PCB故障解析のケースと方法
さまざまなコンポーネントキャリアおよび回路信号伝送の中心として、PCBは電子情報製品の最も重要かつ重要な部分となり、さまざまな業界で広く使用されています。近年、PCBの故障のケースがますます増えており、一部の故障は非常に有害です。 2016年4月に採用された「機器製造および標準化および品質改善計画」および「Made in China 2025」は、「革新主導、品質優先、グリーン開発、構造最適化、および才能志向」の基本方針に準拠しています。製品の品質要件はますます高くなっており、製品の信頼性はますます厳しくなっています。したがって、PCB品質の品質と信頼性が機器全体の品質と信頼性を決定します。
過去には、軍用製品のみが信頼性要件を提供しており、現在では多くの民間製品がさまざまな信頼性要件を提供しています。顧客の種類、製品の用途、PCBの信頼性要件もまったく異なります。たとえば、焼き付け後10時間で260℃のPCB信頼性要件があり、それでもPCBの電気的性能要件を満たすことができる顧客もいます。 250〜1000倍のISTサイクルが必要なお客様もありますが、製品の抵抗変化率は10％未満です。 25gの加速度で30分の共振要件を満たすためにPCBA製品を要求する顧客もいます。
二。 PCB故障ケース
誰もが知っているように、製品の故障はより深刻な経済的損失と品質への影響を引き起こします。ただし、PTHホール銅の腐食不良やHDIブラインドホールのボトムクラックに起因するオープン不良など、PCB不良のモードはさまざまで、不良の根本的な原因は異なります。 、層間剥離、ENIG製品のホールリングのひび割れ、PCBボードのショート火災。処理プロセスは面倒で複雑であり、そしてそれはその失敗のためにもっと多くの理由を引き起こすかもしれません。したがって、PCB障害の根本的な原因を迅速に突き止め、製品のパフォーマンスを最適化する方法は、PCB業界における重要なトピックの1つになりました。以下は、近年のビッグデータの計算、ナビゲーション、および医療分野に関連する障害分析の事例のリストです。
1 PCB焼け基板の故障
2015年、大規模なデータセンターからのフィードバックでは、毎月1〜2個の機器で火災が発生します。火災の原因を迅速に特定することが急務です。
故障箇所を観察すると、バーニングプレートの燃焼点がハードディスクコネクタの取付孔部に集中しており、取付孔部の孔壁の銅層と位置決め錫柱が完全に焼けている。分析の結果、原子力発電所の細孔壁は、電源投入作業中にCAFの故障が発生し、最終的には短絡火災の原因となることがわかった。
CAFの成長原理：PCBAが特定の温度と湿度の条件下で充電され動作すると、樹脂とガラス繊維の間の界面に沿って2つの絶縁導体の間にCAFが生じる可能性があります。 CAF生成の原理は次のとおりです。
CAFには3つの前提条件があります。 2つの絶縁伝導間に2つの電位差。銅イオン移動用の3チャンネル
実験の繰り返し：テスターの絶縁抵抗障害モジュールは12Vの電圧安定化テストを受けます。試験基板は短絡されそして電源投入時に発射され、そして試料は連続的に点火されそして炭化される（試験はビデオ記録を有する）。
改善案：1内側と外側のホールリングと導体の間隔設計を300μmに増やします。 2高いTg基板を交換して、優れた耐熱性とCAF耐性を確保します。
2ケミカルニッケルメッキゴールドプレートホールリングクラック不良
2017年、多国籍SMT配置のお客様からのフィードバック、業界で購入したすべてのENIGボードのPTH穴のリフローはんだ付けの後、テストホールリングリングが黒と黒に見え、プローブテストに合格できなかった、ライン全体が停止、そして故障解析が必要でした。 。
プローブの接触性能に影響を与えることに加えて、PTH穴の亀裂欠陥も銅層の腐食を引き起こし、PCBの耐食性を低下させ、そして製品のはんだ付け性に失敗の大きなリスクをもたらす可能性があります。
亀裂発生のメカニズム：熱膨張と収縮の原理により、PCBボードはリフローはんだ付けおよびウェーブはんだ付け中に高温の膨張を受けます。 PCBボードの選択が表面処理プロセスと一致しないため、シートは穴リングに上向きの応力を与え、穴はになります。リングが持ち上げられ、リングリングが両側に変形し、リングに亀裂が生じます。
改善策：1 CTEの小さなプレートを交換してください。 2表面処理工程を交換します。
3 PTHホール電気化学的腐食破壊
2017年、あるタイプの8層PCBボード、製品全体が3年間海と沿岸地域で使用されているというお客様からのフィードバック、ビデオ信号に到達できないという現象があり、黒い異物がある信号異常ネットワークのPTHホールに残留物。根本的な原因を見つけて、障害箇所を見つけます。
異物で覆われたＰＴＨ孔は、プラグ孔の孔位置ではんだ接合部と銅孔との間に明らかな亀裂が見られ、亀裂位置の孔銅は腐食され、一部の孔銅は欠けていた。 。
同時に、PCB上の異物で覆われた通常のPTH孔を比較して、それは通常の孔内部抵抗溶接が孔壁と良好な結合を持ち、亀裂がなく、孔の銅が腐食していないことと信号伝導を示した。いいね。
調査によると、沿岸の高塩分高湿度環境では、物体の表面に水層の薄い層が形成され、相対湿度が65％-80％の空気中にあると対象物上の膜厚は0.001〜0.1μmです。PCBが機能しているとき、水の膜と銅の穴が一緒になって電解槽を形成し、電気化学反応が起こり、最終的に以下に示すように黒い腐食性物質を生成します。
結論：はんだ付けプラグホールが一杯でないか、またははんだ付けプラグホールに亀裂があると、はんだマスクで覆われていないPTHホール銅が電解槽を形成し、電気化学反応が起こります。穴の銅は腐食され、それはPCBに信頼性をもたらすでしょう。重大なリスクになります。
改善案：プラグホールの充実度を高め、プラグホールの品質を改善する。
もちろん、障害の種類とモードはさまざまです。以下は、ラボで蓄積されたその他の一般的なPCBボードレベルの故障解析事例の例です。
上記のケースから、私達はPCB板の失敗のより多くのパターンを容易に見つけることができ、失敗の根本的な原因はまた異なっている。したがって、一般的な故障解析のアイデアと方法をまとめて洗練し、適用を促進するために適用できる方法論を形成することが必要です。実際のケースの分析では、問題は半分の努力で達成され、迅速に根本原因を突き止めます。
三。 PCB故障解析方法
この方法は主に3つの部分に分かれています。これは、この3つの部分を統合したものです。これは、障害の問題を迅速に解決し、実際のケース分析プロセスの根本原因を突き止めるのに役立ちます。しかし私たちが確立した枠組みに基づいても構いません。エンジニアはすべての部門による学習を容易にするためにトレーニングを実施します。
以下は、分析のアイデアと方法の説明です。最初のアイデアを分析することです。
最初のステップ：故障解析の「5つのステップ」
障害分析のプロセスは大きく5つのステップに分けられます：1悪いボード情報の収集→2障害現象の確認→3障害原因の分析→4障害の根本原因の検証→5レポートの結論、改善の提案。その中で、最初のステップは、不良PCB基板の故障内容、プロセスフロー、構造設計、製造状況、使用状況、保管状況、その他の情報を理解し、その後の分析プロセスに備えることです。 2番目のステップは、障害情報に従って障害を判別することです。位置、故障モードを判断する。 3番目のステップは、障害モードを分析し、障害の根本原因の障害ツリーに従って根本原因を1つずつ確認することです。原因が既存のフォールトツリーでは確認できない場合は、トピックプロジェクトを通じてこれを検討する必要があります。クラス失敗問題と研究の結論を元のフォールトツリーに加えて、フォールトツリーを継続的に強化し完成させ、根本的原因を使い果たし、反復反復アップグレードの有効サイクルパターンを形成した。その後、再現性の実験がステップ4を通して実行され、根本的な原因が検証されます。最終的な出力障害分析レポートは、障害の根本的な原因に対して的を絞った改善をもたらします。
第二段階：失敗の根本原因となる障害ツリーを確立する
例として金メッキ金板の溶接性が悪いことを考えて、故障解析フォールトツリーを確立する方法を説明する。
PCB / PCBAの一般的なボードレベルの故障現象については、さまざまな故障モードの根本原因の故障ツリーを確立し、実際の戦闘で蓄積、改良、更新を続け、繰り返し深さと幅を増やし、比較的完璧を作り出します。層間剥離、はんだ付け性不良、接合不良、伝導不良、絶縁不良などの高周波故障モードの根本原因故障ツリー解析プロセスは、その後の実際の戦闘での故障ツリーの故障解析プロセスに従うのに役立ちます。失敗の根本的な原因は、問題を解決し、半分の労力で2倍の結果を得ることです。
第三段階：標準ライブラリの確立
標準ライブラリファイルは、フォルトツリーの根本原因を検証することによって形成されます。根本原因判断標準ライブラリのソースには、主にいくつかの側面があります。1 IPC、GJB、業界標準、その他の文書。 2正常品と異常品比較ライブラリ。 3研究開発プロジェクト経験、生産経験ファイルライブラリ。同時に、フォルトツリーの各故障ルートに含まれる評価方法と評価基準をまとめて分類し、共通PCB規格とさまざまな異常データをまとめて、今後のケースで参照するためのPCB故障解析標準ライブラリを作成します。 。