Mikrosekcja-Słyszałeś o sekcjonowaniu i może nawet wiesz co to jest, ale co z mikrosekcjonowaniem? Mikrosekcja jest bardziej wyrafinowanym procesem sekcjonowania, który umożliwia badanie znacznie mniejszych obszarów na płytce PCB. W tym artykule omówimy mikroprzekrój, jego możliwości oraz sposób tworzenia i analizowania mikroprzekroju.
Co to jest mikroprzekrój?
Mikroprzekrój usuwa niewielką część lub określoną warstwę (warstwy) wielowarstwowej płytki drukowanej (PCB) w celu zbadania problemów projektowych, wadliwych komponentów lub nieoczekiwanego zachowania.
Przekrój w skali mikrometrowej może również dostarczyć szczegółowych informacji na temat integralności złącza lutowanego, grubości powłoki, składu materiału i wielu innych.
Zastosowanie analizy mikroprzekrojów
Mikroprzekroje to sposób na zajrzenie do wnętrza płytki PCB w celu sprawdzenia jej jakości. Jest to test niszczący, co oznacza, że aby go wykonać, należy otworzyć płytkę PCB. Procedura ta pozwala na sprawdzenie stanu:
Materiału fundamentowego PCB
sprawdzenie budowy w płytkach
grubości poszycia ścian otworów
grubości przewodników zewnętrznych i wewnętrznych
Rejestrowanie padów wewnętrznych i zewnętrznych
Połączenia między wielowarstwami
Grubość wykończenia powierzchni
Grubość maski lutowniczej lub materiału pokrywającego
Producenci płytek drukowanych sprawdzają analizę mikroprzekrojów płytek na różnych etapach produkcji, w tym:
Badanie jakości otworu i rejestracji wewnętrznej po wierceniu
Sprawdzanie grubości owijki i beczki po pokryciu galwanicznym
Badanie ogólnej spójności, potrzeb galwanicznych, ostatecznego spisu i wad podczas końcowej analizy jakości.
Ścieżki przewodów PCB
Mikrosekcja-Wykonanie mikrowycinka
Producenci PCB muszą mieć pewność, że ich płyty są wysokiej jakości, a jednym ze sposobów na to jest użycie kuponów z otworami przelotowymi. Muszą oni wycinać kupony w obszarze zbliżonym do środka otworu w płytce, a do tego celu używają dokładnego plotera tnącego CNC.
Frezarka CNC może tworzyć precyzyjne przekroje materiałów takich jak złącza lutownicze i SMT do testów. Z otworem do 1 mil lub 25 mikronów, maszyna ta pozwala na tworzenie kuponów testowych niezbędnych do weryfikacji, kwalifikacji, analizy awarii lub zgodności z normami.
Aby wykonać kupon testowy, wytwórca wycina kawałek materiału i zanurza go w miękkim akrylu. Po utwardzeniu, próbka testowa będzie miała kształt krążka hokejowego.
Następnie producent używa specjalnej maszyny, aby stworzyć idealnie płaską powierzchnię na krążku hokejowym i gładkie, polerowane wykończenie. Procedura ta pomaga zobaczyć stronę cięcia płyty pod mikroskopem w celu dokładnej kontroli. Plus, mogą również wytrawić go z powrotem w razie potrzeby.
Zbliżenie na płytę główną
Analiza mikroskopowa
Mikrosekcja-Sprawdzanie konstrukcji
Inspektor sprawdza, czy wielowarstwowa budowa PCB jest skuteczna i wolna od wad. Może zapewnić wysoką jakość PCB poprzez kontrolę grubości folii miedzianych, rdzeni, prepregów i procesu łączenia warstw.
Dzięki dokładnej kontroli można uniknąć wad, które mogą być spowodowane naprężeniami termicznymi, takich jak puste przestrzenie, pęcherze, pęknięcia i delaminacja.
Mikrosekcja-Grubość poszycia ściennego
Grubość poszycia wymaga wykonania sześciu pomiarów (trzech po obu stronach otworu), a następnie obliczenia średniej z sześciu odczytów.
Grubość przewodników
Na grubość przewodników na PCB mogą mieć wpływ stosowane procesy czyszczenia. Ogólnie rzecz biorąc, grubość miedzi na przewodniku po obróbce powinna spełniać minimalne wymagania dotyczące grubości określone przez IPC A 600 Class 2.
Mikrosekcja-Rejestracja otworów
Rejestracja otworów to proces zapewniający, że otwory w płytce PCB są wywiercone prawidłowo. Aby to osiągnąć, producenci gwarantują, że podkładki antypoślizgowe i wewnętrzne podkładki miedziane pokrywają się z wywierconym otworem w ramach określonych tolerancji.
Połączenia między warstwami
Zerwane lub słabe połączenia pomiędzy warstwami płytki mogą powodować problemy z jej funkcjonalnością. Można to wykryć poprzez analizę mikrosekcyjną lub testy elektryczne.
Mikrosekcja-Wykończenie powierzchni
Analiza mikrosekcyjna mierzy grubość bezołowiowego HAL lub poziomowania gorącym powietrzem. Natomiast w przypadku złota bezprądowego (Electroless Nickel Immersion Gold - ENIG), pomiary rentgenowskie często mierzą grubość złota zanurzeniowego.
ENIG lub wykończenie powierzchni złotem
Mikrosekcja-Maska lutownicza
Maska lutownicza jest cienką warstwą używaną do ochrony przewodników miedzianych na płytce drukowanej, a analiza mikrosekcyjna pomaga obliczyć grubość tej warstwy.
Mikroprzekroje dla identyfikowalności
Oznaczenia na kuponie i płytkach pomagają producentowi prześledzić drogę PCB do maszyny, która ją wykonała, co pozwala oddzielić produkty słabe od dobrych. Ułatwiają także zapobieganie przyszłym awariom poprzez identyfikację warunków przetwarzania.
Produkcja PCB
Mikrosekcja-Identyfikacja uszkodzeń dzięki analizie mikroprzekrojów
Przekroje w skali mikrometrycznej mogą pomóc w identyfikacji przyczyn wewnętrznych uszkodzeń płytki. Kontrola i analiza pojedynczego mikroprzekroju pozwala lepiej zrozumieć, co jest nie tak wewnątrz płytki, co jest bardzo pomocne w rozwiązaniu problemu.
Ogólnie rzecz biorąc, produkcja płyt PCB obejmuje wiele etapów, a każdy z nich może potencjalnie prowadzić do powstania niedoskonałości. Płyty PCB z wadami, w tym słaba grubość maski lutowniczej, nadmierne wytrawianie, nieprawidłowa rejestracja itp. są często odrzucane podczas produkcji.
Można przyjrzeć się bliżej grubości miedzi, padom i maskom lutowniczym za pomocą określonych przekrojów, aby wcześnie wychwycić te defekty i uniknąć kosztownych opóźnień i ponownej obróbki.
Ostatecznie, producenci wykorzystują dane zebrane z analizy mikroprzekrojów paneli do walidacji różnych etapów procesu produkcyjnego w celu wytworzenia wysokiej jakości płyt PCB.
Zbliżenie na płytę PCB
Trudności związane z mikrosekcją
Analiza mikroprzekrojów może być trudna, ponieważ materiały, z których wykonana jest płyta PCB mogą mieć różną twardość, a media używane do montażu również mogą być trudne.
Ponadto, wiercenie otworu w płytce PCB jest bardzo dokładne. Miejsce musi znajdować się w granicach 10% środka PCB, a taki poziom dokładności wymaga specjalnego sprzętu i personelu posiadającego certyfikaty IPC-A-600 i IPC-A-610. Dlatego proces ten często odbywa się w laboratorium, aby zapewnić najwyższą precyzję.
Testowanie PCB w laboratorium
Mikrosekcja-Dodatkowe testy PCB
Testy funkcjonalne PCB to kolejny sposób na zapewnienie prawidłowego funkcjonowania płytki drukowanej. Testy te mogą obejmować:
Inspekcję rentgenowską, która zapewnia pełny widok wnętrza płytki.
Badanie zanieczyszczenia PCB w celu zidentyfikowania przyczyny korozji, degradacji i metalizacji.
Inspekcja płytki pod kątem awarii o wysokiej częstotliwości przy użyciu reflektometru czasowego.
Testy odklejania określają, jaka siła jest potrzebna do odklejenia laminatu PCB.
Testy lutownicze określają wielkość naprężeń termicznych, jakie mogą wytrzymać otwory w płytce.
Podsumowanie
Mikroprzekrój jest procesem, który pomaga producentom kontrolować PCB pod kątem wad i zrozumieć, co dzieje się nie tak wewnątrz płytki. Analizując poszczególne Mikrosekcje mogą zapobiec przyszłym awariom i poprawić jakość swoich produktów.
Mam nadzieję, że ten artykuł okazał się pomocny. Chociaż proces ten może stanowić wyzwanie, jest on często niezbędny do zapewnienia sukcesu projektu PCB. Jeśli masz jakiekolwiek pytania, skontaktuj się z nami.
