Caso y método de análisis de fallos de PCB
Como centro de diversos portadores de componentes y transmisión de señales de circuito, la PCB se ha convertido en la parte más importante y clave de los productos de información electrónica, y se usa ampliamente en varias industrias. En los últimos años, ha habido cada vez más casos de fallas de PCB y algunas de ellas son extremadamente dañinas. El "Plan de fabricación y normalización de equipos y el Mejoramiento de la calidad" y "Hecho en China 2025" adoptados en abril de 2016 se adhieren a la política básica de "desarrollo ecológico, optimización estructural y desarrollo orientado a la innovación, orientados a la innovación y orientados al talento". Los requisitos de calidad de los productos son cada vez más altos, y la fiabilidad de los productos es cada vez más estricta. Por lo tanto, la calidad y confiabilidad de la calidad de PCB determinan la calidad y confiabilidad de todo el equipo.
Proveedor de placas de circuito impreso
En el pasado, solo los productos militares ofrecían requisitos de confiabilidad, y muchos productos civiles ahora ofrecen una variedad de requisitos de confiabilidad. Diferentes tipos de clientes, diferentes aplicaciones de productos, los requisitos de fiabilidad de PCB también son completamente diferentes. Por ejemplo, algunos clientes tienen un requisito de confiabilidad de PCB de 260 grados Celsius durante diez horas después de hornear, y aún pueden cumplir con los requisitos de rendimiento eléctrico de PCB; algunos clientes requieren el ciclo IST de 250 o incluso 1000 veces, la tasa de cambio de resistencia del producto es inferior al 10%; Algunos clientes requieren productos PCBA para cumplir con el requisito de resonancia de 30 minutos a una aceleración de 25 g.
dos. Caso de fallo de PCB
Como todos sabemos, la falla del producto causará pérdidas económicas más graves y un mayor impacto en la calidad. Sin embargo, los modos de falla de PCB son diferentes y las causas principales de la falla son diferentes, como la falla de corrosión del cobre del orificio PTH y la falla de apertura causada por la grieta inferior del orificio ciego HDI. , falla de deslaminación, grietas de anillo de orificio de producto ENIG y fuego en cortocircuito de la placa PCB. El proceso de procesamiento es engorroso y complicado, y puede causar más razones para su falla. Por lo tanto, cómo localizar rápidamente la causa raíz de la falla de PCB y optimizar el rendimiento del producto se ha convertido en uno de los temas importantes en la industria de PCB. La siguiente es una lista de casos de análisis de fallas relacionados con el cálculo de big data, la navegación y los campos médicos en los últimos años:
1 PCB quemado fallo de la placa
En 2015, una gran retroalimentación del centro de datos, se producirá un incendio o una quema en uno o dos equipos cada mes, y es urgente encontrar la causa del incendio rápidamente:
Al observar el lugar de la falla, el punto de combustión de la placa de combustión se concentra en el área del orificio de montaje del conector del disco duro, y la capa de cobre de la pared del orificio y la columna de lata de posicionamiento en el área del orificio de montaje están completamente quemadas. El análisis encontró que la pared de poro NPTH se metalizó, durante el trabajo de encendido, se produjo una falla de CAF, que eventualmente provocó un incendio por cortocircuito.
Principio de crecimiento de CAF: cuando la PCBA se carga y opera bajo ciertas condiciones de temperatura y humedad, puede haber una CAF entre los dos conductores aislados a lo largo de la interfaz entre la resina y la fibra de vidrio, lo que eventualmente conduce a un aislamiento deficiente e incluso a un fallo del cortocircuito. El principio de generación de CAF es el siguiente:
Hay tres requisitos previos para CAF: 1 ciertas condiciones de temperatura y humedad; 2 diferencia de potencial entre dos conductos de aislamiento; 3 canales para la migración de iones de cobre.
Recurrencia experimental: el módulo de falla de resistencia de aislamiento del probador está sujeto a una prueba de estabilización de voltaje de 12V. La placa de prueba está cortocircuitada y encendida en el momento del encendido, y la muestra se enciende y carboniza continuamente (la prueba tiene grabación de video);
Plan de mejora: 1 aumente el diseño del espacio entre el interior y el exterior del orificio al espaciado del conductor a 300 μm; 2 Reemplace el sustrato de alta Tg para garantizar una buena resistencia al calor y resistencia al CAF.
2 Fallo de grieta en el anillo del orificio de la placa de oro niquelado químico
En 2017, una retroalimentación de los clientes de la ubicación de SMT multinacional, después de la soldadura por reflujo de los orificios de PTH de todos los tableros ENIG comprados en la industria, el anillo de anillo del orificio de prueba apareció negro y negro, la prueba de la sonda no pudo pasar, toda la línea se detuvo, y el análisis de fallas fue necesario. .
Además de afectar el rendimiento de contacto de la sonda, los defectos de grietas en el orificio de PTH también pueden causar corrosión de la capa de cobre, reducir la resistencia a la corrosión de la PCB y también aumentar el riesgo de fallas en la soldabilidad del producto.
El mecanismo de generación de grietas: debido al principio de expansión y contracción térmica, la placa PCB está sujeta a una expansión a alta temperatura durante la soldadura por reflujo y la soldadura por ola. Debido a que la selección de la placa PCB no coincide con el proceso de tratamiento de la superficie, la lámina dará al anillo del orificio una tensión hacia arriba y el orificio será. El anillo se levanta, causando que el anillo se deforme hacia ambos lados, causando grietas en el anillo.
Plan de mejora: 1 reemplazar la placa más pequeña CTE; 2 reemplazar el proceso de tratamiento de la superficie.
Fuga de corrosión electroquímica de 3 agujeros PTH
En 2017, un cierto tipo de placa PCB de 8 capas, la retroalimentación del cliente de que todo el producto se usa en el mar y las zonas costeras durante 3 años, existe un fenómeno que indica que la señal de video es inalcanzable y que existe un material negro extraño. Residuo en el orificio PTH de la red de señal anormal. Encuentre la causa raíz y localice el punto de falla.
Se encontró que el orificio de PTH cubierto por la materia extraña tenía grietas obvias entre la unión soldada y el orificio de cobre en la posición del orificio del orificio del tapón, y el orificio de cobre en la posición de la grieta estaba corroído, y faltaba parte del orificio de cobre. .
Al mismo tiempo, al comparar los orificios de PTH normales cubiertos por materia extraña en la PCB, se encuentra que la soldadura de resistencia interna del orificio normal tiene una buena unión con la pared del orificio, sin grietas, el cobre del orificio no está corroído y la conducción de la señal es bueno.
Según la investigación, en el entorno de alta sal y alta humedad a lo largo de la costa, se formará una capa delgada de película de agua en la superficie del objeto, y cuando la humedad relativa esté en el aire del 65% al 80%, el agua el espesor de la película sobre el objeto es de 0.001 ~ 0.1μm, cuando la PCB está funcionando, la película de agua y el orificio de cobre forman una celda electrolítica, y se produce una reacción electroquímica, que eventualmente produce una sustancia corrosiva negra, como se muestra a continuación:
Conclusión: cuando el orificio del tapón de soldadura no está lleno o el orificio del tapón de soldadura tiene una grieta, el orificio de cobre PTH que no está cubierto por la máscara de soldadura formará una celda electrolítica y se producirá una reacción electroquímica. El agujero de cobre está corroído, lo que traerá confiabilidad a la PCB. Ven a los riesgos graves.
Plan de mejora: Mejore la plenitud del orificio del tapón y mejore la calidad del orificio del tapón.
Por supuesto, los tipos y modos de fallas son variados. Los siguientes son ejemplos de otros casos típicos de análisis de fallas a nivel de placa PCB acumulados en el laboratorio:
De los casos anteriores, podemos encontrar fácilmente más y más patrones de falla de la placa PCB, y las causas de la falla también son diferentes. Por lo tanto, es necesario resumir y refinar las ideas y métodos generales de análisis de fallas, y formar una metodología que pueda aplicarse para promover la aplicación. En el análisis de los casos reales, el problema se logra con la mitad del esfuerzo y localiza rápidamente la causa raíz.
Tres. Método de análisis de fallos de PCB
El método se divide principalmente en tres partes, que integran las tres partes del método, lo que no solo nos ayuda a resolver rápidamente el problema de falla y ubicar la causa raíz en el proceso de análisis de casos reales; Pero también puede basarse en el marco que hemos establecido. Los ingenieros realizan capacitaciones para facilitar el aprendizaje de todos los departamentos.
La siguiente es una explicación de las ideas y métodos de análisis. Lo primero es analizar las ideas;
El primer paso: los "cinco pasos" del análisis de fallas.
El proceso de análisis de fallas se divide principalmente en cinco pasos: "1 recopilación de información incorrecta de la placa → 2 confirmación del fenómeno de falla → 3 falla causa análisis → 4 falla causa de la causa → 5 conclusión del informe, sugerencia de mejora". Entre ellos, el primer paso es comprender el contenido del fallo, el flujo del proceso, el diseño estructural, el estado de producción, el estado de uso, el estado de almacenamiento y otra información de la placa PCB defectuosa, y prepararse para el proceso de análisis posterior; El segundo paso es determinar la falla de acuerdo con la información de la falla. Posición, juzgar el modo de falla; El tercer paso es analizar el modo de falla y verificar la causa raíz uno por uno de acuerdo con el árbol de fallas de la causa raíz de la falla. Si la causa no se puede confirmar en el árbol de fallas existente, entonces es necesario estudiar esto a través del proyecto del tema. El problema de falla de clase, y la conclusión del estudio se agrega al árbol de fallas original, de modo que el árbol de fallas se enriquece y perfecciona continuamente, y la causa raíz se agota, formando un patrón de ciclo efectivo de actualización iterativa repetida; luego el experimento de reproducibilidad se lleva a cabo a través del paso 4 para verificar la causa raíz. El informe final del análisis de fallos de salida proporciona una mejora específica de la causa raíz del fallo.
El segundo paso: se establece el árbol de fallos de la causa raíz del fallo.
Tomando como ejemplo la pobre soldabilidad de la placa de oro chapada en oro, se describe el método para establecer un árbol de fallas de análisis de fallas:
Para el fenómeno de falla de PCB / PCBA común, establecemos un árbol de falla de causa raíz en varios modos de falla, y continuamos acumulando, refinando y actualizando en el combate real, y de manera iterativa aumenta en profundidad y amplitud, formando así un nivel relativamente perfecto El proceso de análisis del árbol de falla de causa raíz de modos de falla de alta frecuencia, como deslaminación, escasa soldabilidad, mala conexión, conducción deficiente y aislamiento deficiente puede ayudarlo a seguir el proceso de análisis de falla del árbol de falla en el combate real posterior. La causa principal del fracaso es resolver el problema y obtener el doble del resultado con la mitad del esfuerzo.
El tercer paso: establecer una biblioteca estándar.
El archivo de biblioteca estándar se forma al verificar las causas raíz del árbol de fallas. La fuente de la biblioteca estándar de juicio de causa raíz tiene principalmente varios aspectos: 1 IPC, GJB, estándares de la industria y otros documentos; 2 productos normales y biblioteca de comparación de productos anormales; 3 proyectos de investigación y desarrollo, experiencia en producción, biblioteca de archivos de experiencia. Al mismo tiempo, resuma y clasifique los métodos de evaluación y los criterios de evaluación involucrados en cada raíz de falla en el árbol de fallas, y resuma los estándares comunes de PCB y diversos datos de anomalía para formar una biblioteca estándar de análisis de falla de PCB para referencia en casos subsiguientes. .