优尔鸿信,多年从事PCB板及电子零组件检测与失效分析服务,实验室工程师熟悉PCB板SMT和DHP工艺流程,结合超声波C-SAM、3DX-RAY、离子束切割、FIB、扫描电镜等设备,可开展PCB板、电子元器件、PCBA的一系列质量检测与失效分析。
PCB板表面绝缘阻抗测试是一种用于评估PCB表面绝缘性能的测试方法。在PCB制造和组装过程中,绝缘层的质量对于防止电气故障至关重要,广泛应用于电子制造、通信和电源电子设备等领域。PCB板表面绝缘阻抗测试的主要目的是评估PCB板表面的绝缘性能,以确保其电气安全和可靠性。
PCB板表面绝缘电阻测试过程:
给电路施加一定电压,通过测试电路的电流大小,来计算出电阻值,并记录电阻值随时间变化情况。根据表面绝缘阻抗(SIR)测试数据可以直接反映PCB的清洁度。进行PCB板表面绝缘阻抗测试时,应确保测试环境的温度、湿度等条件符合测试要求,以减小外界因素对测试结果的影响。
FIB 测试
工作原理:基于离子源产生的离子束,在电场作用下被加速并聚焦成细束,当高能离子束撞击到目标材料时,与材料原子发生相互作用,导致材料原子的逐层剥离,从而实现的微纳加工。
常见的是 FIB-SEM 双束系统,将单束 FIB 与 SEM 技术相结合,不仅能够进行高精度的微纳加工,还能实现分辨率的成像,可同时进行离子束加工和电子束成像,大地扩展了设备的应用范围。
FIB测试需知:
样品要求:粉末样品应至少 5 微米以上尺寸,块状或薄膜样品的大尺寸应小于 2 厘米,高度小于 3 毫米,且要求导电性良好,如果导电性比较差的话需要进行喷金或喷碳处理。
确定测试目的:明确是进行截面分析、芯片修复、TEM 样品制备还是其他,以便确定具体的测试流程和参数设置。
FIB测试项目:
截面分析:利用 FIB 的溅射刻蚀功能对样品进行的**切割,观察其横截面的形貌和尺寸,并结合元素分析系统对截面成分进行分析,可帮助发现由于材料不均匀分布导致的局部过热等问题。
芯片修复与线路修改:能够改变电路连线的方向,诊断并修正电路中的错误,直接在芯片上进行修改,降低研发成本,加快研发速度。
TEM 样品制备:可以直接从样品中切取薄膜,用于透射电镜(TEM)的研究,缩短了样品制备的时间,提高了制样的度和成功率。
纳米器件的制造:能够在器件表面进行纳米级别的加工,对于纳米电子器件的制造和研究具有重要意义。
材料鉴定:可利用遂穿对比图像进行晶界或晶粒大小分布的分析,也可加装能谱仪(EDS)或二次离子质谱仪(SIMS)进行元素组成分析。
FIB相关设备:
扫描电子显微镜(SEM):利用电子束扫描样品表面,产生二次电子、背散射电子等信号成像,可观察半导体器件的表面形貌、微观结构和缺陷,如裂纹、孔洞、短路、开路等。其分辨率较高,能对失效部位进行初步定位和观察,还可结合能谱仪(EDS)进行元素分析,确定是否存在杂质或异常元素分布。
透射电子显微镜(TEM):通过电子束穿透样品形成图像,可提供半导体器件内部原子级别的结构信息,对于分析晶体结构、位错、界面缺陷等有效,常用于研究半导体材料的微观结构和缺陷对器件性能的影响。但 TEM 对样品制备要求高,需要制备出薄的样品。
原子力显微镜(AFM):通过检测探针与样品表面之间的相互作用力来成像,可在纳米尺度上观察半导体器件的表面形貌、粗糙度、力学性能等,还能进行局部电学、磁学等特性的测量,对于研究半导体器件的表面物理和化学性质以及纳米尺度下的失效机制具有重要作用。
PCB分层是指PCB内部各层之间,如铜箔与介质层之间,原本通过粘结剂牢固粘结在一起的部分,在受到外力、温度变化或化学腐蚀等因素的影响下,发生分离的现象。分层会导致电路板的机械强度下降,信号传输受阻,甚至导致电路板失效。
影响PCB分层时间的因素
材料选择:PCB的基材(如环氧树脂)的种类、分子量、交联度等都会影响其层间结合强度,从而影响分层时间。高分子材料的热稳定性、化学稳定性以及机械性能都会对此产生影响。
制造工艺:PCB的制造工艺,如压合温度、压力、时间等,都会直接影响层间结合强度。制造工艺不当可能导致层间结合不良,缩短分层时间。
环境因素:温度、湿度等环境因素也会对PCB的分层时间产生影响。高温、高湿环境可能加速PCB的老化过程,导致层间结合力下降,缩短分层时间。
设计因素:PCB的设计布局、线条宽度、间距等也会影响分层时间。例如,线条间距过小可能导致电磁干扰,增加分层的风险。
PCB分层时间测试方法
热应力测试(TMA法):通过施加一定的热应力,观察PCB板在不同温度下的分层情况,并记录分层时间。参照标准IPC-TM-650 2.4.24.1。
机械应力测试:对PCB板施加一定的机械应力,如弯曲、扭曲等,观察其分层情况。这种方法可以评估PCB在机械应力作用下的层间结合强度。
环境模拟测试:将PCB置于高温、高湿等恶劣环境中,观察其分层情况。这种方法可以模拟PCB在恶劣环境下的工作状态,评估其环境适应性。
BGA是一种高密度表面装配封装技术,在封装底部,引脚都成球状并排列成一个类似于格子的图案,由此命名为BGA,目前主板控制芯片组多采用此类封装技术. 采用BGA技术封装的内存,可以使内存在体积不变的情况下,内存容量提高两到三倍。 尽管BGA器件的性能和组装常规元器件,但BGA封装技术的发展仍受限于BGA焊点的质量和可靠性。
BGA焊点检测常用方法:
红墨水染色试验:
红墨水试验适用于验证印刷电路板上BGA及IC的焊接情况,可以得到BGA焊点内部裂纹分布及裂纹开裂界面的重要信息。
切片分析:
切片技术主要是一种用于检查电子组件、电路板或机构件内部状况、焊接状况的分析手段。通常采用研磨的方法,使内部结构或缺陷暴露出来。
X-Ray+CT断层扫描 :
非破坏性测试,可用于检测BGA焊接焊点开裂、气泡、桥接、少件、空焊等异常
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PCB板表面绝缘阻抗测试是一种用于评估PCB板表面绝缘性能的检测方法。在PCB的制造和组装过程中,由于绝缘层的质量对于防止电气故障具有至关重要的作用,因此它被广泛应用于电子制造、通信和电源电子设备等多个领域。
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