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SMT电子组装可靠性失效分析及外观检查

2018-04-09 信业通电子 809

失效分析是电子组装工艺可靠性工作中的一项重要内容,开展电子工艺失效分析工作必须具备一定的测试与分析设备。各种分析设备都有其性能特点、应用范围和灵敏度。根据失效分析的需求和要求,需要综合采用各种分析技术和分析手段,以确定失效的位置、失效的程度、失效产生的原因和机理等。所以失效分析关系到很多专业知识的分析理论,也关系到各种各样的分析装置,分析经验在失效分析中也起着很重要的作用。电子组装工艺失效分析暴扣工艺失效情况的调查分析、失效模式的鉴别、失效特征的描述、假设和确定失效模式,以及提出纠正措施和预防新失效的发生等。


电子组装工艺的失效分析是对根据性能失效判据判定为失效的焊点、过孔及走线等与组装工艺有关的失效现象进行事后检查与分析工作,目的是发现并确定组装工艺有关的失效原因和机理,以反馈给设计、制造和使用方,防止失效的再次发生,达到最终提高电子产品工艺可靠性的目的。

电子组装工艺失效分析的作用如下:

1、通过失效分析得到改进硬件设计、工艺设计及可靠应用的理论与方法。

2、通过失效分析找到引起失效的物理现象,得到可靠性预测的模型。

3、为可靠性试验(加速寿命试验和筛选试验)条件提供理论依据和实际分析手段。

4、在处理过程中遇到的工艺问题时,确定是否是批量性问题,为是否需要批次召回和报废提供依据。

5、通过失效分析的纠正措施可以提高电子产品的成品率和可靠性,减少电子产品运行时的故障,得到明显的经济效益。

PCB线路板

电子组装工艺失效分析的技术与方法主要有:外观检查、金相切片分析、光学显微镜分析技术、红外显微镜分析技术、声学显微镜分析技术、扫描电子显微镜技术、电子束测试技术、X射线分析技术及染色与渗透试验技术等。在失效分析应用中,需要根据失效问题的类型、现象和机理来综合使用这些技术中的一种或多种,完成失效分析工作。本章将重点介绍电子组装工艺失效分析中经常使用的分析技术的原理、方法及适用的状况等。


外观检查主要是分析检查外观缺陷,外观检查的目的是记录PCB、元器件和焊点等的物理尺寸、材料、设计、结构和标记,确认外观的破损,检测污染等异常和缺陷,这些问题都是工艺制造或应用中造成的错误、过负载和操作失误的证据,这些信息很可能与失效是相关的。


外观检查通常采用目检,也可以用1.5~10倍的放大镜或光学显微镜。外观检查的作用之一是验证工艺失效的PCB、元器件和焊点与标准和规范的一致性;外观检查的作用之二是寻找可能导致失效的问题点。例如,外壳上或玻璃绝缘子有裂缝,则可能是外部环境气体进入元器件内部引起电性能变化或腐蚀。外引线之间如果有异物,则异物可能导致引线之间的短路。PCB表面有机械损伤,则可能导致PVB走线断裂引起开路等。


由于失效分析可能要做切片和去封装等破坏性分析工作,外观检查的对象不再存在,因此,在进行外观检查时要做详细记录,最好拍些图片。作为初步检查,在检查外观之前,如果对试件随随便便地进行处理就可能失去宝贵的信息。作为此外观检查程序的一部分,首先要将其全部信息标记记录下来,即详细记录PCB厂家和元器件厂家的制造厂名、规格、型号、批次、日期代码等信息。其次,应特别注意以下几方面内容的检查。

1、机械损伤:来自电子元器件的引脚、根部和封装密封缝的开裂、划痕、疵点;焊点和PCB表面的机械损伤痕迹。

2、器件密封缺陷:来自电子元器件的引脚与玻璃、陶瓷和塑料的接合处,以及根部的黏附部位和密封缝。

3、器件引脚镀层缺陷:来自电子元器件表面的镀层不均匀、气泡、针孔和锈蚀。

4、PCB线路板表面的污染或黏附物:主要来自加工过程。

5、电子元器件的热损伤或电气损伤情况。

6、PCB线路板的分层和爆裂等。

7、PCB线路板的表面处理层的异常。

8、焊点有没有发生重熔和开裂等。


在进行可靠性设计时,要在工艺文件中对生产、保管、储存和运输等过程提出明确的控制要求,对可疑的部分,必须进一步用能获取信息的测定仪器进行检查。立体显微镜具有高度微观观察性和单纯低倍放大性,两者之间的倍率(大约为几倍到150倍)。高倍率金相显微镜,不仅能用来进行明视场观察,也能做暗视场观察和微分干涉观察,倍率可以从几十倍到1500倍左右。另外,如果需要使视场景深大,则有扫描电子显微镜,倍率为几十到十几万倍,分辨能力从几mm到15nm左右,是观察具有微细结构的试件不可缺少的装置。全部重要的信息都应用显微镜及其摄影附件进行摄影记录。