Caso e metodo dell'analisi dei guasti del PCB
In qualità di hub di vari carrier componenti e trasmissione del segnale del circuito, il PCB è diventato la parte più importante e chiave dei prodotti di informazione elettronica ed è ampiamente utilizzato in vari settori. Negli ultimi anni, ci sono stati sempre più casi di guasti ai PCB e alcuni dei guasti sono estremamente dannosi. Il "Piano di produzione, standardizzazione e miglioramento della qualità delle attrezzature" e "Made in China 2025" adottati nell'aprile 2016 aderiscono alla politica di base di "innovazione orientata all'innovazione, qualità, sviluppo sostenibile, ottimizzazione strutturale e orientamento al talento". I requisiti di qualità dei prodotti stanno diventando sempre più elevati e l'affidabilità dei prodotti sta diventando sempre più severa. Pertanto, la qualità e l'affidabilità della qualità della PCB determinano la qualità e l'affidabilità dell'intera apparecchiatura.
Fornitore di circuiti stampati
In passato, solo i prodotti militari offrivano requisiti di affidabilità e molti prodotti civili offrono ora una varietà di requisiti di affidabilità. Diversi tipi di clienti, diverse applicazioni di prodotto, i requisiti di affidabilità dei PCB sono completamente diversi. Ad esempio, alcuni clienti hanno un requisito di affidabilità del PCB di 260 gradi Celsius per dieci ore dopo la cottura e possono ancora soddisfare i requisiti di prestazione elettrica del PCB; alcuni clienti richiedono il ciclo IST di 250 o anche 1000 volte, il tasso di variazione della resistenza del prodotto è inferiore al 10%; Alcuni clienti richiedono che i prodotti PCBA soddisfino i requisiti di risonanza di 30 minuti con un'accelerazione di 25 g.
Due. Caso di guasto del PCB
Come tutti sappiamo, il fallimento del prodotto causerà una perdita economica più grave e un impatto sulla qualità. Tuttavia, le modalità di guasto del PCB sono varie e le cause principali del guasto sono diverse, come il guasto alla corrosione del rame del foro PTH e il guasto aperto causato dalla fessura inferiore del foro cieco HDI. , mancata delaminazione, incrinature dell'anello foro prodotto ENIG e incendio cortocircuito sulla scheda PCB. Il processo di elaborazione è macchinoso e complicato e può causare più motivi per il suo fallimento. Pertanto, come individuare rapidamente la causa principale del guasto del PCB e ottimizzare le prestazioni del prodotto è diventato uno degli argomenti importanti nel settore dei PCB. Di seguito è riportato un elenco di casi di analisi dei guasti relativi al calcolo dei big data, alla navigazione e ai campi medici negli ultimi anni:
1 guasto della scheda bruciata PCB
Nel 2015, un grande feedback del data center, ci sarà un incendio o un incendio in uno o due pezzi di apparecchiature ogni mese, ed è urgente trovare rapidamente la causa dell'incendio:
Osservando il punto di rottura, il punto di combustione della piastra di combustione si concentra nell'area del foro di montaggio del connettore del disco rigido e lo strato di rame della parete del foro e la colonna di stagno di posizionamento nell'area del foro di montaggio sono completamente bruciati. L'analisi ha rilevato che la parete dei pori NPTH metallizzata, durante il lavoro di accensione, si è verificata un'anomalia del CAF, portando infine a un incendio da cortocircuito.
Principio di crescita CAF: quando PCBA viene caricato e utilizzato in determinate condizioni di temperatura e umidità, potrebbe esserci un CAF tra i due conduttori isolati lungo l'interfaccia tra la resina e la fibra di vetro, che alla fine porta a uno scarso isolamento e persino a un cortocircuito. Il principio della generazione di CAF è il seguente:
Esistono tre prerequisiti per CAF: 1 determinate condizioni di temperatura e umidità; 2 differenza di potenziale tra due conduzioni di isolamento; 3 canali per la migrazione degli ioni di rame.
Ricorrenza sperimentale: il modulo di guasto della resistenza di isolamento del tester è sottoposto a un test di stabilizzazione della tensione a 12 V. La scheda di test viene cortocircuitata e attivata al momento dell'accensione e il campione viene continuamente acceso e carbonizzato (il test ha una registrazione video);
Piano di miglioramento: 1 aumentare l'anello interno ed esterno del foro al design del distanziatore del conduttore a 300μm; 2 sostituire il substrato ad alta Tg per garantire una buona resistenza al calore e resistenza CAF.
2 Guarnizione dell'anello del foro del piatto placcato in oro placcato chimicamente
Nel 2017, un feedback del cliente SMT multinazionale, dopo la saldatura a riflusso dei fori PTH di tutte le schede ENIG acquistate nell'industria, l'anello del buco del test appariva nero e nero, il test della sonda non poteva passare, l'intera linea era ferma, e l'analisi del fallimento era necessaria. .
Oltre a influenzare le prestazioni di contatto della sonda, i difetti di fessura nel foro PTH possono anche causare la corrosione dello strato di rame, ridurre la resistenza alla corrosione del PCB e anche aumentare il rischio di fallimento della saldabilità del prodotto.
Il meccanismo di generazione del crack: dovuto al principio dell'espansione e della contrazione termica, la scheda PCB è soggetta ad espansione ad alta temperatura durante la saldatura a riflusso e la saldatura ad onda. Poiché la selezione della scheda PCB non corrisponde al processo di trattamento superficiale, la lastra darà all'anello ad anello una tensione verso l'alto e il foro sarà L'anello si solleva, provocando la deformazione dell'anello verso entrambi i lati, causando crepe nell'anello.
Piano di miglioramento: 1 sostituire la piastra più piccola CTE; 2 sostituire il processo di trattamento superficiale.
3 Guasto di corrosione elettrochimica del foro PTH
Nel 2017, un certo tipo di scheda PCB a 8 strati, il feedback dei clienti che l'intero prodotto viene utilizzato in mare e aree costiere per 3 anni, c'è un fenomeno che il segnale video è irraggiungibile, e c'è una sostanza estranea nera residuo nel foro PTH della rete anormale del segnale. Trova la causa principale e individua il punto di errore.
Il foro PTH coperto da corpi estranei è risultato avere evidenti crepe tra il giunto di saldatura e il foro di rame nella posizione del foro del tappo, e il foro di rame nella posizione della crepa era corroso, e mancava parte del foro di rame .
Allo stesso tempo, confrontando i normali fori PTH coperti da corpi estranei sul PCB, si trova che la normale saldatura di resistenza interna del foro ha un buon legame con la parete del foro, nessuna crepa, il foro di rame non è corroso e la conduzione del segnale è buono.
Secondo la ricerca, nell'alto ambiente salino e ad alta umidità lungo la costa, un sottile strato di pellicola d'acqua si formerà sulla superficie dell'oggetto, e quando l'umidità relativa è nell'aria del 65% -80%, l'acqua lo spessore del film sull'oggetto è di 0,001 ~ 0,1 μm, quando il circuito stampato sta funzionando, il film d'acqua e il foro di rame formano insieme una cella elettrolitica e si verifica una reazione elettrochimica che alla fine produce una sostanza corrosiva nera, come mostrato di seguito:
Conclusione: quando il foro del tappo di saldatura non è pieno o il foro del tappo di saldatura si rompe, il rame del foro PTH che non è coperto dalla maschera di saldatura formerà una cella elettrolitica e si verificherà una reazione elettrochimica. Il foro di rame è corroso, il che porterà affidabilità al PCB. Vieni a gravi rischi.
Piano di miglioramento: migliorare la pienezza del foro del tappo e migliorare la qualità del foro del tappo.
Naturalmente, i tipi e le modalità dei fallimenti sono vari. Di seguito sono riportati esempi di altri casi tipici di analisi dei guasti a livello di scheda PCB accumulati in laboratorio:
Dai suddetti casi, possiamo facilmente trovare sempre più modelli di errori della scheda PCB e anche le cause alla base dell'errore sono diverse. Pertanto, è necessario riepilogare e perfezionare le idee e i metodi generali di analisi dei guasti e formare una metodologia che può essere applicata per promuovere l'applicazione. Nell'analisi dei casi reali, il problema viene raggiunto con metà dello sforzo e individuare rapidamente la causa principale.
tre. Metodo di analisi dei guasti del PCB
Il metodo è principalmente diviso in tre parti, che integra le tre parti del metodo, che non solo ci aiuta a risolvere rapidamente il problema degli errori e a individuare la causa alla radice nel processo di analisi del caso reale; ma può anche essere basato sul framework che abbiamo stabilito. Gli ingegneri conducono una formazione per facilitare l'apprendimento da parte di tutti i reparti.
Quanto segue è una spiegazione delle idee e dei metodi di analisi. Il primo è analizzare le idee;
Il primo passo: i "cinque passi" dell'analisi dei guasti
Il processo di analisi dei guasti è principalmente suddiviso in cinque fasi: "1 raccolta di informazioni sulla cattiva scheda → 2 conferma del fenomeno di guasto → 3 analisi della causa di guasto → 4 verifica della causa principale dell'errore → 5 conclusione del rapporto, suggerimento di miglioramento". Tra questi, il primo passo è comprendere il contenuto del guasto, il flusso del processo, la progettazione strutturale, lo stato della produzione, lo stato di utilizzo, lo stato di conservazione e altre informazioni della scheda PCB difettosa e prepararsi per il successivo processo di analisi; il secondo passaggio consiste nel determinare l'errore in base alle informazioni sull'errore. Posiziona, giudica la modalità fallimento; il terzo passo consiste nell'analizzare la modalità di errore e controllare la causa alla radice uno per uno in base alla struttura dei guasti della causa principale di errore. Se la causa non può essere confermata nell'albero dei guasti esistente, è necessario studiarla attraverso il progetto dell'argomento. Problema di insuccesso della classe e la conclusione dello studio viene aggiunta all'albero dei guasti originale, in modo che l'albero dei guasti sia continuamente arricchito e perfezionato e la causa principale sia esaurita, formando un ciclo di ripetizione dell'aggiornamento iterativo ripetuto; quindi l'esperimento di riproducibilità viene eseguito attraverso il passaggio 4 per verificare la causa principale. Il rapporto di analisi dell'errore di output finale fornisce un miglioramento mirato alla causa principale dell'errore.
Il secondo passo: viene stabilita l'albero dei guasti di causa della radice di errore
Prendendo come esempio la scarsa saldabilità della placca in oro placcato in oro, viene descritto il metodo per stabilire un albero dei guasti dell'analisi dei guasti:
Per il comune malfunzionamento a livello di scheda di PCB / PCBA, stabiliamo un albero di errore di causa radice di varie modalità di errore, e continuiamo ad accumulare, perfezionare e aggiornare in combattimento effettivo, e aumenta iterativamente in profondità e ampiezza, formando così un perfetto Il processo di analisi dell'albero delle cause di errore principale delle modalità di guasto ad alta frequenza quali delaminazione, scarsa saldabilità, scarsa adesione, cattiva conduzione e cattivo isolamento può aiutare a seguire il processo di analisi dei guasti dell'albero dei guasti nel combattimento effettivo successivo. La causa principale del fallimento è risolvere il problema e ottenere il doppio del risultato con metà dello sforzo.
Il terzo passo: stabilire una libreria standard
Il file di libreria standard è formato verificando le cause principali dell'albero dei guasti. La fonte della libreria standard per il giudizio sulla causa principale ha principalmente diversi aspetti: 1 IPC, GJB, standard di settore e altri documenti; 2 prodotti normali e libreria di confronto prodotti anormali; 3 esperienza di progetti di ricerca e sviluppo, libreria di file di esperienza di produzione. Allo stesso tempo, riepilogare e classificare i metodi di valutazione e i criteri di valutazione coinvolti in ciascuna radice di errore nell'albero dei guasti e riepilogare gli standard comuni dei PCB e i vari dati di anomalia per formare una libreria standard di analisi dei guasti del PCB per riferimento nei casi successivi. .