печатных плат
Ошибка в фоторезисте/ошибка процесса производителя
Частичный перерыв проводного пути
Включение инородных частиц
Описание:
Включение посторонней частицы в следы. Вероятно, это стекловолокно основного материала. Поскольку это включение уменьшает толщину следа, эта ошибка недопустима.
Причины/работы по устранению:
Неспособность изготовить печатную плату
Неровная поверхность краски
Причины/работы по устранению:
• Маска-покрытие не подходит
• Загрязнение поверхностей печатной платы
• Тепловая нагрузка на краску недостаточна
Причины/работы по устранению:
• Ошибки в процессе нанесения краски
• Удаление дефектного лака
Описание:
Смещение покрытия по сравнению с его идеальным положением. Эта наиболее распространенная ошибка имеет очень большое влияние на качество последующей пайки, поскольку (как показано на рисунке) смачиваемые поверхности могут быть значительно уменьшены или полностью скрыты. Недопустимая ошибка.
Смещение покровного покрытия
Описание:
Смещение покрытия по сравнению с его идеальным положением.
Причины/работы по устранению:
Ошибки в процессе нанесения краски
Удаление дефектного лака
Ошибка, связанная с макетом (воздействие)
Включение
Описание:
Включение неопределенных частиц под краску. Короткие замыкания (электропроводящие включения) будут вызваны этой ошибкой.
Причины/работы по устранению:
Производственная ошибка производителя
Загрязнение непокрытого базового материала
Дефекты
Описание:
Частичные дефекты покрытия, неравномерная толщина слоя покрытия. Эта ошибка может наблюдаться только в процессах литья. Из-за неравномерного распределения краски на печатной плате также были дефекты (полное отсутствие краски). Незакрытые тяги проводников могут вызвать коррозию, которая может повлиять на электрические характеристики сборки.
Причины/работы по устранению:
Несовершенный процесс покраски
Использованный покрывной лак не подходит
Поверхность основного материала неровная, краска плохо распределяется
Дефекты покрытия
Описание:
Неисправность краски непосредственно на дорожке. В процессе пайки существует риск образования мостиков между паяльным глазком и смачиваемой поверхностью дорожки. Это явление в основном связано с загрязнениями нижележащих участков печатной платы. Требуется доработка.
Причины/работы по устранению:
Примеси (жиры) ПХБ
Ошибки в процессе покраски, приводящие к частичным дефектам
механическое воздействие на краску (вздутие краски)
Трещины
Описание:
Трещины (микротрещины) на поверхности маски-стоп-припоя. Ошибки в обработке маски-покрытия (напряжения, вздутие основного материала) приводят к образованию трещин на поверхности краски. Основной проблемой является последующее проникновение влаги из-за коррозии на поверхностях лестницы. Коррозия особенно проблематична для токопроводящих проводников, поскольку электрические миграции сильно отрицательно влияют на сопротивление изоляции.
Причины/работы по устранению:
Крышка стопора пайки неисправна
механические нагрузки приводят к трещинам в краске
Не удалось обработать краску
Трещины на краске
Описание:
Та же связь, что и выше, однако трещины здесь возникли под воздействием механических факторов, например, при транспортировке.
Причины/работы по устранению:
Неправильное обращение с печатной платой/узлом
Покрытие лаком не устойчиво к механическим нагрузкам
Отслойки, морщины
Описание:
Отслоения, складки вокруг двух залитых припоем сквозных контактов. Тепловая нагрузка в процессе пайки в сочетании с неудачным проектированием компоновки (краска слишком близко к сквозному контакту) привели к показанным отслоениям краски.
