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Cas et méthode d'analyse de défaillance de PCB

Un. Avant-propos

En tant que plaque tournante de divers supports de composants et de la transmission du signal de circuit, la carte de circuit imprimé est devenue la partie la plus importante et la plus importante des produits d’information électroniques et est largement utilisée dans diverses industries. Ces dernières années, il y a eu de plus en plus de cas de défaillances des PCB et certaines d'entre elles sont extrêmement nocives. Les "plans de fabrication, de normalisation et d'amélioration de la qualité des équipements" et "Made in China 2025" adoptés en avril 2016 s'inscrivent dans la politique de base "orientés vers l'innovation, la qualité d'abord, le développement vert, l'optimisation structurelle et les talents". Les exigences de qualité des produits sont de plus en plus élevées et la fiabilité des produits de plus en plus stricte. Par conséquent, la qualité et la fiabilité de la qualité du circuit imprimé déterminent la qualité et la fiabilité de tout l'équipement.




Fournisseur de circuits imprimés

Dans le passé, seuls les produits militaires offraient des exigences de fiabilité, et de nombreux produits civils offrent désormais une variété d'exigences de fiabilité. Différents types de clients, différentes applications de produits, les exigences de fiabilité des circuits imprimés sont également complètement différentes. Par exemple, certains clients ont une exigence de fiabilité des circuits imprimés de 260 degrés Celsius pendant dix heures après la cuisson et peuvent toujours satisfaire aux exigences de performances électriques des circuits imprimés; certains clients exigent le cycle IST de 250 voire 1 000 fois, le taux de changement de résistance du produit est inférieur à 10%; Certains clients exigent que les produits PCBA répondent à l'exigence de résonance de 30 minutes à une accélération de 25 g.

deux. Cas d'échec de PCB

Comme nous le savons tous, la défaillance du produit entraînera des pertes économiques plus graves et un impact sur la qualité. Cependant, les modes de défaillance des circuits imprimés sont variés et leurs causes fondamentales différentes, telles que la défaillance de corrosion du cuivre du trou PTH et la défaillance ouverte provoquée par la fissure inférieure du trou borgne en HDI. , défaillance de délamination, fissures dans l’anneau du produit ENIG et incendie de court-circuit du circuit imprimé. Le processus de traitement est fastidieux et compliqué, et il peut en résulter davantage de raisons. Par conséquent, la recherche rapide de la cause fondamentale des pannes de circuits imprimés et l’optimisation de leurs performances sont devenues l’un des sujets importants de l’industrie des circuits imprimés. Vous trouverez ci-dessous une liste de cas d’analyse d’échec liés au calcul, à la navigation et aux domaines médicaux pour le Big Data:

1 défaillance de la carte brûlée

En 2015, suite à un retour d'information important dans un centre de données, il y aura un incendie ou une brûlure dans un ou deux équipements chaque mois, et il est urgent de trouver rapidement la cause de l'incendie:

En observant le site de la panne, le point de combustion de la plaque de gravure est concentré dans la zone du trou de montage du connecteur de disque dur, et la couche de cuivre de la paroi du trou et la colonne de positionnement en fer dans la zone du trou de montage sont complètement brûlées. L'analyse a révélé que la paroi poreuse du NPTH s'était métallisée pendant le travail de mise sous tension, entraînant la défaillance du CAF, entraînant éventuellement un incendie par court-circuit.




Fournisseur de circuits imprimés imprimante 3D

Principe de croissance du CAF: lorsque la carte de circuit imprimé est chargée et utilisée dans certaines conditions de température et d’humidité, il peut se produire un CAF entre les deux conducteurs isolés le long de l’interface entre la résine et la fibre de verre, ce qui peut éventuellement conduire à une mauvaise isolation et même à un court-circuit. Le principe de génération de CAF est le suivant:

Il existe trois conditions préalables pour le CAF: 1 certaines conditions de température et d’humidité; 2 différence de potentiel entre deux conduction d'isolation; 3 canaux pour la migration des ions de cuivre.

Récurrence expérimentale: le module de défaillance de la résistance d’isolement du testeur est soumis à un test de stabilisation de la tension de 12V. La carte de test est court-circuitée et allumée au moment de la mise sous tension, et l'échantillon est continuellement enflammé et carbonisé (le test dispose d'un enregistrement vidéo);

Plan d'amélioration: 1 augmenter les anneaux de trou intérieur et extérieur à la conception d'espacement des conducteurs à 300 µm; 2 remplacer le substrat à haute Tg pour assurer une bonne résistance à la chaleur et au CAF.

2 Rupture de la bague de trou dans une plaque en or nickelée chimiquement

En 2017, après le soudage par refusion des trous PTH de toutes les cartes ENIG achetées dans le secteur, l'anneau des trous de test est apparu noir et noir, le test de la sonde n'a pas pu passer, la ligne entière a été arrêtée, et l'analyse de l'échec était nécessaire. .

En plus d'affecter les performances de contact de la sonde, les défauts de fissure dans le trou en PTH peuvent également entraîner la corrosion de la couche de cuivre, réduire la résistance à la corrosion du circuit imprimé et accroître les risques de défaillance de la soudabilité du produit.

Le mécanisme de génération de fissure: En raison du principe de dilatation et de contraction thermiques, la carte de circuit imprimé est soumise à une dilatation à haute température lors du soudage par refusion et du soudage à la vague. Étant donné que la sélection de la carte de circuit imprimé ne correspond pas au processus de traitement de surface, la feuille exerce une contrainte ascendante sur la bague du trou. La bague est soulevée. La bague se déforme, se déformant de la bague vers le haut, provoquant des fissures.

Plan d'amélioration: 1 remplacer la plus petite plaque CTE; 2 remplacer le processus de traitement de surface.

Défaillance de corrosion électrochimique à trou de 3 PTH

En 2017, un certain type de circuit imprimé à 8 couches, le retour client indiquant que le produit entier est utilisé dans la mer et les zones côtières pendant 3 ans, le signal vidéo est inaccessible et la présence de corps étranger noir se produit résidu dans le trou PTH du réseau de signaux anormaux. Trouvez la cause et localisez le point de défaillance.

Il a été constaté que le trou de la PTH recouvert de corps étrangers présentait des fissures évidentes entre le joint de soudure et le trou de cuivre au niveau de la position du trou de la fiche, et que le trou de cuivre à la position de la fissure était corrodé. .




Fabricants de circuits imprimés en Chine

En même temps, en comparant les trous de PTH normaux recouverts de corps étrangers sur le circuit imprimé, on constate que le soudage par résistance interne de trou normal a une bonne liaison avec la paroi du trou, aucune fissure, le trou de cuivre n’est pas corrodé et la conduction du signal est bon.

Selon les recherches, dans les environnements à forte teneur en sel et en humidité le long de la côte, une mince couche de film d’eau se formera à la surface de l’objet. Lorsque l’humidité relative de l’air est de 65% à 80%, l’eau l'épaisseur du film sur l'objet est de 0,001 à 0,1 µm; lorsque le circuit imprimé fonctionne, le film d'eau et le trou de cuivre forment ensemble une cellule électrolytique et une réaction électrochimique se produit, produisant finalement une substance corrosive noire, comme indiqué ci-dessous:

Conclusion: Lorsque le trou du bouchon de soudure n'est pas plein ou que le trou du bouchon de soudure est fissuré, le cuivre du trou de PTH qui n'est pas recouvert par le masque de soudure formera une cellule électrolytique et une réaction électrochimique se produit. Le trou de cuivre est corrodé, ce qui apportera de la fiabilité à la carte. Venez à des risques sérieux.

Plan d'amélioration: Améliorer la complétude du trou du bouchon et améliorer la qualité du trou du bouchon.

Bien entendu, les types et modes de défaillance sont variés. Vous trouverez ci-dessous des exemples d’autres cas types d’analyses de défaillance au niveau des cartes de circuits imprimés:

Parmi les cas ci-dessus, nous pouvons facilement trouver de plus en plus de modèles de défaillance de carte de circuit imprimé, et les causes profondes de la défaillance sont également différentes. Par conséquent, il est nécessaire de résumer et d’affiner les idées et méthodes générales d’analyse de défaillance et de former une méthodologie pouvant être appliquée pour promouvoir cette application. Dans l'analyse des cas réels, le problème est résolu à la moitié de l'effort et permet de localiser rapidement la cause.

Trois. Méthode d'analyse des défaillances des PCB

La méthode est principalement divisée en trois parties, qui intègrent les trois parties de la méthode, ce qui nous aide non seulement à résoudre rapidement le problème de défaillance et à localiser la cause fondamentale dans le processus d'analyse de cas réel; mais aussi peut être basé sur le cadre que nous avons établi. Les ingénieurs organisent des formations pour faciliter l'apprentissage par tous les départements.

Ce qui suit est une explication des idées et des méthodes d’analyse. La première consiste à analyser les idées;

La première étape: les "cinq étapes" de l'analyse des défaillances

Le processus d’analyse des défaillances est principalement divisé en cinq étapes: "1 collecte des informations de carte erronée → 2 confirmation du phénomène de défaillance → 3 analyse des causes des défaillances → 4 vérification des causes fondamentales des défaillances → 5 conclusion du rapport, suggestion d’amélioration". Parmi eux, la première étape consiste à comprendre le contenu de la défaillance, le déroulement du processus, la conception structurelle, le statut de la production, le statut d'utilisation, le statut de stockage et d'autres informations du circuit imprimé défectueux, et à préparer le processus d'analyse suivant; la deuxième étape consiste à déterminer la défaillance en fonction des informations sur la défaillance. Positionnez, jugez le mode de défaillance; La troisième étape consiste à analyser le mode de défaillance et à vérifier la cause première une par une en fonction de l'arborescence des défaillances. Si la cause ne peut pas être confirmée dans l'arbre de pannes existant, il est nécessaire de l'étudier via le projet de sujet. Problème d’échec de classe, et la conclusion de l’étude est ajoutée à l’arbre de défaillance initial, de sorte que celui-ci s’enrichisse et se perfectionne continuellement et que la cause fondamentale soit épuisée, formant ainsi un modèle de cycle efficace de mise à niveau itérative répétée; ensuite, l'expérience de reproductibilité est effectuée jusqu'à l'étape 4 pour vérifier la cause première. Le rapport final d'analyse des défaillances de sortie fournit une amélioration ciblée de la cause première de la défaillance.

La deuxième étape: l’arbre de défaillance cause principale est établi

En prenant pour exemple la faible soudabilité de la plaque en or plaquée or, la méthode permettant d'établir un arbre d'analyse des défaillances est décrite:

Pour le phénomène de défaillance commun au niveau de la carte, PCB / PCBA, nous établissons un arbre de défaillance de la cause première de divers modes de défaillance, puis continuons à accumuler, à affiner et à mettre à jour en combat réel, et augmente progressivement en profondeur et en largeur, formant ainsi un Le processus d’analyse des causes principales des défaillances haute fréquence, telles que le délaminage, une soudabilité médiocre, une liaison médiocre, une conduction médiocre et une isolation insuffisante peut vous aider à suivre le processus d’analyse de défaillances de l’arbre de défaillances lors des combats ultérieurs. La cause première de l'échec est de résoudre le problème et d'obtenir deux fois le résultat avec un effort réduit de moitié.

La troisième étape: établir une bibliothèque standard

Le fichier de bibliothèque standard est formé en vérifiant les causes premières de l'arbre de pannes. La source de la bibliothèque standard de jugement de cause fondamentale a principalement plusieurs aspects: 1 IPC, GJB, normes industrielles et autres documents; 2 bibliothèque de comparaison de produits normaux et anormaux; 3 expériences de projets de recherche et développement, bibliothèque de fichiers d’expériences de production. Simultanément, résumez et classifiez les méthodes d’évaluation et les critères d’évaluation impliqués dans chaque racine de défaillance de l’arbre de défaillances, puis résumez les normes PCB courantes et diverses données sur les anomalies afin de constituer une bibliothèque de normes d’analyse des défaillances de PCB pouvant servir de référence dans les cas suivants. .

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