为什么要对电路板进行横截面检查?

07/21/16

非破坏性技术，如目视和x射线检测手段，不能保证电路板的完整性。也可能需要进行高倍放大的横断面检查。

横切(有时称为微切片)是一种金相技术，用于表征材料，执行失效分析和暴露印刷电路板(PCB)或电子元件封装的内部结构。横切包括将PCB的目标段安装在灌封材料中，以在后续抛光过程中获得支持和保护样品。安装的样品小心地抛光使用越来越精细的媒体，以达到目标检查平面的兴趣。然后在光学显微镜或扫描电子显微镜(SEM)下对制备的样品进行不同放大率的检查。此过程由IPC TM-650 2.1.1程序定义。下面的设备清单展示了一些用于横断面样品制备和分析的主要设备:

抛光机用于准备目标部件的表面进行评估，在抛光过程的不同阶段使用不同粒度的抛光纸。通常在抛光过程中使用越来越细的磨砂，最后的抛光步骤是使用0.05微米的二氧化硅或氧化铝粉。
一种叫做“金相图”的光学显微镜被用来在有限的景深下，在不同的放大倍数下检查一个横截面样品的显微结构。在抛光或蚀刻的条件下，可以观察到安装的标本。
使用扫描电子显微镜(SEM)检查板表面或横截面样品。由于它的高景深，标本不需要抛光扫描电镜检查。SEM可以在各种模式下工作，如二次电子(SE)模式或背散射电子模式(BSE)，无论是在高真空或可变压力(以适应非导电样品)。SE模式提供样品表面的地形信息;BSE模式可以用于地形和元素对比，在不同的放大倍数从10到20万倍。爱游戏全站客户端SEM还具有能谱仪(EDS)功能，可以对样品局部点进行直接的定性和半定量元素分析。爱游戏全站客户端

虽然在本质上具有破坏性，但横断面检查可以揭示PCB内部结构的宝贵细节，这是非破坏性视觉或x射线检查无法提供的[1,2]。例如，横截面检查可以揭示焊料的晶粒结构、焊料与导体焊盘之间的金属间界条件、裂纹和空隙，甚至是微小夹杂物的组成。对这些细节的研究有助于快速确定故障的根本原因。此外，还可以进行内部结构的测量，如镀铜厚度和金属间界面厚度，这是有用的信息，为过程控制或检查。图1到3展示了一些典型的PCB横截面示例。

PCB测试 — 图3。通过扫描电镜观察到一个横截面和镀通孔。图中显示的是铜端子(左)，孔的镀铜壁，玻璃纤维(右)，以及焊点中各种尺寸的空隙。OM = 976 x。

截面分析可以在PCB生产的不同阶段进行。它是一种常规的电镀通孔或通过评估，以及电介质叠层条件的检查，内层铜厚度和道宽在叠层板生产。截面分析也是组装电路板的关键测试。只有这个分析可以检查:

孔隙或裂缝
球栅阵列(BGAs)，看焊点是否成型正确
焊料累积量、通孔填充量、润湿条件和焊点中的空隙
热循环后晶粒粗化、金属间化合物形成和锡晶须生长

特别是当发生故障时进行截面分析。有时，通过视觉热循环测试的部件跳过了截面检查;然而，Elemen爱游戏全站客户端t发现，评估焊点条件是至关重要的，即使零件已经通过了循环测试，因为微裂纹可以在焊点形成，这往往是在无损评估中检测不到的。测试后的横截面分析提供了有价值的信息，例如测试对组件和焊点造成了多大的损坏，以及损坏的形式是什么。从而可以更准确地评估PCB的可靠性。

下面是一些通过热循环测试和测试后目视检查的装配组件的例子。进行横截面检查时，发现焊点有裂纹。这些是典型的无铅表面贴装芯片电阻和led。该芯片电阻具有陶瓷基板并端接，LED由聚合物封装并底部端接，所有这些都用无铅焊料回流。所有裂纹都是在组件底部和PCB板之间发现的。图4 - 9中有些裂纹很明显，而有些发际裂纹只有在显微镜下高倍镜下才能看到。