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,，對精度的要求也越來越高,。
在制造現(xiàn)場的安裝工序中，以及產(chǎn)品進(jìn)入市場后,，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)品及可靠性評估試驗(yàn)的故障原因查明及改良中,，分析,、評估不僅要確保正確性，還要提高速度,。
其中,，用顯微鏡對不良部位實(shí)施外觀檢測，并據(jù)此開展分析,、評估,，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,，以簡單操作直接完成2D,、3D測量等工作，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)無法對模具上立體連接的各引線接合進(jìn)行全幅對焦,，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)對目標(biāo)物整體全幅對焦的“實(shí)時(shí)深度合成”。在對立體引線接合進(jìn)行高倍率觀察時(shí),，也能用全幅對焦的清晰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,、明視場、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“多方位觀測系統(tǒng)”，在進(jìn)行高倍率傾斜觀察時(shí)同樣可獲得全幅對焦的高分辨率圖像,，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)次微米級的3D形狀及輪廓測量,，僅用1臺(tái)設(shè)備就能快速完成定量分析及評估。

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

◆IC芯片的最終外觀檢測

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，對于多樣化照明或凹凸不平的目標(biāo)物也能對整體進(jìn)行全幅對焦,，對于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)場的最終外觀檢測中也能實(shí)現(xiàn)正確快速的分析和評估,。

用4K數(shù)碼顯微系統(tǒng)“VHX系列”檢測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、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,，對異物的3D形狀及輪廓進(jìn)行測量,。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)行定量評估,，并用拍攝到的圖像和測量值創(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測量,，對于具有立體結(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,。
還能通過簡單操作實(shí)現(xiàn)高水準(zhǔn)的分析與定量評估，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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