pcb板設計之十大失效分析技術（二）

6.掃描必威betway官网入口顯微鏡分析

掃描必威betway官网入口顯微鏡（SEM）是用於故障分析的最有用的大型必威betway官网入口顯微鏡成像係統之一。 其工作原理是利用陰極發射的必威betway官网入口束加速通過陽極，並在磁透鏡聚焦後，形成直徑為幾十至幾千埃（A）的必威betway官网入口束。 在掃描線圈的偏轉下，必威betway官网入口束以一定的時間和空間順序在樣品表麵上執行逐點掃描運動。 這種高能必威betway官网入口束在樣品表麵上的轟擊將激發各種信息。 在收集和放大之後，可以從顯示屏獲得各種相應的圖形。 激發的二次必威betway官网入口在樣品表麵上產生5-10 nm的範圍。 因此，二次必威betway官网入口能更好地反映樣品表麵的形貌，因此最常用於形貌觀察。 激發後的散射必威betway官网入口在樣品表麵產生。 在100〜1000nm範圍內，具有不同特性的背散射必威betway官网入口以不同的原子序數發射。 因此，背向散射必威betway官网入口圖像具有形態特征和辨別原子序數的能力。 因此，反向散射必威betway官网入口圖像可以反映化學元素。 成分分配。 當前的掃描必威betway官网入口顯微鏡非常強大，任何精細的結構或表麵特征都可以放大到數十萬倍用於觀察和分析。  

就PCB或焊點失效分析而言，SEM主要用於分析失效機理。 具體而言，它用於觀察焊盤表麵的形態，焊點的金相結構，並測量金屬間化學分析，可焊性塗層分析和錫晶須分析。 與光學顯微鏡不同，掃描必威betway官网入口顯微鏡形成必威betway官网入口圖像，因此隻有黑色和白色，並且掃描必威betway官网入口顯微鏡的樣品需要導電。 非導體和某些半導體需要噴塗金或碳。 否則，樣品表麵上的電荷積累會影響樣品的觀察。 另外，SEM圖像的景深遠大於光學顯微鏡的景深。 對於不均勻樣品，例如金相組織，微裂紋和錫晶須，這是一種重要的分析方法。

7.X射線能譜分析

上述掃描必威betway官网入口顯微鏡通常配備有X射線能譜儀。 當高能必威betway官网入口束撞擊樣品表麵時，表麵材料原子中的內部必威betway官网入口被轟擊並逸出。 當外部必威betway官网入口躍遷到低能級時，特征X射線被激發。 不同元素的特性具有不同水平的原子能。  X射線不同，因此可以將樣品發出的特征X射線分析為化學成分。 同時，根據檢測到的X射線信號作為特征波長或特征能量，相應的儀器稱為光譜色散光譜儀（簡稱為WDS）和能量色散光譜儀（簡稱為EDS）。 光譜儀的分辨率高於光譜儀，光譜儀的分析速度快於光譜儀。 由於能量譜儀的速度快且成本低，普通SEM配備了能量譜儀。  

利用必威betway官网入口束的不同掃描方法，光譜儀可以執行表麵點分析，線分析和表麵分析，並且可以獲得有關元素不同分布的信息。 點分析可獲取點的所有元素； 線分析每次對指定的線執行元素分析，並且多次掃描獲得所有元素的線分布； 表麵分析會分析指定表麵中的所有元素，並且測得的元素含量為測量範圍的平均值。  

在PCB的分析中，能量譜儀主要用於焊盤表麵的成分分析，以及可焊性較差的焊盤表麵和引腳的汙染的元素分析。 能量光譜儀的定量分析的準確性是有限的，並且含量低於0.1％通常不易檢測。 能量譜和SEM的結合可以同時獲得有關表麵形貌和組成的信息，這就是為什麽它們被廣泛使用的原因。  

 8.光必威betway官网入口能譜（XPS）分析

當樣品受到X射線照射時，表麵原子的內殼上的必威betway官网入口將從核中逸出並從固體中逸出 表麵形成必威betway官网入口。 可以得到動能Ex，原子內殼的必威betway官网入口的結合能Eb。  Eb隨不同元素和不同必威betway官网入口殼而變化。 它是原子的“指紋”識別參數。 形成的光譜線是光必威betway官网入口能譜（XPS）。  XPS可用於樣品表麵淺表麵（幾個納米）元素的定性和定量分析。 另外，可以基於結合能的化學位移來獲得關於元素的化學價的信息。 它可以提供諸如表層和周圍元素的原子價之類的信息； 由於入射光束是X射線光子束，因此可以在不損壞被分析樣品的情況下進行絕緣樣品的分析。 也可以進行快速的多元素分析； 在氬離子剝離的情況下，在多個層上進行了縱向元素分布分析（請參見以下情況），其靈敏度遠高於能譜（EDS）。 在PCB的分析中，XPS主要用於分析焊盤塗層的質量，汙染的分析和氧化程度的分析，以確定造成不良可焊性的深層原因。

9.熱分析差示掃描量熱法

：一種在程序的溫度控製下測量物質與參考物質之間的功率差與溫度（或時間）輸入之間關係的方法。  DSC在樣品和參比容器下方配備了兩組補償加熱絲。 當由於加熱樣品期間的熱效應而在樣品和參考之間產生溫差ΔT時，可以使用差動熱放大電路和差動熱補償放大器。  ，使流入補償加熱絲的電流發生變化。  

為了平衡兩側的熱量，溫度差ΔT消失，並記錄樣品下兩個電熱補償量與參考之間的熱功率差隨溫度（或時間）的關係。 可以研究和分析材料的物理，化學和熱力學性質。  DSC被廣泛使用，但是在PCB的分析中，它主要用於測量PCB上使用的各種聚合物材料的固化度和玻璃化轉變溫度。 這兩個參數決定了後續工藝中PCB的可靠性。  

 10.熱力學分析儀（TMA）

熱力學分析（Thermal Mechanical Analysis）用於在溫度控製下測量固體，液體和凝膠對熱力或機械力的影響。 程序根據變形性能，常用的載荷方法為壓縮，穿透，拉伸，彎曲等。 測試探針由懸臂梁和固定在其上的螺旋彈簧支撐，並且通過電動機將載荷施加到樣品上。 當樣品變形時，差動變壓器會檢測到這種變化並利用溫度，應力和應變數據對其進行處理。 可以得出，在可忽略的載荷下物質的變形與溫度（或時間）有關。 根據變形與溫度（或時間）之間的關係，可以研究和分析材料的物理，化學和熱力學性質。  TMA被廣泛使用。 在PCB分析中，它主要用於PCB的兩個最關鍵參數：測量其線性膨脹係數和玻璃化轉變溫度。 具有膨脹係數過大的基板的PCB通常會導致在組裝焊料後出現金屬化孔的故障。  

由於PCB的高密度發展趨勢以及無鉛和無鹵素的環境要求，越來越多的PCB遇到各種故障問題，例如潤濕性差，破裂，分層和CAF。 介紹這些分析技術在實際案例中的應用。 了解PCB的失效機理和原因，將有利於將來PCB的質量控製，避免類似問題再次發生。