封裝印刷電路板、電子部件的故障分析、不良分析

隨著智能手機(jī)等終端設(shè)備的高功能化、纖薄化發(fā)展，封裝印刷電路板、電子部件也在向小型化、高密度化的方向邁進(jìn)。而在汽車領(lǐng)域，基于自動(dòng)剎車及自動(dòng)駕駛技術(shù)的電子控制化進(jìn)程也在不斷推進(jìn)中。這些變化無一例外地對(duì)封裝印刷電路板、電子部件的可靠性提出了更高的要求，基于故障分析、不良分析的品質(zhì)改良，也必須不斷提升精度及速度。
下面我們將為您介紹使用新型4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)開展故障及不良分析的應(yīng)用案例。

■封裝印刷電路板、電子部件故障分析的重要性

在智能手機(jī)、平板電腦終端、可穿戴設(shè)備等不斷向小型化、纖薄化、高功能化方向發(fā)展的背景下，印刷電路板及部件的小型化、高密度化、多層化進(jìn)程也在持續(xù)推進(jìn)當(dāng)中。而在汽車行業(yè)，隨著自動(dòng)剎車及自動(dòng)駕駛技術(shù)的研究開發(fā)，重要構(gòu)成部件也在向電子控制化的方向發(fā)展。在這樣的背景下，封裝印刷電路板、電子部件也需要長(zhǎng)時(shí)間承受移動(dòng)、加速、停止等狀態(tài)下的應(yīng)力，必須具備更高的耐久性及可靠性。
對(duì)于在日常生活的方方面面肩負(fù)重要職責(zé)的終端設(shè)備，以及追求高度安全性的汽車等產(chǎn)品而言，受到電子控制的重要部件一旦發(fā)生故障或不良，就有可能引發(fā)重大的問題或事故。

在評(píng)估封裝印刷電路板、電子部件的耐久性及可靠性時(shí)，可靠性評(píng)估試驗(yàn)（加速試驗(yàn)）的重要性愈發(fā)凸顯。除了產(chǎn)品試驗(yàn)，還要重視上市產(chǎn)品的品質(zhì)保障，用顯微鏡進(jìn)行產(chǎn)品故障分析、不良分析，并據(jù)此查明原因、改良品質(zhì)，這個(gè)環(huán)節(jié)的重要性達(dá)到了一定高度，對(duì)精度的要求也越來越高。
在制造現(xiàn)場(chǎng)的安裝工序中，以及產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)后，都有可能發(fā)生封裝不良及電子部件故障，下面我們將對(duì)相關(guān)的分析方法進(jìn)行說明。

■故障分析、不良分析的方法

封裝印刷電路板的故障分析、不良分析方法可分為如下幾種。

·故障部位的查明

用電氣手段再現(xiàn)故障，利用“鎖相紅外熱成像分析”等手段，查找電子部件、單元等短路或漏電時(shí)的發(fā)熱位置，查明故障部位。

·故障部位的確認(rèn)

利用透射X線、X線CT、電子探針微量分析儀（EPMA）等工具，觀察細(xì)微結(jié)構(gòu)等對(duì)象，正確理解并掌握相應(yīng)的物性。

·不良部位的觀察、分析（不良分析）

通過用顯微鏡、掃描電子顯微鏡（SEM）、聚焦離子束裝置（FIB）、電子探針微量分析儀（EPMA）等工具對(duì)不良部位進(jìn)行“截面觀察”，研磨開封樹脂封裝后進(jìn)行“平面觀察”等，可以詳細(xì)分析不良，查明具體的原因。

■封裝印刷電路板、電子部件的觀察、分析應(yīng)用案例

在上文列舉的電子印刷電路板、電子部件故障分析、不良分析中，“不良部位的觀察、分析”的精度尤為關(guān)鍵。在上市產(chǎn)品及可靠性評(píng)估試驗(yàn)的故障原因查明及改良中，分析、評(píng)估不僅要確保正確性，還要提高速度。
其中，用顯微鏡對(duì)不良部位實(shí)施外觀檢測(cè)，并據(jù)此開展分析、評(píng)估，是一種非常常用的方法。但是顯微系統(tǒng)設(shè)備較大，還要換用多種設(shè)備，操作繁瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。在觀察、分析過程中，還會(huì)遇到細(xì)微部件凹凸不平、照明條件難以設(shè)定、輪廓不清晰等眾多問題。

基恩士的高精細(xì)4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)“VHX系列”采用高分辨率HR鏡頭、4K CMOS等先進(jìn)技術(shù)，能用清晰的4K圖像對(duì)不良部位進(jìn)行正確的觀察及分析。還能使用高分辨率的放大圖像，以簡(jiǎn)單操作直接完成2D、3D測(cè)量等工作，高精度地快速完成分析所需的一系列作業(yè)。
下面將介紹使用“VHX系列”進(jìn)行觀察、分析的應(yīng)用案例。

◆引線接合的觀察、分析

部分顯微系統(tǒng)無法對(duì)模具上立體連接的各引線接合進(jìn)行全幅對(duì)焦，因光澤產(chǎn)生的光暈等也會(huì)造成不利影響，很難拍攝到清晰的圖像。
4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)“VHX系列”則配備了“多方位觀測(cè)系統(tǒng)”，能以各個(gè)角度進(jìn)行傾斜觀察，還能借助高功能的內(nèi)置光源進(jìn)行均勻照明，用“消除光暈功能”抑制光線反射形成的光暈，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物整體全幅對(duì)焦的“實(shí)時(shí)深度合成”。在對(duì)立體引線接合進(jìn)行高倍率觀察時(shí)，也能用全幅對(duì)焦的清晰4K圖像，進(jìn)行正確的觀察及分析。

用4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)“VHX系列”進(jìn)行引線接合的傾斜觀察及分析

◆半導(dǎo)體封裝截面/表面的觀察、分析

4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)“VHX系列”配備了暗視場(chǎng)、明視場(chǎng)、微分干涉（DIC）、偏光等多樣化的照明功能。還能觀察半導(dǎo)體封裝時(shí)使用的接著劑（粘合劑）及各類焊膏的特性及材料形狀。
樹脂包埋后的截面樣品切削或研磨不充分時(shí)，同樣能用少量圖像構(gòu)建立體影像，在進(jìn)行高倍率觀察時(shí)也能獲得全幅對(duì)焦的清晰圖像。

用4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)“VHX系列”觀察、分析BGA樹脂包埋截面

“VHX系列”還能利用“多方位觀測(cè)系統(tǒng)”，從傾斜角度進(jìn)行封裝表面及針腳的高倍率觀察。實(shí)現(xiàn)了大景深，不必進(jìn)行繁瑣的調(diào)焦，就能用全幅對(duì)焦的清晰圖像快速實(shí)現(xiàn)高精度分析。

用4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)“VHX系列”進(jìn)行半導(dǎo)體封裝的傾斜觀察

◆封裝印刷電路板的觀察、測(cè)量及分析

已封裝電子部件的印刷電路板表面凹凸不平，顏色及光澤情況復(fù)雜，難以進(jìn)行準(zhǔn)確的調(diào)焦及照明條件設(shè)定，作業(yè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)“VHX系列”配備了高分辨率HR鏡頭與電動(dòng)鏡頭轉(zhuǎn)換器，無需更換鏡頭就能進(jìn)行20至6000倍的自動(dòng)倍率切換，實(shí)現(xiàn)“無縫縮放”，通過直觀操作進(jìn)行放大觀察。借助“多方位觀測(cè)系統(tǒng)”，在進(jìn)行高倍率傾斜觀察時(shí)同樣可獲得全幅對(duì)焦的高分辨率圖像，能夠?qū)αⅢw的封裝部件進(jìn)行清晰的觀察、分析。還能用畫面分割功能分屏顯示倍率不同的圖像，即便目標(biāo)物是高密度的封裝印刷電路板，也能跟蹤觀察作為分析對(duì)象的封裝不良部位。
甚至能直接使用高分辨率圖像中的高度信息，實(shí)現(xiàn)次微米級(jí)的3D形狀及輪廓測(cè)量，僅用1臺(tái)設(shè)備就能快速完成定量分析及評(píng)估。

用4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)“VHX系列”觀察、分析、測(cè)量部件封裝狀態(tài)

◆IC芯片的最終外觀檢測(cè)

4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)“VHX系列”支持最大6000倍的高倍率觀察，在高倍率條件下也能獲得高分辨率的4K圖像。配備了深度合成、HDR等功能，對(duì)于多樣化照明或凹凸不平的目標(biāo)物也能對(duì)整體進(jìn)行全幅對(duì)焦，對(duì)于IC芯片電路圖形的細(xì)微劃痕也能清晰捕捉。
除了故障及不良分析，在制造現(xiàn)場(chǎng)的最終外觀檢測(cè)中也能實(shí)現(xiàn)正確快速的分析和評(píng)估。

用4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)“VHX系列”檢測(cè)IC芯片的外觀

用4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)“VHX系列”進(jìn)行IC芯片的故障分析、不良分析

◆IC芯片的異物混入檢測(cè)、分析

混入電路的細(xì)小異物（微粒子）可能會(huì)造成短路等問題，引發(fā)故障及不良。
4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)“VHX系列”對(duì)于細(xì)小異物也能拍攝高倍率的清晰圖像。還能用少量圖像構(gòu)建立體影像，分辨異物和凹陷造成的凹凸，判斷電路表面是否有異物存在。
“VHX系列”甚至能直接運(yùn)用高度信息，對(duì)異物的3D形狀及輪廓進(jìn)行測(cè)量。僅用1臺(tái)設(shè)備就能快速根據(jù)異物的大小、結(jié)構(gòu)、體積進(jìn)行定量評(píng)估，并用拍攝到的圖像和測(cè)量值創(chuàng)建報(bào)告。

用4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)“VHX系列”分析IC芯片中混入的異物（微粒子）

■提高故障分析、不良分析的精度及作業(yè)效率

4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)“VHX系列”不僅能夠用清晰的4K圖像進(jìn)行觀察、分析，還能用1臺(tái)設(shè)備完成2D、3D測(cè)量，對(duì)于具有立體結(jié)構(gòu)的封裝印刷電路板、電子部件，能夠大幅改善故障分析和不良分析的精度及作業(yè)效率。
還能通過簡(jiǎn)單操作實(shí)現(xiàn)高水準(zhǔn)的分析與定量評(píng)估，無論熟練度如何，幾乎不會(huì)產(chǎn)生人為誤差。
除了上文中介紹的功能外，“VHX系列”還配備了許多其他的功能，能夠滿足各類目標(biāo)物多樣化故障及不良分析的需求。

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