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PCB可靠性问题及案例分析—综述2

发布时间:2021-06-13 人气:

本文摘要:在过热分析过程中,往往必须利用多种过热分析手段综合分析,方能获得可信的分析结论。而在分析前,须要解读各分析手段的原理,充份理解其能力,并依据涉及测试方法和标准展开测试分析,常用的测试分析标准还包括IPC-TM-650、GJB360B、QJ832B和JESD22等。

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在过热分析过程中,往往必须利用多种过热分析手段综合分析,方能获得可信的分析结论。而在分析前,须要解读各分析手段的原理,充份理解其能力,并依据涉及测试方法和标准展开测试分析,常用的测试分析标准还包括IPC-TM-650、GJB360B、QJ832B和JESD22等。以下讲解少见的过热分析手段:SEM&EDSSEM即扫瞄电子显微镜(ScanningElectronMicroscope),EDS即X射线能谱分析仪(EnergyDispersiveSpectrometer),两者是业内最少见的磁共振设备,需要仔细观察样品表面的微观形貌,并展开微区成分分析。

扫瞄电子显微镜由其电子枪的有所不同,分成钨灯丝、热场和冷场电镜,有所不同的电镜之间,其缩放倍率和分辨率皆有区别,场发射电镜往往缩放数十万倍也毫不费力,分辨率相似1nm。SEM主要是通过探讨高能电子束炮击扫瞄样品表面,被唤起的区域将产生各种信号,如二次电子、背散射电子和特征X射线等,有所不同的信号被有所不同的分析仪接管从而获得试样的各类信息,其中二次电子主要体现形貌特征,背散射电子主要体现元素特征,而特征X射线信号则被能谱仪接管,通过计算机内部的计算出来,构建微区成份分析。为了获得平稳的图像,拒绝样品表面要导电,不导电样品则使用喷镀碳膜、铂膜等方式使其导电。

在PCB/PCBA过热分析应用于方面,SEM主要应用于PCB/PCBA表面形貌的仔细观察,通过形貌特征辨别问题点和过热机理,比如焊点合金层(IMC)形貌、沉金镍生锈、干膜沉、铜面微蚀形貌等。在分析SEM&EDS的测试结果时,需注意以下几个问题:⑴与光学显微镜有所不同,SEM输入的是电子像,只有黑白两色,那么在有些情况下光学显微镜可以只能仔细观察到的问题,在SEM图像上却“隐蔽”了一起,比如说金面水解、镀层凹坑和锡面发黄等;这些样品在进样前需对缺失方位不作类似标识,适当时用光学显微镜拍电影的图像不作方位核对;⑵EDS体现的是一定深度内的元素分析结果,因此当必须辨别元素是在样品表面还是样品内部时,必须借助其他的测试手段;⑶EDS作为表面元素分析手段,其分析能力是有无限大的,一般来说含量在0.1%以下的元素很难被EDS观测到;另外由于EDS归属于半定量测试手段,其测试结果不受加快电压和过压比(加快电压/元素出有峰点)影响较小,因此必须精确定量的场合,无法使用EDS结果不作判断。超声波扫瞄超声波具备较强的穿透性和方向性,需要检测PCB/PCBA的内部情况,被普遍的应用于可用检测。

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对样品展开超声波扫瞄,分析光线及入射的信号,可以确认板内部的分层、裂纹、空洞、自燃等缺失。人耳能听见的声音频率为16Hz~20KHz,而超声波是指频率多达20KHz的声波,是人耳无法听见的。任何频率的超声波都无法击穿真空,而当超声波频率小于10MHz时,则无法击穿空气。正是利用此特性,超声波扫瞄才能构建缺失辨识,比如说在用于入射模式(T-SCAN)时,材料内部分层、裂纹、空洞和气泡缺失方位由于弥漫着空气,超声波无法利用。

那么在最后的扫瞄图像中,无法接管到超声波信号的方位就是缺失方位。如下图为典型的超声波扫瞄效果图:必须留意的是超声波扫瞄的分辨率是受限的,理论上来说提高超声波频率可以构建高分辨率的观测,甚至可以观测到焊点内部的空洞;但是随着超声波频率的提高,其击穿能力也不会显著上升,其测量深度就不会有限。因此,须要自由选择必要的超声波频率来构建有所不同的观测目的。

润湿均衡秤法照《IPCJ-STD-003B印制板可焊性测试》标准,PCB可焊性的评价方法主要有6种:边缘洗焊法、转动洗焊法、沉焊法、波峰焊法、表面贴装工艺模拟法和润湿秤法。前五种方法都是通过检查上锡效果定性评价试样的可焊性,但缺点是用肉眼仔细观察到的外观和可焊性面积来判断,不可避免人的主观因素。而润湿秤法是针对可焊性展开的一种定量密切相关方法,能体现出有有所不同试样间微小的可焊性差异和整个润湿过程中润湿力随时间变化的关系,更为具体和直观。润湿秤法是将试件从一横向加装的高灵敏度的传感器上悬吊系统下来,以规定的速度风干到规定温度的熔融焊料槽中,且试件的底部风干至规定深度时,测量起到于试件上的浮力和表面张力在横向方向上的合力,以该合力与时间的关系来审定试件的可焊性。


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