Nowoczesne produkty i komponenty elektryczne i elektroniczne charakteryzują się najnowocześniejszymi technologiami i oferują użytkownikom funkcje i usługi, które jeszcze kilka lat temu były nie do pomyślenia. Ale pomimo najnowocześniejszej technologii i produkcji, błędy i awarie produktów i podzespołów elektrycznych i elektronicznych zdarzają się w praktyce raz po raz, co doprowadziło nas do dzisiejszego tematu: Analiza awarii PCB!
Przyczyny tego są wielorakie i wahają się od nieodpowiedniego projektu, przez niską jakość materiału, po niedokładne specyfikacje produkcyjne. Niestety, jednak, błędy i awarie produktów elektrycznych i elektronicznych są często nie tylko niedogodnością, ale mogą towarzyszyć im znaczne ryzyko dla ludzi i środowiska.
Co to jest analiza awarii PCB
Termin analiza awarii PCB oznacza kompleksowe badanie przyczyn, które doprowadziły do awarii produktu lub komponentu. Korzystanie z szerokiej gamy technik i metod badawczych, inżynierowie testowi identyfikują i oceniają konkretne przyczyny awarii produktu lub komponentu.
Po ustaleniu przyczyny, można podjąć środki w celu modyfikacji lub przebudowy produktu, aby uniknąć awarii produktu w przyszłości. Niektóre metody analizy błędów można również wykorzystać w fazie prototypu, aby wcześnie wykrywać potencjalne błędy i usuwać słabości przed wprowadzeniem produktu na rynek.
Dlaczego analiza awarii PCB jest ważna?
Awarie produktów mają szereg konsekwencji dla producentów produktów i komponentów elektrycznych i elektronicznych. Produkty, które nie działają zgodnie z obietnicą, mogą prowadzić do rozczarowania użytkowników i zaszkodzić reputacji firmy jako producenta produktów wysokiej jakości. jednak, awarie produktów mogą również prowadzić do kosztownych i czasochłonnych wycofań produktów i związanej z tym negatywnej reklamy.
W najgorszym wypadku, awarie produktu stanowią zagrożenie dla ludzi i mienia oraz powodują obrażenia, a nawet śmierć. Analiza usterek pomaga producentom poprawić jakość i bezpieczeństwo ich produktów oraz zmniejszyć ryzyko przyszłych awarii podobnych urządzeń.
Co technologia MOKO może zrobić dla Twojej płytki drukowanej
Do analizy usterek, oferujemy pełen zakres usług testowania produktów i komponentów elektrycznych i elektronicznych electronic. Oprócz analizy usterek, oferujemy również następujące usługi testowe:
Testy powłok/technologia cienkowarstwowa
– w tym określenie składu chemicznego, grubość warstwy, orientacja i jakość powłoki oraz testy przyczepności.
Testowanie płytek drukowanych – m.in. określenie grubości i jednorodności warstwy ocynku, testy rozwarstwiania i badania odporności cieplnej lutów
Testowanie produktu
- np. badania radiacyjne w celu określenia stanu konstrukcji lub określenia wad wewnętrznych,, charakterystyka elektryczna poprzez testowanie krzywych, test barwnika i podważania w siatce kulkowej (BGA) i połączenia, i badanie lutowności.
Testy niezawodności i bezpieczeństwa pracy, w tym badania po zmianach temperatury i testy szokowe, testy wilgotności i testy mgły solnej.
Analiza powierzchni
– Spektroskopia fotoelektronowa rentgenowska (XPS) i mikroskopii sił atomowych (AFM) i inne metody
Analiza termiczna z wykorzystaniem różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), Analiza termograwimetryczna (TGA) i Analiza termomechaniczna (CIEMNY) i inne metody.
Analiza chemiczna
– w tym spektrometria mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie (ICP-MS), Spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR) i chromatografia gazowa ze sprzężeniem spektrometrii masowej mass (GC-MS).
Testy mechaniczne, w tym próby rozciągania, próby zmęczeniowe i próby wibracyjne,.
Testy kompatybilności elektromagnetycznej (EMC)
– w zakresie emisji liniowych i radiacyjnych oraz odporności.
Pęknięcia w metalizacji płytek drukowanych
Problem: Moduł elektroniczny nie powiódł się
Rozwiązanie: Cięcie poprzeczne metalograficzne
Wynik: Pęknięcia w procesie metalizacji
Kontakty typu flip-chip
Przykład z projektu HTM
Styki typu flip-chip po teście oleju,
13346, NiAu / SbSn / PdAg,
2000 godzina 200 °C
Depozyty na płytkach drukowanych
Badanie depozytów
Metody: Wyniki FTIR:
Karboksylany (sole kwasów karboksylowych,
szczególnie kwas adypinowy (kwas heksanowy) i IC
Badanie depozytów
metoda: REM i EDX
Bondabliftber
Analiza uszkodzeń wielowarstwowych płytek drukowanych
Problem: Czujnik na płytce drukowanej nie ma już kontaktu elektrycznego
Rozwiązanie: Cięcie poprzeczne metalograficzne
Wynik: Styk Wedge-Bond został zniesiony
Przyczyna: Pęknięcia między płytką drukowaną a Gloptopem powodowały naprężenia mechaniczne.
Zanieczyszczenie
Opis:
Zanieczyszczenia i korozja na powierzchni miedzi spowodowały problemy z cynowaniem tego oczka lutowniczego. Dodatkowo, wady (jasne obszary) są widoczne na miedzianej powierzchni, przez który materiał bazowy prześwituje (grubość warstwy miedzi jest zbyt cienka). Niedopuszczalny błąd, ponieważ w późniejszym procesie lutowania może wystąpić brak lutowania.
Przyczyny/prace naprawcze:
• Wada elektryczna producenta podczas produkcji
Krater na komponencie
Złota warstwa
Opis:
Błędy w procesie galwanizacji. W zaznaczonych obszarach, za mało złota zostało zdeponowane galwanicznie. Warstwa pod spodem (Ni) wykazuje pierwsze oznaki korozji. Nie do zniesienia błąd, jako błędy lutowania, może wystąpić w procesie lutowania.
Przyczyny/prace naprawcze:
• Wadliwy proces galwanizacji
• Przygotowanie płytki drukowanej (czyszczenie, podkłady) niepełny
Wadliwa warstwa złota
Tworzenie sęków
Opis:
Tworzenie sęków warstwy Ni-Barrier pod powierzchnią złota gold. Ze względu na niekorzystny rozkład prądu w procesie galwanizacji, w warstwie środkowej utworzyło się wiele guzków (patrz dolne zdjęcie, skaleczenie) które wystają przez złotą warstwę. W przeglądzie, te guzki są wyraźnie widoczne. Ta płytka drukowana nie powinna być używana, ponieważ należy się spodziewać problemów z lutowaniem lub kontaktem.
Przyczyny/prace naprawcze:
Warstwa niklu z niedoborem procesu galwanizacji przebija się przez górną warstwę złota
Tworzenie sęków
Przerwanie
Opis:
Przerwanie śladu. Z powodu błędów w procesie galwanicznym podczas produkcji płytki drukowanej (proces odejmowania), część śladu została wytrawiona. Ten błąd wskazuje na wady fotorezystu. Błąd produkcyjny.
Błędy galwaniczne w produkcji PCB
Błąd w fotomasce/błąd procesu producenta
Częściowa przerwa
Opis:
Takie samo połączenie, jak pokazano powyżej, jednak, ślad nie jest całkowicie oddzielony. Chociaż podana jest funkcja elektryczna, problemy z funkcjonowaniem płytki drukowanej mogą wystąpić później w warunkach obciążenia elektrycznego.
Wady galwaniczne w Produkcja PCB
Błąd w fotomasce/błąd procesu producenta
Częściowe przerwanie toru dyrygenta
Wtrącenie cząstek obcych
Opis:
Zawarcie obcej cząstki w śladach. Jest to prawdopodobnie włókno szklane materiału podstawowego. Ponieważ to włączenie zmniejsza grubość śladu, ten błąd jest niedopuszczalny.
Przyczyny/prace naprawcze:
Brak produkcji PCB
Nierówna powierzchnia farby
Przyczyny/prace naprawcze:
• Nieodpowiednia maska ochronna
• Zanieczyszczenie powierzchni na płytce drukowanej
• Brak obciążenia cieplnego farby paint
Przyczyny/prace naprawcze:
• Błędy w procesie powlekania farby
• Zdejmowanie niedoboru lakieru
Opis:
Przesunięcie powłoki w porównaniu do jej idealnej pozycji. Ten najczęstszy błąd ma bardzo duży wpływ na późniejszą jakość lutu, dlatego (jak pokazano na zdjęciu!) powierzchnie zwilżalne mogą być znacznie zmniejszone lub całkowicie zasłonięte. Nie do zniesienia błąd.
Przesunięcie powłoki kryjącej
Opis:
Przesunięcie powłoki w porównaniu do jej idealnej pozycji.
Przyczyny/prace naprawcze:
Błędy w procesie powlekania farby
Usuwanie niedoboru lakieru
Związany z układem błędu (narażenie)
Włączenie
Opis:
Włączenie niezdefiniowanych cząstek pod farbą. Zwarcia (wtrącenia przewodzące prąd elektryczny) zostanie spowodowany przez ten błąd.
Przyczyny/prace naprawcze:
Błąd produkcyjny producenta
Zanieczyszczenie niepowlekanego materiału podstawowego
Wady
Opis:
Częściowe wady powłoki, nieregularna grubość warstwy powłoki. Ten błąd można zaobserwować tylko w procesach odlewniczych. Ze względu na nierównomierne rozprowadzenie farby na płytce drukowanej, były też wady (całkowity brak farby). Nieosłonięte naciągi przewodów mogą powodować korozję, która może wpływać na zachowanie elektryczne zespołu.
Przyczyny/prace naprawcze:
Niewystarczający proces malowania
Zastosowany lakier kryjący nie jest odpowiedni
Powierzchnia materiału podstawowego nie jest płaska, słabe rozprowadzanie farby
Wady powłoki
Opis:
Awaria farby bezpośrednio na śladzie. W procesie lutowania, istnieje ryzyko powstania mostków między oczkiem lutowniczym a zwilżalną powierzchnią śladu. Zjawisko to wynika głównie z zanieczyszczeń znajdujących się pod spodem obszarów płytki drukowanej. Wymagana jest przeróbka.
Przyczyny/prace naprawcze:
Zanieczyszczenia (tłuszcze) PCB
Błędy w procesie malowania, które prowadzą do częściowych wad
efekty mechaniczne na farbie (rozbłysk farby)
Pęknięcia
Opis:
Pęknięcia (mikropęknięcia) na powierzchni maski lutowniczej. Błędy w przetwarzaniu maski ochronnej (stresuje, wybrzuszenie materiału bazowego) tworzyć pęknięcia na powierzchni farby. Głównym problemem jest późniejsze wnikanie wilgoci z powodu korozji na powierzchnie drabiny. Korozja jest szczególnie problematyczna dla przewodników, w których płynie prąd, ponieważ migracje elektryczne silnie wpływają negatywnie na rezystancję izolacji insulation.
Przyczyny/prace naprawcze:
Niedobór osłony stopu lutowniczego!
obciążenia mechaniczne prowadzą do pęknięć lakieru
Nie udało się przetworzyć farby
Pęknięcia w farbie
Opis:
To samo połączenie co powyżej, jednak, pęknięcia zostały tu wywołane mechanicznie, na przykład. przez wpływy transportowe.
Przyczyny/prace naprawcze:
Niewłaściwe obchodzenie się z płytką drukowaną/zespołem
Lakier kryjący nieodporny na obciążenia mechaniczne
Oddziały, zmarszczki
Opis:
Oddziały, zmarszczki wokół dwóch styków przelotowych wypełnionych lutem. Obciążenie termiczne w procesie lutowania, w połączeniu ze słabym projektem układu (farba jest zbyt blisko kontaktu przelotowego), doprowadziły do pokazanych usunięć farby.
