Ucuz oyuncak ve akıllı telefonlardan sofistike bilgisayarlara ve radar dedektör sistemlerine kadar, baskılı devre kartları (PCB) günümüzün elektronik ve endüstriyel teknolojisi için kritik bileşenlerdir. Hemen hemen her elektronik cihaz, dirençler, kapasitörler, transistörler, diyotlar ve sigortaları içeren karmaşık birbirine bağlı elektronik bileşenlerin bağımsız modüllerinden birine sahiptir.
Elektronik endüstrisi daha fazla minyatürleşmeye yönelmesi, tasarım mühendislerinin daha yüksek kalite ve daha düşük maliyetle daha hızlı, daha küçük ve daha karmaşık devre kartı teknolojisi üretmelerine yol açıyor.
Baskılı devre kartının işlevini yerine getirmesi ve daha büyük elektronik cihazı desteklemesi önemlidir. Sonuç olarak, PCB üreticileri, çeşitli standartları karşıladığından ve maksimum performans sağladığından emin olmak için her bir bileşeni izleyen ve test eden bir sisteme sahip olmalıdır.
Bir bileşen başarısız olduğunda, analistler çeşitli süreçleri, araçları ve teknikleri kullanmalıdır. Doğrulukla, cihazın neden başarısız olduğunu ve gelecekteki arızaları nasıl önleyeceğini belirlemelidirler. Aşağıdaki işlemler elektronik arıza analizi için benzersiz zorluklar sunmaktadır:
Komple bir PCB montajının üretimi, aşağıdakileri içeren bir dizi makine ve malzeme gerektirir:
Bazı makineler, çeşitli noktalarda kontroller yapan otomatik özelliklere sahiptir ve operatörler bir görevin tamamlanmasından önce, sırasında veya hemen sonrasında görsel incelemeler yapar.
Bununla birlikte, birçok PCB muhtemelen son testte başarısız olacaktır. Bir sorun ortaya çıktığında, sorunun kaynağı hakkında net ve kesin ayrıntılar elde etmek ve sorunun tekrar yaşanmamasını sağlamak için etkili bir elektronik arıza analizi yapmak önemlidir.
Teknisyen, hatanın nedenini belirlemek için - semptomları değil - kök neden analizi yapmalı ve sorunu çözmek için düzeltici önlem almalıdır. Arıza analizi ayrıca tasarım mühendislerine aşağıdakilerin nasıl yapılacağı konusunda çok değerli geri bildirim sağlar:
Elektronik donanım üreten herhangi bir şirket sıfır kusurlu üretim elde etmeye çalışır. Bu hedefi gerçekleştirmek için, üreticilerin bir miktar baskılı devre kartı arıza analizi gerçekleştirme kapasitesine sahip olması gerekir. Bazı şirketler, daha karmaşık sorunlar için dış uzmanlığa güvenmektedir.
Petrol platformları, uzay uyduları, implante edilebilir tıbbi cihazlar ve diğer sistemler gibi birçok yüksek güvenilirlik sistemi için arızalar yıkıcı olabilir. Tüketici ürünleri söz konusu olduğunda, binlerce veya milyonlarca kez çoğaltılabilen tek bir arıza modunun sonuçta büyük bir etkisi olabilir.
Elektronik cihaz arıza analizi, kuruluşların elektronik bir parçanın neden başarısız olduğunu araştırmasına ve anlamasına yardımcı olmak için sistematik bir süreç sağlar. Başarısızlığın niteliğine bağlı olarak, etkili bir araştırma, başarısızlık modunu, mekanizmayı ve başarısızlığa neden olan stresler ve diğer sorunları belirleyen unsurları belirleyebilir.
Örneğin, lehim eklem hataları büyük oranda PCB arızasını oluşturur. Üreticiler, lehim pastası eksikliği, PCB pedi ve bileşen kablosu arasındaki boşluk veya zayıf yeniden akış profili gibi kusurlu bağlantıların temel nedenini keşfedebilir ve daha sonra önleyici tedbirler uygulayabilir. Gelecekteki arızaları ortadan kaldırmak için, lehim pastası kontaminasyonundan kaçınmak veya doğru en boy oranını sağlamak için olası çözümler olabilir. Analizde kullanılan yöntemler başarısızlığın ciddiyetine ve sorunun türüne bağlıdır. Basit elektrik ölçümlerinden mikroskop altında örnek kesitlerinin değerlendirilmesine kadar değişebilirler.
Etkili ve etkili bir temel neden analizi, üreticilerin sorunun tekrarlanmasını önlemek için gerekli düzeltici eylemi başlatabilmelerini sağlar. Hata analizi süreçleri, çalışmakta olan bir bileşen ürünün güvenilirliğini değerlendirir ve ürünün nasıl geliştirileceğini belirler.
Hataları tanımlamak için uygun bir dizi test vardır. Arıza analisti hataları ve bunların nasıl önleneceğini anladığında, üretim sürecini ve ürettiği montajları geliştirebilir.
Baskılı devre kartı arıza analizi için kullanılan geleneksel teknikler “dilim ve zar” yöntemine odaklanmaktadır. Bu teknik, elektriksel test, görsel muayene, röntgen ve ilgili alana kesit gibi harici tekniklerin bir kombinasyonunu kullanır.
Aşağıdaki PCB testleri en yüksek başarı oranına sahiptir ve PCB üreticileri için avantajlar sunar:
Bazen Kesit veya Metalografik Hazırlık olarak adlandırılan mikro kesit, araştırmak için kullanılan bir PCB test yöntemini ifade eder:
Termo-mekanik arızalar
Bileşen hataları
Açık veya şort
Lehim yeniden akışından kaynaklanan işleme hataları
Hammadde değerlendirmeleri
Hata analisti, iki boyutlu bir dilimi bir örnekten çıkarır ve bu da karttaki özellikleri ortaya çıkarır. Yıkıcı bir test yöntemi olarak kabul edilen mikro kesit analizi, teknisyene ilgili elektronik bileşeni izole eden ve parçayı PCB örneğinden kaldıran kesin bir teknik sağlar.
Teknisyen, bileşeni bir epoksi reçineye veya başka bir saksı ortamına koyar ve sertleşmesi ve sertleşmesi için bırakır. Bileşen sertleştikten sonra, teknisyen bileşeni geri almak ve ortaya çıkarmak için bir aşınma tekniği kullanır ve parçayı yansıtıcı ve test için hazır olana kadar parlatır. Mikro kesit, analistin numuneyi başka bir işleyen bileşenle karşılaştırmasını gerektirir. Bu test yönteminin bir avantajı, numuneyi düz bir yüzeye yerleştirme ve her bir parçasını birlikte yatırım yapabilmesidir.
Elektron ve optik mikroskopi ekipmanı, plaka kalınlığını, aralıklı metalik tabaka kalınlığını veya lehim bağlantılarındaki arızaları inceleyebilir. Analist hasarı vurgulamalı ve yıkımın nedenini belirlemelidir. PC-MS-810 ve ASTM E3 kalite standartları mikro kesit testlerini düzenler.
IPC-T-50'ye göre, "baz lehimlenebilirlik", bir metal veya metal alaşımlı malzeme yüzeyinin, minimum gerçekçi koşullar altında erimiş lehim ile ıslanma kolaylığını açıklar. Genellikle PCB üretim süreci montaj sorunlarının kaynağı, özellikle lehim maskesinin oksidasyonu ve yanlış uygulamaları ile ilgili konular olabilir. Arıza olasılığını en aza indirgemek için, çoğu, yüzeyin sağlamlığını sağlamak ve güvenilir bir lehim bağlantısı oluşturma olasılığını artırmak için test bileşeni ve PCB ped lehim kabiliyeti üretir.
Lehimlenebilirlik arızası yöntemi, lehim ve malzeme arasındaki teması yeniden oluşturarak bir lehimin ıslatma gücünü ve kalitesini değerlendirir. Islatma dengesi işlemi, ıslatma kuvvetini ve temastan ıslatma kuvveti oluşumuna kadar geçen süreyi ölçer. Lehimlenebilirlik testi, bileşenlerin teknik özellikleri ve kalite standartlarını karşılayacağını doğrulayabilir.
Teknik ayrıca, eğer varsa, PCB'lerde lehim bileşenleri üzerinde depolamanın ne gibi bir etki yarattığını belirlemeye yardımcı olur. Ayrıca, bir hatanın neden oluştuğuna dair kesin bir ölçüm sağlar. Lehimlenebilirlik testi aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli uygulamalar için çalışır:
PCB kaplama değerlendirmesi
Lehim değerlendirmesi
Akı değerlendirmesi
Kıyaslama
Kalite kontrol
Başarısızlık analisti, çeşitli yüzey koşullarını ayırt etme ve test tekniğinin kabul edilebilir gereksinimlerini anlama deneyimine sahip olmalıdır. Analistin ayrıca belirli koşulları doğru bir şekilde uygulamak için gerekli uzmanlığa sahip olması gerekir. IPC-J-STD-002 ve 003 standartları tüm lehimlenebilirlik testlerini düzenler.
Kontaminasyon, korozyon, bozulma, metalleşme ve tel bağ ara bağlantılarının hızlı bozulması gibi çeşitli sorunlara neden olabilir. Baskılı devre kartı işleme ve montajı, havayı ve bileşenleri kontaminasyondan uzak tutmak için tasarlanmış son derece temiz bir ortamda yapılsa da, enfeksiyon meydana gelir ve parça arızasının en yaygın nedenlerinden birini temsil eder.
İnsan yan ürünleri, kullanım, akı artıkları ve reaksiyon ürünleri genellikle kontaminasyon kaynaklarıdır. Birçok üretici, PCB üretimi sırasında aşağıdakileri içeren agresif kimya süreçleri kullanır:
Bakır gravür sıvısı
Sıcak hava tesviye tozları
Elektrolitik çözeltiler
Suda çözünür lehimleme
Kimyasalların kullanımı tipik olarak bir temizleme işlemi gerektirir. Elektronik endüstrisi, temizleme verimliliğini ve temizleme işleminin kararlılığını ölçen iyonik kirlilik testini başlattı. Kontaminasyon testi bir numunede bulunan iyonik kontaminasyon miktarını ölçer. Kontaminasyon testi işlemi, PCB örneğinin bir çözeltiye daldırılmasını içerir. Çözelti, çözeltinin yapısında bir değişikliğe neden olan ve değerler veya okumalar üzerinde önemli bir etkiye sahip olan iyonik kontaminasyonu çözer.
Teknisyen, çözücü çözücünün direncindeki değişikliği ölçer - bir başarısızlık analistinin ölçebileceği bir direnç değişikliği. Daha sonra analist, kirlilik seviyesini bir kirlilik testi eğrisine çizer ve değeri endüstri standartlarıyla karşılaştırır.
Bir okuma belirlenmiş bir seviyeyi aştığında, üreticinin temizleme işleminde bir sorun olduğunu doğrular. Bu, bileşenler bileşende kaldığında korozyon ve elektrokimyasal göç dahil zararlı etkilere neden olabilir. Bu çözme tekniği en küçük parçaları bile tespit edebilir.
Kontaminasyon analizinin avantajlarından biri hassasiyeti ve doğruluğudur. Kontaminasyon analizi, ikonik temizlik için IPC-TM-650, yöntem 2-3-25 standartlarını karşılamalıdır.
Optik mikroskopi, lehimleme ve montajla ilgili hataları, kusurları ve sorunları tespit etmek için kullanılan en popüler ve tercih edilen test yöntemlerinden biri olabilir. Birçok müşteri, hızı ve doğruluğu nedeniyle optik mikroskopi seçer. İşlem görünür ışığa sahip yüksek güçlü bir mikroskop kullanır. 1000X'e kadar ulaşabilen mikroskop, küçük bir derinlik alanına sahiptir ve özellikleri tek bir düzlemde gösterir. Kart bütünlüğü, elektronikte büyük bir endişeyi ve sık sık arıza nedenini temsil eder. Mikroskopi testi, belirli kesitlerde kusurları ortaya çıkarabilecek streslere yol açabilecek uygun olmayan yapıyı doğrulayabilir.
Bazen PCB arıza analizi daha güçlü büyütme araçları gerektirir. Taramalı elektron mikroskopları veya SEM'ler, yarı iletken kalıp arıza analizi yapmak için oldukça etkili bir test tekniği sunar. Entegre devre üzerindeki bir kusur sadece birkaç nanometre genişliğinde olsa bile, SEM arıza analisti 120.000X'e kadar daha yüksek büyütmelerde ayrıntılı görüntüler sağlar. 50.000 ila 100.000X büyütme oranına sahip olmak ve 25 angstrom'a kadar çözünürlüklere sahip olmak tipiktir. Analist görüntülere dayalı bulguların bir kaydını ve kaydını oluşturur.
SEM teknolojisi ile alanın derinliği hata analistlerine örneğin üç boyutlu bir görünümünü sağlar. SEM sınavları yarıiletken kalıp metalizasyonu, bütünlüğü ve kalitesini doğrulayabilir. SEM ayrıca ısıl işlemle ilgili kanıtlar sağlar ve kullanılan metal veya alaşımı tanımlar. Birçok analist SEM'i mikro kesit testiyle eşleştirir.
Birçok röntgen, kullanıcılara invaziv olmayan arıza analizi için güçlü bir araç sağlar. Temel film X-ışını, gerçek zamanlı X-ışını ve 3 boyutlu X-ışını sistemleri seçenekleriyle, kullanıcılar gerçek veya potansiyel kusurları tespit etmek için araçlar kullanabilirler. Ayrıca, gizli eklemleri veya bir çipin altında bulunan parçaları olan bir bileşeni de inceleyebilirler. Analist, PCB'yi değerlendirmek için görünür ışık ekipmanı yerine bir X-ışını incelemesi kullanır.
Temel X-ışını inceleme yetenekleriyle bile, teknisyenler aşağıdaki iç bileşen muayenesi türlerini yapabilir:
İç parçacıklar
İç tel elbise
Kalıp ekleme kalitesi
Sızdırmazlık kapağındaki boşluklar
Substrat / baskı devre kartı izleme bütünlüğü
Yetersiz aşırı veya zayıf lehim
Bu test yönteminin avantajı, numuneleri ön test koşullarında tutarken yüzey ve iç kusurları tahribatsız bir şekilde tespit edebilmektir.
Hızlı yenilik, büzülme bileşenleri ve sofistike devre geometrilerinin yanı sıra, baskılı bir devre kartının üretimi birçok adımdan ve hareketli parçalardan oluşur. Üretim sürecinin doğası, karışıma yanlışlıkla bir kusur getirilmesi için çok sayıda fırsat sağlar.
Sonuç olarak, başarısızlık analistleri imalat hataları bulurken çeşitli zorluklarla karşı karşıyadır:
Yüksek Hızlı Baskılı Devre Kartları (HSCB'ler) - Daha karmaşık hale gelen ve çeşitli entegre bileşenler kullanan HSCB'ler popülerlik kazanmaya devam ediyor. Bununla birlikte, bileşenler aşırı yüksek hızlı uygulamalarda arıza olasılığını artıran iki veya üç malzemeden oluşan kartlar gerektirir. Hatalar, tahtaya yanlış bir şekilde yerleştirilmiş pimler ve çiplerden de kaynaklanır.
Kurşunsuz Montaj Süreci - Kurşunsuz montaj işlemi, daha yüksek bir sıcaklık ve geleneksel kalay-kurşun lehim gerektirir, bu da yeniden akış ve dalga lehimleme için daha yüksek sıcaklıklara yol açar. Bu, lehim bağlantısı ve elektronik bileşenler üzerinde olumsuz bir etki ile sonuçlanır. NTS Teneke Bıyık Test hizmetlerine göz atın.
Kaplama Delikli Namlu Kırma - Kaplama deliğini (PTH duvarı) oluşturan bakır kaplamanın çevresel çatlaması olan namlu yorgunluğu en yaygın arıza modudur. Bakır kaplama ile baskılı levhanın düzlem dışı termal genleşme katsayısı (CTE) arasındaki diferansiyel genleşme sonucu oluşur.
Doğru Yüzey Finisaj Seçimi - Elektronik montaj için en önemli karar, işlem verimini, gerekli yeniden işleme miktarını, alan arıza oranını, test etme kabiliyetini, hurda oranını ve maliyeti etkileyen yüzey tedariki olabilir.
İletken Anodik Filament - İletken Anodik Filamentler (CAF) veya metalik elektro-göç, bir metalin, uygulanan bir elektrik alanının etkisi altında metalik olmayan bir ortam boyunca taşınmasını içeren bir elektro-kimyasal işlemi tarif eder. Durum, akım sızıntısına, aralıklı elektrik kısalamasına ve PCB'lerde iletkenler arasında dielektrik bozulmaya neden olur.
Bununla birlikte, PCB üreticileri, arızaları önlemek için kesin toleranslara ve spesifikasyonlara uymaya özen göstermelidir. Bu, bileşenleri ve sistemleri araştırmak ve incelemek ve gerekli kalite iyileştirmelerini yapmak için etkili bir temel neden analizi gerektirir.
Randevu almak, daha detaylı bilgi edinmek yada değerlendirme talep etmek için formumuzu doldurarak size ulaşmamızı isteyebilirsiniz.
EUROLAB, raporlama ve belgelendirme faaliyetlerini, United Accreditation Foundation (UAF), Türk Akreditasyon Kurumu (TÜRKAK) ve Enterprise Accreditation Foundation (EAF) akreditasyon kuruluşunun sağladığı akreditasyona dayanarak sürdürmektedir. Enterprise Accreditation Foundation (EAF) akreditasyon kuruluşu, aynı zamanda Birleşmiş Milletler (UN GLOBAL COMPACT) organizasyonu imzacısıdır.
