공통전자실패식별방법

현미경으로장애메커니즘을찾고있는Ansys万博신뢰성엔지니어링서비스팀의구성원입니다。

장애분석은실패의근본원을식별하고일반적으로완화하려고시도하는프로세스입니다。전자공학산업에서,장애분석은어떤구성요소또는보드위치가부적절하게기능하고있는지를조사하기위해더자세한데이터를수집하기전에PCBA(인쇄회로기판어셈블리)상의위치에장애를분리하는것을포함합니다。

일반적으로세위치중하나에서pcba에서실패합니다。

1. 구성소내
2. 구성소와보드(일반적으로솔더조트)사이의상호연결
3. 쇄회로보드자체

컴포넌트레벨실패

구성요소레벨실패는인쇄회로보드에납땜되는전자구성요소내에서발생하는실패를초래합니다。종종,고장이특정전자부품에분리되는경우,비교곡선트레이싱(비교예)과같은추가적인전기특징화(电气特性)가특정핀에대한고장을격리시키기위해사용될수있습니다。이는많은수의입출력핀이있는구성소에장애가있는경우매우중합니다。이들을식별하는데사용되는가장일반적인구성요소레벨실패및실패분석기술중일부는아래에설명되어있습니다。

본드브레이킹및发射와이어

와이어본드는집적회로의다이를리드에연결하는작은와이어입니다。얇고깨지기쉬우며기계적스트레스를받으면파손될수있습니다。와이어본드파손을식별하는데사용되는가장일반적인고장분석기술은X선현미경입니다。대부분의경우집적회로의내부구조에대한X선이미지는와이어본드파손을실패메커니즘으로확인하거나제거하기에충분합니다。음향현미경은와이어본드파손이의심되는고장메커니즘인경우에도데이터를수집할수있습니다。시편내에어갭을식별할수있기때문에와이어본드를손상시킬수있는팝콘균열의증거를발견할수있습니다。

유사한실패메커니즘은와이어본드발사(导线债券升空)이고,여기서볼본딩은와이어와다이사이의금속간연결(金属间化合物连接)에서깨지고,본드패드를들어올립니다。이는일반적으로접합공정중의문제로해발생합니다。몇가지실패분석옵션은연결결합해제의근본원을식별하고판별할수있습니다。심각한경우,와이어본드발사는X -선현미경법으로식별될수있지만,교차절편화는통상적으로확인을위해요구됩니다。결합해제가실패메카니즘으로확인되면,추가분석은결합이해제되는이유를결정할수있습니다。가장일반적인원인은결합공정동안의부정확한압력에기인하여,본드패드상의화학적오염또는불량하게형성된으깬볼(泥球)입니다。품질횡단면은금속간연결부의두께와함께,결합의크기및형상이측정될수있게할것입니다。몇몇경우에,패드표면을검사하기위해다이의결합을제거하거나전단하는것이필요할수있습니다。본드패드표면의주사전자현미경(SEM)및에너지분산X -선분광법(EDS)은결합문제를일으킬수있는오염을드러낼수있다。

分层

구성요소내박리란일반적으로몰딩화합물을집적회로의다이또는리드프레임에서분리하는것을말합니다。다이스표면의박리현상은수분침투가능성을발생시켜다이스전체에단락을초래할수있습니다。음향현미경법(声学显微镜)은성분내박리를확인하기위해가장흔히사용되는비파괴방법입니다。박리된것으로의심되는위치가알려지면교차부분에서도확할수있습니다。

캐패시터크래킹

(多层芯片电容器)는기계적굴곡또는열충격을받는경향이있을수있습니다。플렉스크랙킹은커패시터가납땜되는보드가과도한벤딩(弯曲)을경험할때발생하며,이는디헐링(depaneling)커넥터삽입(连接器插入),고정(夹具),또는다른기계적인이벤트(机械事件)들동안야기될수있다。열충격크랙킹은부품이부적절한납땜과같은갑작스런급격한온도증가를경험할때발생한다。어느경우든,커패시터크래킹은플레이트들사이또는플레이트들과단자들사이에서,커패시터몸체내의단락회로의위험을증가시킴으로써잠재적으로컴포넌트고장을야기할수있다。3차원X선및음향현미경은커패시터균열을식별할수있지만,종종완전히확인하기위해서는단면분석이요구된다。교차및광학현미경은또한균열의근본원을조명할수있다。일반적으로Flex크랙은구성요소터미널의수평영역과수직영역사이의대각선균열로나타납니다。열충격크랙은다양한형태로발생할수있습니다。

模具损坏

死손상은여러가지방법으로나타날수있습니다。기계적또는열,기계적과응력은물리적으로다이를크랙(裂纹)하여,집적회로내에개방회로를생성할수있습다。이러한유형의다이균열은일반적으로끔찍합니다。음향현미경,3 d X선현미경,그리고몇몇심각한경우2 d X선현미경검사로확인할수있습니다。일단다이크랙의위치가알려지면,단면분석을사용하여손상의방향및심각도를자세히조사할수있습니다。

전기적과응력또는정전기방전은또한다양한심각도의다이손상을야기합니다。극단적전기이벤트는x선현미경법으로충분한탄화를관찰할수있습니다。그러나，전기다이손상은종종훨씬더미묘합니다。이러한경우에，더특수화된다이검사기술이필하다。집적회로의전기다이손상이의심되는전형적인제1단계는부품의캡슐화(被膜剥除术)이다。산탈캡슐레이션은오버몰드화합물을제거하여,광학검사를가능하게하는,다이표면및와이어결합을노출시킬수있다。손상이활성영역의상부층중하나또는표면상에있는경우,이는종종캡슐화후광학현미경또는SEM으로관찰될수있다。더깊거나매우미묘한정전기적과스트레스(EOS)또는정전기방전(ESD)손상의경우,초전도양자간섭장치(鱿鱼)전기적스트레스하의열이미징또는정확한고장위치를식별하기위한기타특수기술로다이를검사해야합니다。

상호연결레벨실패

상호연결레벨장애는일반적으로납땜이음기또는리드를파손하는것입니다。전자어셈블리의환경조건에대한지식은장애분석을시작하기전에상호연결레벨실패의가능성을판별하는데도움이될수있습니다。가장일반적인형태의구성요소/보드상호연결실패를식별하는데사용되는실험실기술은아래에설명되어있습니다。

焊接疲劳

보다오래된피로는주로연장된시간에걸쳐온도순환으로해발생합니다。납땜피로의주요요인은PCB와리드또는부품본체사이의열팽창계수불일치입니다。이러한효과는포팅(盆栽)또는구성요소휨(组件翘曲)과도한진동,또는부품의크기를증가시키는인장응력에의해가속화될수있다。많은경우에,광학검사또는X -선현미경검사는이러한고장을식별할수있지만,관절을교차하는것은피로실패를확인하기위한가장신뢰할수있는방법이다。솔더접합부의품질횡단면은납땜에대한지속적인응력과관련된크래킹(开裂)또는그레인(谷物)성장/위상코비(粗化)의증거를위해조사될수있다。여러개의핀이있는BGA상의실패한조인트가알려져있지않을때와같이교차절편화가비실용적이면,염색및건조기술은솔더조인트크래킹(焊点开裂)을식별할수있습니다。

구형오버스트레스

급격한과응력은한방울의기계적인이벤트가골절된솔더접합부를형성하는경우에발생합니다。광학현미경및교차절편화는과도-응력골절을식별한다。일반적으로,기계적과응력에의해야기되는크랙킹된납땜이음매는납땜피로에의해야기되는것보다훨씬큰간격을가질것입니다。

리드프레임

리드골절은구성요소의솔더조인트가손상되지않은상태로있을때발생하는장애메커니즘이지만,금속리드자체는구성요소의보드와본체사이에분리됩니다。납골절은대부분의전해질축전기에가장우세하며,얇은갈매기가있는부품은과도한진동및충격을경험한다。광학현미경은리드골절을식별하고,전자어셈블리에서리드골절의위험을평가하기위해기계적테스트를사용할수있습니다。

보드레벨실패

쇄회로보드자체또는내부에있는보드레벨장애정의파일입니다。이들은짧거나열린회로로표시될수있으며,보드의전기네트워크및적층체의복잡도에따라구성요소또는상호연결레벨장애보다훨씬더쉽게찾을수있습니다。

자세한내용을확인하려면6단계를성공적인보드레벨신뢰성테스트백서로읽어보십시오。

오염-감소된현재누출

구성요소리드또는노출된트레이스사이의짧은회로는보드가충분한청결을하지않을때습한환경의보드표면에서발생할수있습니다。심각한경우，이러한반바지는광학현미경또는세m / eds로확할수있습니다。또한离子오염분석을보드자격기술로사용하여보드표면의오염수준이산업표준최소수준미만인지여부를판별할수있습니다。

전도성애노드필라멘트장애

전도성양극필라멘트(CAF)는금속의이PCB라미네이트층내에서섬유를따라이동할때발생합니다。CAF는통상적으로2개의밀접하게이격된도금된홀들(甲状旁腺素)사이에서발생할때고장들을생성합니다。CAF실패는전형적으로과도한드릴손상또는불량한유리/수지결합의결과로서생성되고,습한환경에의해악화될수있습니다。온도/습도바이어스시험은현장사용전에전자조립체의CAF위험을결정할수있습니다。CAF실패가예상되는경우,전기적테스트는전형적으로한개또는여러개의쌍을통해영향을받는것을결정하기위해사용됩니다。그후,단면분석및광학현미경은CAF의존재를확인하고금속이동의근본원인을결정해야한다。근본원marketing이드릴손상marketing경우，관통구멍의가장자리에서큰균열이눈에띄게됩니다。불량한유리/수지접합의경우에,중공튜브또는보이드가하나이상의라미네이트층내에서유리위브내에서관찰될수있습니다。또한sem / eds는관찰된필라멘트가자연에서금속성임을확marketing할수있습니다。

도금된관통구멍피로

甲状旁腺素피로는전형적으로두가지형태중하나로나타난다:배럴크래킹(筒开裂),관통구멍자체의파쇄(骨折),그리고추적크래킹(跟踪裂纹)、甲状旁腺素배럴과통상적으로부착된트레이스브레이크(跟踪打破)사이의연결。甲状旁腺素피로도는평면외방향에서의라미네이트물질의팽창이甲状旁腺素에대한스트레스를전달하기때문에열순환의결과로가장빈번하게발생합니다。3d및심각한경우2d x선현미경을사용하여PTH골절을식별할수있습니다。그러나,甲状旁腺素크래킹이종종매우얇기때문에,횡단면분석및X -선현미경검사가일반적으로확인하는데사용됩니다。

패드크래어링및추적프레임

패드크래커링및추적골절은강하스트레스이벤트(예:저하및기타충격)와연관된장애입니다。패드크러매링은주로bga납땜이음매에서발생하는고장이다。이것은기계적응력이패드가보드를뜯어내기시작하게하여,볼패드아래의라미네이트층내에크레이터——형상의크랙구조를생성하게할때발생한다。3 d X -선염색및가지치기분석,단면분석,또는매우심각한경우에간단한광학검사를사용하여BGA패드아래에있는패드크락티어링의존재를식별할수있습니다。

패드크레이터는종종추적골절을동반합니다。추적골절은라우팅과볼패드사이의스트레스집중인터페이스에서발생하는얇은추적이발생하는경우발생합니다。또한,트레이스들은회로보드의다른영역들에서,통상적으로응력집중에서,얇은루팅영역이소정의각도로회전하거나큰솔더패드에연결될때와같이,패드크러티어링과는무관하게나타날수있다。추적골절은찾기가매우어려울수있습니다。PCBA내의전기네트워크에대한철저한지식뿐만아니라PCBA에적용되는기계적부하의일반적인개념은트레이스파단이의심되는고장메커니즘일때위치에대한가설을공식화하는것이필요하다。X -선현미경검사는대부분의경우추적골절의존재를확인할수있지만,높은배율에서관심네트워크를정밀하게스캔해야하므로시간이오래걸리는활동입니다。

제품디자및개발준수

특정제품설계선택사항은장애격리를매우어렵게할수있습니다。포팅(盆栽)샤시(底盘)및고정(夹具)은시각적으로가려지고,전기적특성화또는광학검사를금지하는조립체의영역에대한액세스를물리적으로억제할수있다。많은양의금속을가지고있으면관심역을숨겨x선의유용성을방해할수있다。매우단단하고매우부드러운재료(예를들어,알루미나및땜납)를모두포함하는조립체는품질을가로지르는절단을어렵게할수있다。이들및기타고유한경우에는환경,PCBA특성및전자컴포넌트유형에대한지식을사용하여어떤컴포넌트,솔더조인트또는보드영역이실패할수있는지에대한이론을개발하고,실패의근본원인을충분히확인하기위해독창적인기술을사용해야합니다。

万博Ansys는우리의근본원분석서비스에대한다학문적접근방식을제공합니다。이분석서비스는문제가발생한원을식별하는데효과적입니다。이는현장에서발생했는지,테스트에서발생했는지또는제조중품질이저하되었는지를식별하는데효과적입니다。견적을청하고자세한내용을학습하려면웹사이트의신뢰성엔지니어링서비스페이지를방문하십시오。