Kiểm tra lỗi PCB

Kiểm tra điện tử

Kiểm tra lỗi PCB

Phân tích lỗi PCB: Xác định và kiểm tra lỗi

Từ đồ chơi và điện thoại thông minh giá rẻ đến máy tính tinh vi và hệ thống dò radar, bảng mạch in (PCB) là những thành phần quan trọng cho công nghệ điện tử và công nghiệp ngày nay. Hầu như mọi thiết bị điện tử đều có một trong các mô-đun độc lập của các thành phần điện tử được kết nối phức tạp, bao gồm điện trở, tụ điện, bóng bán dẫn, điốt và cầu chì.

Kiểm tra lỗi PCB

Bảng mạch in có thể bao gồm một nhiệm vụ duy nhất hoặc nhiều chức năng. PCB có ba loại chính:

  • Một mặt
  • Hai mặt
  • Đa lớp

Ngành công nghiệp điện tử đang chuyển sang thu nhỏ hơn, các kỹ sư thiết kế hàng đầu sản xuất công nghệ bảng mạch nhanh hơn, nhỏ hơn và phức tạp hơn với chất lượng cao hơn và chi phí thấp hơn.

Điều quan trọng là bảng mạch in thực hiện chức năng của nó và hỗ trợ các thiết bị điện tử lớn hơn. Do đó, các nhà sản xuất PCB phải có một hệ thống giám sát và kiểm tra từng thành phần để đảm bảo nó đáp ứng các tiêu chuẩn khác nhau và đảm bảo hiệu suất tối đa.

Khi một thành phần thất bại, các nhà phân tích nên sử dụng các quy trình, công cụ và kỹ thuật khác nhau. Họ phải xác định chính xác lý do tại sao thiết bị bị lỗi và làm thế nào nó sẽ ngăn chặn các sự cố trong tương lai. Các hoạt động sau đây đưa ra những thách thức duy nhất cho phân tích lỗi điện tử:

  • Tăng mật độ
  • Yêu cầu nhiệt độ quá trình không chì cao hơn
  • Hàng nguy hiểm
  • Yêu cầu tái chế
  • Sự cần thiết phải điều chỉnh PCB thành giá trị chính xác
  • Những thay đổi liên quan khác trong sản xuất PCB

Việc sản xuất một bộ lắp ráp PCB hoàn chỉnh đòi hỏi một số máy móc và vật liệu, bao gồm:

  • Máy in màn hình
  • băng tải
  • Chọn và đặt hệ thống
  • Lò nướng lại
  • Kiểm tra quang tự động
  • Hàn dán
  • Các thành phần khác nhau

Một số máy có tính năng tự động thực hiện kiểm tra tại các điểm khác nhau và người vận hành thực hiện kiểm tra trực quan trước, trong hoặc ngay sau khi hoàn thành nhiệm vụ.

Tuy nhiên, nhiều PCB có thể sẽ thất bại trong thử nghiệm cuối cùng. Khi xảy ra sự cố, điều quan trọng là phải tiến hành phân tích lỗi điện tử hiệu quả để có được thông tin chi tiết rõ ràng và chính xác về nguồn gốc của vấn đề và để đảm bảo rằng sự cố không xảy ra lần nữa.

Kỹ thuật viên nên thực hiện phân tích nguyên nhân gốc rễ - không phải các triệu chứng - để xác định nguyên nhân lỗi và thực hiện hành động khắc phục để giải quyết vấn đề. Phân tích lỗi cũng cung cấp cho các kỹ sư thiết kế những phản hồi có giá trị về cách:

  • Sửa các lỗi nhỏ có thể không được chú ý trong thiết kế ban đầu
  • Cải tiến sản phẩm

Bất kỳ công ty sản xuất thiết bị điện tử nào cũng cố gắng đạt được sản lượng không khuyết tật. Để đạt được mục tiêu này, các nhà sản xuất phải có khả năng thực hiện một số phân tích lỗi bảng mạch in. Một số công ty dựa vào chuyên môn bên ngoài cho các vấn đề phức tạp hơn.

Trục trặc có thể tàn phá đối với nhiều hệ thống có độ tin cậy cao, chẳng hạn như giàn khoan dầu, vệ tinh không gian, thiết bị y tế cấy ghép và các hệ thống khác. Khi nói đến các sản phẩm tiêu dùng, một chế độ thất bại duy nhất có thể được nhân rộng hàng ngàn hoặc hàng triệu lần cuối cùng có thể có tác động lớn.

Phân tích lỗi thiết bị điện tử cung cấp một quy trình có hệ thống để giúp các tổ chức điều tra và hiểu lý do tại sao một thành phần điện tử bị hỏng. Tùy thuộc vào bản chất của sự thất bại, một nghiên cứu hiệu quả có thể xác định chế độ thất bại, cơ chế và các yếu tố xác định các căng thẳng và các vấn đề khác gây ra sự thất bại.

Ví dụ, lỗi khớp hàn phần lớn cấu thành lỗi PCB. Các nhà sản xuất có thể phát hiện ra nguyên nhân gốc rễ của các kết nối bị lỗi như thiếu miếng dán hàn, khoảng cách giữa miếng đệm PCB và cáp thành phần hoặc cấu hình chỉnh lại kém, sau đó áp dụng các biện pháp phòng ngừa. Để loại bỏ các trục trặc trong tương lai, có thể có các giải pháp khả thi để tránh nhiễm bẩn dán hàn hoặc để đảm bảo tỷ lệ khung hình chính xác. Các phương pháp được sử dụng trong phân tích phụ thuộc vào mức độ nghiêm trọng của sự thất bại và loại vấn đề. Chúng có thể bao gồm từ các phép đo điện đơn giản đến việc đánh giá các phần mẫu dưới kính hiển vi.

Một phân tích nguyên nhân gốc hiệu quả và hiệu quả cho phép các nhà sản xuất bắt đầu hành động khắc phục cần thiết để ngăn chặn vấn đề tái diễn. Các quy trình phân tích lỗi đánh giá độ tin cậy của sản phẩm thành phần làm việc và xác định cách sản phẩm được phát triển.

Các loại phổ biến của các xét nghiệm phân tích lỗi PCB là gì?

Có một số thử nghiệm thích hợp để xác định lỗi. Một khi nhà phân tích thất bại hiểu được lỗi và cách ngăn chặn chúng, họ có thể cải thiện quy trình sản xuất và các tổ hợp mà nó tạo ra.

Các kỹ thuật truyền thống được sử dụng để phân tích lỗi bảng mạch in tập trung vào phương pháp "lát và xúc xắc". Kỹ thuật này sử dụng kết hợp các kỹ thuật bên ngoài, chẳng hạn như kiểm tra điện, kiểm tra trực quan, chụp x-quang và diện tích mặt cắt.

Các thử nghiệm PCB sau đây có tỷ lệ thành công cao nhất và mang lại lợi thế cho các nhà sản xuất PCB:

Phân tích phần 1.Micro

Phần vi mô, đôi khi được gọi là Phần hoặc Chuẩn bị kim loại, đề cập đến một phương pháp thử nghiệm PCB được sử dụng để điều tra:

Thất bại cơ nhiệt
Lỗi thành phần
Mở hoặc quần short
Lỗi gia công do hàn lại
Đánh giá nguyên liệu

Nhà phân tích lỗi loại bỏ một lát hai chiều từ một mẫu, cho thấy các tính năng trên thẻ. Phân tích vi mô, được coi là phương pháp thử nghiệm phá hủy, cung cấp cho kỹ thuật viên một kỹ thuật chính xác để cách ly thành phần điện tử có liên quan và loại bỏ phần đó khỏi mẫu PCB.

Kỹ thuật viên đặt thành phần trong nhựa epoxy hoặc môi trường bầu khác và để nó cứng lại và cứng lại. Sau khi thành phần cứng lại, kỹ thuật viên sử dụng kỹ thuật mài mòn để lấy và tiết lộ thành phần và đánh bóng bộ phận cho đến khi nó được phản chiếu và sẵn sàng để thử nghiệm. Phần vi mô yêu cầu nhà phân tích so sánh mẫu với một thành phần xử lý khác. Một lợi thế của phương pháp thử nghiệm này là nó có thể đặt mẫu trên một mặt phẳng và đầu tư từng bộ phận lại với nhau.

Thiết bị kính hiển vi điện tử và quang học có thể kiểm tra độ dày tấm, độ dày lớp kim loại không liên tục hoặc khuyết tật trong các mối hàn. Nhà phân tích nên nhấn mạnh thiệt hại và xác định nguyên nhân của sự hủy diệt. Tiêu chuẩn chất lượng PC-MS-810 và ASTM E3 quy định các bài kiểm tra vi mô.

2. Kiểm tra độ hàn

Theo IPC-T-50, "độ hàn cơ sở" mô tả sự dễ dàng làm ướt bề mặt vật liệu hợp kim hoặc kim loại với vật hàn nóng chảy trong điều kiện thực tế tối thiểu. Nói chung, nguồn gốc của các vấn đề lắp ráp quy trình sản xuất PCB có thể là các vấn đề liên quan đến quá trình oxy hóa và ứng dụng sai của mặt nạ hàn. Để giảm thiểu khả năng thất bại, hầu hết sản xuất thành phần thử nghiệm và khả năng hàn pad PCB để đảm bảo sự ổn định của bề mặt và tăng xác suất tạo ra mối hàn đáng tin cậy.

Phương pháp thất bại hàn tái thiết lập lại sự tiếp xúc giữa vật hàn và vật liệu và đánh giá khả năng làm ướt và chất lượng của vật hàn. Quá trình cân bằng ngâm đo lực ngâm và thời gian từ khi tiếp xúc với lực ngâm. Kiểm tra độ hàn có thể xác minh rằng các thành phần sẽ đáp ứng các thông số kỹ thuật và tiêu chuẩn chất lượng.

Kỹ thuật này cũng giúp xác định lưu trữ hiệu ứng nào, nếu có, trên các thành phần hàn có trên PCB. Nó cũng cung cấp một phép đo chính xác tại sao xảy ra lỗi. Kiểm tra độ hàn hoạt động cho nhiều ứng dụng, bao gồm:

Đánh giá lớp phủ PCB
Đánh giá hàn
Đánh giá thông lượng
sự so sánh
Kiểm soát chất lượng

Nhà phân tích thất bại nên có kinh nghiệm phân biệt các điều kiện bề mặt khác nhau và hiểu các yêu cầu chấp nhận được của kỹ thuật kiểm tra. Nhà phân tích cũng phải có chuyên môn cần thiết để áp dụng đúng các điều kiện nhất định. Các tiêu chuẩn IPC-J-STD-002 và 003 quy định tất cả các bài kiểm tra độ hàn.

3. Kiểm tra ô nhiễm PCB

Sự ô nhiễm có thể gây ra các vấn đề khác nhau như ăn mòn, hư hỏng, kim loại hóa và phá vỡ nhanh chóng các kết nối liên kết dây. Mặc dù việc xử lý và lắp ráp bảng mạch in được thực hiện trong một môi trường cực kỳ sạch sẽ được thiết kế để giữ cho không khí và các bộ phận tránh bị nhiễm bẩn, nhiễm trùng xảy ra và là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra hỏng hóc.

Sản phẩm phụ của con người, sử dụng, dư lượng từ thông và các sản phẩm phản ứng thường là nguồn gây ô nhiễm. Nhiều nhà sản xuất sử dụng các quy trình hóa học mạnh mẽ trong quá trình sản xuất PCB, bao gồm:

Chất lỏng khắc đồng
Bột nóng không khí
Dung dịch điện phân
Hàn tan trong nước

Việc sử dụng hóa chất thường đòi hỏi một quá trình làm sạch. Ngành công nghiệp điện tử đã đưa ra thử nghiệm ô nhiễm ion, đo lường hiệu quả làm sạch và tính ổn định của quá trình làm sạch. Thử nghiệm ô nhiễm đo lượng ô nhiễm ion trong mẫu. Thử nghiệm ô nhiễm liên quan đến việc nhúng mẫu PCB vào dung dịch. Các giải pháp hòa tan ô nhiễm ion, gây ra một sự thay đổi trong cấu trúc của giải pháp và có ảnh hưởng đáng kể đến các giá trị hoặc bài đọc.

Kỹ thuật viên đo lường sự thay đổi điện trở của dung môi dung môi - sự thay đổi điện trở mà một nhà phân tích thất bại có thể đo lường được. Sau đó, nhà phân tích rút mức độ ô nhiễm thành một đường cong kiểm tra ô nhiễm và so sánh giá trị với các tiêu chuẩn ngành.

Khi số đọc vượt quá mức quy định, nó sẽ xác minh rằng có vấn đề với quy trình làm sạch của nhà sản xuất. Điều này có thể gây ra tác động có hại, bao gồm ăn mòn và di chuyển điện hóa, khi các thành phần vẫn còn trong thành phần. Kỹ thuật giải mã này có thể phát hiện ngay cả những phần nhỏ nhất.

Một trong những lợi thế của phân tích ô nhiễm là độ nhạy và độ chính xác của nó. Phân tích ô nhiễm phải đáp ứng tiêu chuẩn IPC-TM-650, phương pháp 2-3-25 để làm sạch mang tính biểu tượng.

4. Kính hiển vi quang học / SEM

Kính hiển vi quang học có thể là một trong những phương pháp thử nghiệm phổ biến và được ưa thích nhất được sử dụng để phát hiện các lỗi, khuyết tật và sự cố liên quan đến hàn và lắp ráp. Nhiều khách hàng chọn kính hiển vi quang học vì tốc độ và độ chính xác của nó. Quá trình sử dụng kính hiển vi công suất cao với ánh sáng nhìn thấy được. Kính hiển vi, có thể đạt tới 1000X, có diện tích độ sâu nhỏ và hiển thị các tính năng trong một mặt phẳng. Tính toàn vẹn của thẻ thể hiện mối quan tâm chính trong thiết bị điện tử và nguyên nhân thất bại thường xuyên. Kiểm tra kính hiển vi có thể xác minh cấu trúc không phù hợp có thể dẫn đến các ứng suất có thể làm lộ khuyết điểm ở một số phần nhất định.

Đôi khi phân tích lỗi PCB đòi hỏi các công cụ phóng đại mạnh hơn. Kính hiển vi điện tử quét hoặc SEM cung cấp một kỹ thuật kiểm tra hiệu quả cao để tiến hành phân tích lỗi khuôn bán dẫn. Ngay cả khi một khiếm khuyết trên mạch tích hợp chỉ rộng vài nanomet, nhà phân tích lỗi SEM cung cấp hình ảnh chi tiết ở độ phóng đại cao hơn tới 120.000X. Nó là điển hình để có độ phóng đại 50.000 đến 100.000X và độ phân giải lên tới 25 angstrom. Nhà phân tích tạo ra một bản ghi và ghi lại các phát hiện dựa trên hình ảnh.

Với công nghệ SEM, ví dụ độ sâu của trường cung cấp cho các nhà phân tích lỗi một cái nhìn ba chiều. Kiểm tra SEM có thể xác minh kim loại hóa bán dẫn, tính toàn vẹn và chất lượng. SEM cũng cung cấp bằng chứng về xử lý nhiệt và xác định kim loại hoặc hợp kim được sử dụng. Nhiều nhà phân tích ghép SEM với một bài kiểm tra vi mô.

5. Kiểm tra bằng tia X

Nhiều tia X cung cấp cho người dùng một công cụ mạnh mẽ để phân tích lỗi không xâm lấn. Với các tùy chọn hệ thống X-quang phim, X-quang và X-quang thời gian thực, người dùng có thể sử dụng các công cụ để phát hiện các khiếm khuyết thực sự hoặc tiềm năng. Họ cũng có thể kiểm tra các khớp ẩn hoặc một bộ phận với các bộ phận nằm dưới một con chip. Nhà phân tích sử dụng kiểm tra tia X thay vì thiết bị ánh sáng khả kiến ​​để đánh giá PCB.

Ngay cả với khả năng kiểm tra tia X cơ bản, các kỹ thuật viên có thể thực hiện các loại kiểm tra thành phần bên trong sau đây:

Các hạt bên trong
Đầm trong
Chất lượng khuôn chèn
Khoảng trống trong nắp niêm phong
Chất nền / in bảng mạch theo dõi toàn vẹn
Không đủ dư hoặc hàn yếu

Ưu điểm của phương pháp thử nghiệm này là nó có thể phát hiện các khuyết tật bề mặt và bên trong một cách không phá hủy trong khi vẫn giữ các mẫu trong điều kiện thử nghiệm trước.

Các vấn đề thường gặp về PCB

Bên cạnh sự đổi mới nhanh chóng, các thành phần co ngót và hình học mạch tinh vi, việc sản xuất một bảng mạch in bao gồm nhiều bước và các bộ phận chuyển động. Bản chất của quá trình sản xuất cung cấp nhiều cơ hội để vô tình mang lại một khiếm khuyết cho hỗn hợp.

Do đó, các nhà phân tích thất bại phải đối mặt với một số khó khăn khi tìm thấy lỗi sản xuất:

Bảng mạch in tốc độ cao (HSCBs) Các HSCB đang trở nên phức tạp hơn và sử dụng nhiều thành phần tích hợp tiếp tục trở nên phổ biến. Tuy nhiên, các thành phần yêu cầu thẻ của hai hoặc ba vật liệu làm tăng khả năng thất bại trong các ứng dụng tốc độ cực cao. Lỗi cũng do chân và chip đặt không đúng trên bảng.

Dẫn dắt quá trình lắp ráp miễn phí - Quá trình lắp ráp không chì đòi hỏi nhiệt độ cao hơn và hàn chì thiếc truyền thống, dẫn đến nhiệt độ cao hơn cho hàn nóng chảy lại và hàn sóng. Điều này dẫn đến một tác động tiêu cực đến kết nối hàn và các thành phần điện tử. Kiểm tra các dịch vụ kiểm tra ria mép NTS Tin.

Lớp phủ thùng vỡ - Chế độ thất bại phổ biến nhất là mỏi mõm, đó là vết nứt môi trường của lớp phủ đồng tạo thành lỗ lớp phủ (tường PTH). Nó là kết quả của sự giãn nở vi sai giữa lớp phủ đồng và hệ số giãn nở nhiệt ngoài mặt phẳng (CTE) của tấm in.

Chọn bề mặt hoàn thiện phù hợp - Quyết định quan trọng nhất đối với lắp ráp điện tử có thể là cung cấp bề mặt, ảnh hưởng đến hiệu quả quá trình, số lượng làm lại cần thiết, tỷ lệ thất bại tại hiện trường, khả năng kiểm tra, tỷ lệ phế liệu và chi phí.

Dây tóc Anodic dẫn điện Dây tóc Anodic dẫn điện (CAF) hoặc di chuyển điện kim loại mô tả một quá trình điện hóa liên quan đến việc vận chuyển kim loại qua môi trường phi kim dưới tác động của điện trường ứng dụng. Tình trạng này gây ra rò rỉ hiện tại, rút ​​ngắn điện gián đoạn và biến dạng điện môi giữa các dây dẫn trong PCB.

Tuy nhiên, các nhà sản xuất PCB nên cẩn thận tuân theo các dung sai và thông số kỹ thuật nghiêm ngặt để tránh sự cố. Điều này đòi hỏi một phân tích nguyên nhân gốc hiệu quả để điều tra và kiểm tra các thành phần và hệ thống và để thực hiện các cải tiến chất lượng cần thiết.

Nhận ưu đãi ngay

Bạn có thể yêu cầu chúng tôi điền vào mẫu của chúng tôi để có được một cuộc hẹn, để có thêm thông tin hoặc yêu cầu đánh giá.

WhatsApp