우수한 결함 검출을 위해 PCB 미세 절단 기술을 비교

항공 우주, 의료 기기 및 자동차 전자 제품 (작은 PCB 결함조차도 제품 리콜, 안전 위험 또는 값 비싼 고장으로 이어질 수있는 산업)에서는 협력 할 수없는 결함 탐지가 협력 할 수 없습니다. PCB 마이크로 세션은 숨겨진 문제를 발견하기위한 가장 강력한 방법 중 하나로 두드러집니다. 비파괴 테스트 (예 : X-ray)가 놓칠 수있는 내부 결함 (마이크로 크랙, 박리 또는 도금 공간 등)을 드러내기 위해 층을 잘라냅니다. 그러나 모든 마이크로 세션 기술이 동일하지는 않습니다 (기계적 절단, 정밀 연삭 및 각각의 독특한 목적을 제공하고 올바른 선택은 PCB 설계, 결함 목표 및 예산에 따라 다릅니다. 이 안내서는 주요 미세 소화 방법, 결함 감지의 효과, 비파괴 도구 (X- 레이와 같은)와 비교하는 방법, PCB 품질 및 신뢰성을 보장하기 위해 적용하는 방법을 분류합니다.

주요 테이크 아웃
1. Microsectioning은 "보이지 않는"을 나타냅니다. X- 선 또는 AOI (자동 광학 검사)와 달리 마이크로 세션을 사용하면 PCB의 단면을 볼 수 있으며 구리 균열이나 층 박리와 같은 작은 결함 (5-10 마이크로 미터)을 발견 할 수 있습니다.
2. 샘플 준비는 제작 또는 중단입니다. 절단, 연삭 또는 연마가 열악한 "아티팩트"(가짜 결함)를 만들어 엄격한 단계 (다이아몬드 톱, 에폭시 장착, 미세 연마제)를 따라 정확한 결과를 얻으려면 중요합니다.
3. 결함 유형에 대한 테크니크 문제 : 기계적 미세 감소는 일반 층 검사, 작은 결함에 대한 정밀 연삭/연마, 입자 경계 또는 숨겨진 균열을 나타내는 에칭에 이상적입니다.
4. 비파괴 도구를 사용한 구성 : 모든 결함 시나리오를 다루기 위해 X- 선 (빠른 벌크 검사를 위해)과 마이크로 세션 (깊은 근본 분석)을 페어링하여 누락 된 문제를 40%줄입니다.
5. 고속 신뢰도 산업에는 미세한 산업이 필요합니다. 항공 우주, 의료 및 자동차 부문은 엄격한 표준 (예 : IPC-A-600)을 충족시키고 중요한 결함을 보장하기 위해이를 의존합니다.

PCB 마이크로 세션 개요 : 그것이 무엇인지 그리고 그것이 중요한 이유
PCB 마이크로 세션은 내부 구조 및 결함을 검사하기 위해 PCB의 단면보기를 생성하는 파괴적인 테스트 방법입니다. 층, VIA, 솔더 조인트 및 구리 도금을 직접 고해상도로 볼 수있는 유일한 방법입니다. 표면 수준 테스트에 액세스 할 수없는 테일링.

PCB 마이크로 세션이란 무엇입니까?
이 과정에는 4 가지 핵심 단계가 포함되며, 각 단계는 샘플을 손상시키지 않거나 가짜 결함을 생성하기 위해 정밀도가 필요합니다.

1. 샘플 절단 : 작은 섹션 (보통 5-10mm)이 PCB에서 (VIAS, 솔더 조인트 또는 의심되는 결함 지점에서 종종 다이아몬드 톱을 사용하여 구리 층을 피하십시오.
2. 마운트 : 샘플은 에폭시 또는 아크릴 수지에 내장되어 연삭/연마 중에이를 안정화시킵니다 (수지는 층이 이동하거나 파손되는 것을 방지합니다).
3. 그린딩 및 연마 : 장착 된 샘플은 점차적으로 더 미세한 연마치 (80 그릿에서 0.3 미크론 알루미나 페이스트)가있는 접지되어 매끄럽고 거울 같은 표면을 생성하므로 흠집없이 내부 세부 사항을 보여줍니다.
4. 색상 : 금속성 현미경 (최대 1000 배 확대) 또는 주사 전자 현미경 (SEM)을 사용하여 단면을 분석하거나 결함 또는 측정 기능 (예 : 구리 두께)을 분석합니다.

Pro Tip : 미세 소설을 위해 테스트 쿠폰 (메인 보드에 부착 된 작은 동일한 PCB 섹션)을 사용하여 실제 제품을 손상시키는 동시에 품질을 검증하지 않습니다.

마이크로 세션이 없어서는 안된 이유
X- 선 또는 AOI와 같은 비파괴적인 방법에는 한계가 있습니다. X- 레이는 작은 균열을 놓치거나 공극을 도금 할 수 있으며 AOI는 PCB 표면 만 확인합니다. 마이크로 세션은 이러한 격차를 다음과 같이 채 웁니다.

1. 숨겨진 결함 재개 : 마이크로 크랙 (5-10μm), 박리 (층 분리), 공극 도금 및 잘못 정렬 된 층-중요한 응용 분야에서 갑작스런 고장을 일으키는 흐름 (예 : 숨겨진 구리 균열로 인한 의료 기기의 PCB 부족)을 발견합니다.
2. 정확한 측정 됨 : 배럴 채우기 (신호 손실을 방지하기 위해) 및 층 정렬 (반바지를 피하기 위해)을 통한 구리 도금 두께 (전류 파업 용량에 중요)를 검증합니다.
3. 루트 원인 분석 지원 : PCB가 실패하면 마이크로 세션은 정확한 문제 (예 : 도금 불량으로 인해 비아가 금이 간)를 정확하게 지정하고 설계 또는 제조 공정을 수정하는 데 도움이됩니다.
4. 규정 준수 감지 : IPC-A-600 (PCB 수용 가능성) 및 IPC-6012 (Ridid PCB 자격)와 같은 엄격한 산업 표준을 충족하며, 이는 고출성 제품에 대한 내부 품질 증명이 필요합니다.

주요 PCB 마이크로 세션 기술 : 비교 및 ​​사용 사례
세 가지 주요 기술은 Mechanical Cutting, Precision Grinding/Polishing, Etching 등 PCB 미세 방지를 지배합니다. 특정 결함 유형 및 검사 목표에 최적화되었습니다.

1. 기계적 미세 소매 : 일반적인 내부 검사 용
기계적 미세 소화는 단면 분석의 기초입니다. 물리적 절단 및 장착을 사용하여 내부 레이어를 노출시켜 초기 결함 스크리닝 및 층 구조 검사에 이상적입니다.

프로세스 세부 사항
A. 절단 : 다이아몬드 팁 톱 (과열을 방지하기 위해 물 냉각으로) 샘플을 자릅니다. 압력이 많은 압력으로 인해 vias를 분쇄하거나 가짜 균열을 만들 수 있으므로 운영자는 느리고 꾸준한 움직임을 사용할 수 있습니다.
B. 마운팅 : 샘플은 에폭시 수지 (예 : 아크릴 또는 페놀 수지)가있는 금형에 배치하고 60-80 ° C에서 1-2 시간 동안 경화됩니다.
C.Rough Grinding : 80–120 그릿 연마 휠은 과도한 수지를 제거하고 샘플 표면을 평평하게합니다. 이는 PCB의 단면 (층, vias, 솔더 조인트)을 노출시킵니다.

가장 좋습니다
A. 일반 층 구조에 영향을 미칩니다 (예 : "내부 층이 정렬됩니까?").
B. 큰 결함에 대한 검출 : 박리 (층 분리), 충전물을 통한 불완전 또는 솔더 관절 균열.
C. 기본 특징 중합 : 배럴 직경을 통한 구리 두께 (외부 층).

장단점

2. 정밀 연삭 및 연마 : 작은 결함 감지
정밀 연삭 및 연마는 기계적 미세 전환을 한 단계 더 발전시켜 마이크로 크랙 또는 도금 공극과 같은 미세한 결함 (5μm)을 보여주는 스크래치가없는 표면을 만듭니다.

프로세스 세부 사항
1. 프로그램 마모 : 거친 연삭 후, 샘플은 단계적으로 더 미세한 연마제로 연마됩니다.
A.240–400 그릿 : 거친 연삭에서 긁힘을 제거합니다.
B.800–1200-GRIT : 고성능 검사를 위해 표면을 부드럽게합니다.
C.1–0.3-MICRON ALUMINA 페이스트 : 거울 마감을 만듭니다 (작은 결함을 보는 데 중요합니다).
2. 제어 압력 : 자동 광택제 (예 : Struers Tegramin) 10-20n의 압력을 적용합니다. 결함이 결함을 숨기는 고르지 않은 표면을 피하십시오.
3. 청소 : 샘플은 각 단계 후 이소 프로필 알코올로 닦아서 연마 잔류 물을 제거합니다 (잔류 물이 공극을 흉내낼 수 있음).

가장 좋습니다
A. 미세 결함 : 구리 마이크로 크랙, 작은 도금 공극 또는 얇은 유전체 층.
B. 고정식 측정 측정 : 벽 도금 균일 성을 통한 내부 층 구리 두께 (± 1μm 정확도).
C.HDI PCBS : 작은 결함조차도 신호 손실을 유발하는 Microvias (6-8mil) 또는 쌓인 VIA를 검사합니다.

장단점

3. 에칭 : 숨겨진 미세 구조적 세부 사항을 드러내기 위해
에칭은 화학 물질을 사용하여 연마 된 단면에서 재료를 선택적으로 제거하여 미세 구조적 특징 (예 : 구리 입자 경계) 또는 연마만으로는 보여줄 수없는 숨겨진 결함을 강조합니다.

프로세스 세부 사항
1. 화학적 선택 : 다른 에칭트는 특정 재료를 대상으로합니다.
A. Feferric Chloride (Fecl₃) : 구리를 에칭하여 입자 경계를 나타냅니다 (구리 흔적에서 응력 균열을 감지하는 데 도움이).
B. nital (질산 + 알코올) : 솔더 관절 미세 구조를 강조합니다 (예 : "솔더 합금이 패드에 올바르게 결합되어 있습니까?").
C.Plasma Etching : 이온화 된 가스를 사용하여 유전체 층을 에칭합니다 (얇은 유전체가있는 HDI PCB에 이상적).
2. 제어 응용 프로그램 : 식기에는 면봉이 5-30 초 동안 적용됩니다 (시간 시간은 재료에 따라 다릅니다)-에칭은 중요한 특징 (예 : 얇은 구리 도금)을 용해시킬 수 있습니다.
3. 성 중립화 : 샘플에 물이 헹구고 에칭을 중지하기 위해 건조됩니다. residue는 잘못된 결함을 유발할 수 있습니다 (예 : 공극을 모방 한 물 반점).

가장 좋습니다
A. 구리 곡물 구조 회전 : 입자 경계를 따라 형성되는 응력 균열 (유연한 PCB에서 일반적).
B. 솔더 관절 품질에 영향을 미칩니다. 차가운 관절 (거친 솔더) 또는 솔더 공극 검사.
C. 방전 결함 : FR-4 또는 폴리이 미드 층 (고속 PCB에서 신호 손실을 유발)에서 마이크로 전반을 찾는다.

장단점

기술 비교 테이블

마이크로 세션의 효과 : 해상도, 결함 및 준비
마이크로 세션의 성공은 해상도 (결함이 감지 할 수있는 작은 방법), 결함 커버리지 (결함이 발견되는 결함) 및 샘플 준비 품질 (아티팩트 피하기)의 세 가지 요소에 달려 있습니다.

1. 해상도 및 정확성 : 가장 작은 결함을 보는 것
마이크로 세션의 해상도는 비파괴 적 방법과 타의 추종을 불허합니다. 적절한 준비로 5-10 마이크로 미터 (적혈구의 크기)의 결함을 감지 할 수 있습니다. 해상도에 영향을 미치는 주요 요인 :

A. Abrasive Grit 크기 : 0.3 마이크론 페이스트 (80 그릿)는 더 부드러운 표면을 생성하여 1000 배 확대 (5μm 균열을 나타냄)를 가능하게합니다.
B. Microscope Type : SEM (스캐닝 전자 현미경)은 광학 현미경보다 10 배 더 나은 해상도를 제공합니다 - Microvias가있는 HDI PCB의 경우.
C. OPERATOR SKILL : 불안정한 연삭 결함을 모방하는 스크래치 (10–20μm)를 만들 수 있습니다. 훈련 된 연산자는이 오류가 90%감소합니다.

해상도 비교 : 마이크로 세션 대 X- 선

2. 마이크로 세션에 의해 감지 된 일반적인 결함
마이크로 세션은 다른 테스트가 누락된다는 결함을 발견합니다. 다음은 가장 일반적인 문제입니다.

3. 샘플 준비 : 인공물 방지 (가짜 결함)
마이크로 세션에서 가장 큰 위험은 제제가 열악한 인공물 인 인공물을 만드는 것입니다. 일반적인 인공물에는 다음이 포함됩니다.

A. 크러쉬 바이아스 : 절단 중에 너무 많은 압력을 사용하여.
B. 폴리싱 스크래치 : 연마기 그릿 단계를 건너 뛰는 것 (예 : 80 그릿에서 800 그릿으로 점프).
C.ETCKING 잔류 물 : 중화 화학 물질에서 (도금 공극처럼 보입니다).

유물을 예방하기위한 모범 사례
1. 다이아몬드 톱 사용 : 카바이드 톱과는 달리 구리 층을 피하십시오.
2. 샘플을 올바르게 마운다 : 에폭시가 샘플을 완전히 캡슐화하는지 확인한다 (층 이동 방지).
3. 프로그램을 갈아 입히기/광택 : 그릿 스테이지를 건너 뛰지 마십시오. 각 미세한 그릿은 이전의 흠집을 제거합니다.
4. 에칭 시간을 제어 : 타이머 (5-30 초)를 사용하고 즉시 중화하십시오.
5. 철저하게 조정하십시오 : 잔류 물을 제거하기 위해 각 단계 후에 이소 프로필 알코올로 샘플을 닦아냅니다.

사례 연구 : 의료 기기 제조업체는 PCB에서 "도금 공극"을 발견했습니다. 적절한 연마 (1200 그릿 대신 0.3 미크론 페이스트)로 다시 결정한 후 "공극"은 흠집으로 밝혀졌습니다. 이것은 $ 100K 리콜을 절약했습니다.

파괴적인 대 비파괴 : 마이크로 세션 대 X- 선
X- 선은 파괴적이지 않지만 (샘플을 파괴하는) 마이크로 세션은 파괴적이지 않습니다 (PCB를 그대로 둡니다). 각각의 강점과 약점이 있습니다.

1. 헤드 투 헤드 비교

2. 보완 적 사용 : 미세 혈관 + X- 선
최대 결함 커버리지의 경우 초기 스크리닝 및 미세 분석을 위해 X- 레이를 사용하십시오.

AX-RAY 첫 번째 : 시간당 100 개 이상의 PCBS를 스캔하여 명백한 결함 (예 : BGA 솔더 voids, 누락).
B. Microsection 문제 샘플 : PCB의 경우 X-ray로 표시된 경우 : 단면을 다음과 같이 절단하십시오.
결함을 확인하십시오 (예 : "솔더가 실제적이거나 잘못된 X- 레이 판독 값입니까?")).
근본 원인을 찾으십시오 (예 : "공극은 납땜 중에 스텐실 정렬이 열악합니다").
C. validate 수정 : 제조 공정 (예 : 스텐실 정렬 고정)을 조정 한 후 마이크로 세션을 사용하여 결함이 사라 졌는지 확인하십시오.

예 : 자동차 공급 업체는 X-ray를 사용하여 ECU의 10%가 BGA 솔더 공간을 가졌다는 것을 알았습니다. 마이크로 세션은 공극이 불충분 한 리플 로우 시간으로 인해 발생하는 것으로 나타났습니다. 리플 로우 오븐이 문제를 해결했으며, 마이크로 세션은 다음 배치에서 제로 공극을 확인했습니다.

응용 프로그램 시나리오 : 마이크로 세션이 가장 많은 값을 추가하는 경우
마이크로 세션은 품질 보증, 실패 분석 및 고 신뢰도 산업의 세 가지 주요 시나리오에서 중요합니다.
1. 품질 보증 (QA)
Microsectioning은 PCB가 설계 사양 및 산업 표준을 충족하도록합니다.

A. Compliance Verification : IPC-A-600을 준수하는 것으로 입증됩니다 (예 : "구리 도금 두께는 25μm, 필요에 따라").
B. Supplier 자격 : 새로운 공급 업체의 PCB가 표준을 충족하는 경우 테스트 (예 : "HDI Microvia Plating은 <5% voids가 있습니까?").
C. 배치 샘플링 : 프로세스 드리프트를 잡기 위해 생산 배치의 1-5%를 무작위로 미세 소출했습니다 (예 : "도금 두께는 20μm로 떨어졌습니다.

2. 실패 분석 (FA)
PCB가 실패하면 마이크로 세션은 근본 원인을 찾는 가장 빠른 방법입니다.

A. 필드 고장 : 의료 모니터의 PCB가 단락-X- 선이 누락 된 숨겨진 구리 균열 (열 순환으로 인한)이 나타났습니다.
B. 디자인 결함 : 새로운 IoT 센서의 PCB는 신호 손실을 가졌다.
C. 제조 오류 : PCB의 배치는 박리를 가졌다.

3. 고 신뢰도 산업
안전이 가장 중요한 산업은 임계 결함을 제거하기 위해 마이크로 세션에 의존합니다.

A.AEROSCACE : 위성 시스템의 모든 PCB는 박리를 보장하지 않도록 (공간에서 실패 할 수 있음) 마이크로 사원.
B. Medical : 이식 가능한 장치 PCB (예 : Pacemakers)를 검증하여 제로 도금 공극 (단락 회로를 유발하는)을 보장합니다.
C. AUTOMOTIVE : ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) PCB에 마이크로 세션을 사용합니다. 심지어 작은 솔더 균열은 충돌을 일으킬 수 있습니다.

올바른 마이크로 세션 기술을 선택하는 방법
다음 단계에 따라 필요에 가장 적합한 방법을 선택하십시오.

1. 결함 목표를 정의하십시오
a.general 레이어 점검 : 기계적 미세 소화 (빠른, 저렴한 비용)를 사용하십시오.
B. Tiny 결함 (예 : 마이크로 크랙) : 정밀 연삭 + 연마 (고해상도)를 사용하십시오.
C. 고체 조인트 또는 구리 곡물 문제 : 광택 샘플에 에칭을 추가하십시오.

2. PCB 복잡성을 고려하십시오
A. 단순한 강성 PCBS : 기계적 미세 소화로 충분합니다.
B.HDI 또는 Flexible PCBS : 정밀 연삭 + SEM이 필요합니다 (미세 소비아 또는 곡물 균열을 검사하려면).

3. 비용 및 시간을 평가하십시오
A. LOW 예산/빠른 결과 : 기계적 미세 감소 (샘플 당 $ 5- $ 20, 1-2 시간).
B. 높은 정밀/복잡한 PCBS : 정밀 연삭 + SEM (샘플 당 $ 20- $ 50, 3-4 시간).

4. 비파괴 도구와 페어링하십시오
A.Bulk 검사 : 먼저 X-ray를 사용하여 좋은 PCB를 선별합니다.
B. Deep Analysis : Microsection 결함으로 PCBS X- 선 플래그 만.

FAQ
1. 마이크로 세션 후 PCB를 재사용 할 수 있습니까?
아니요 - 모방은 파괴적입니다. 샘플은 절단, 접지 및 연마되므로 최종 제품에는 사용할 수 없습니다. 기능 보드 낭비를 피하기 위해 테스트 쿠폰 (메인 PCB에 부착)을 사용하십시오.

2. 미세한 결함이 얼마나 작은 결함을 감지 할 수 있습니까?
정밀 연삭 + SEM을 사용하면 미세 소화제는 5μm의 작은 결함을 감지 할 수 있습니다 (사람 모발의 폭의 약 1/20). 이것은 X- 레이보다 10 배 낫습니다.

3. X- 레이 대신 마이크로 세션을 언제 사용해야합니까?
다음과 같은 경우 마이크로 세션을 사용하십시오.

A. 내부 단면을 볼 필요가 있습니다 (예 : 도금을 통해 확인).
B. 실패한 PCB를 분석하고 있습니다 (루트 원인 분석).
C. 엄격한 표준을 충족해야합니다 (예 : 항공 우주의 IPC-A-600).

다음과 같은 경우 X-ray를 사용하십시오.

A. 100 개 이상의 PCB를 빠르게 검사해야합니다 (벌크 QA).
B. PCB (예 : 비싼 서버 보드)를 파괴 할 수 없습니다.
C. 당신은 표면 장착 구성 요소 (예 : BGA 솔더 조인트)를 확인합니다.

4. 마이크로 세션을 수행하기 위해 특별한 훈련이 필요합니까?
예 - 훈련되지 않은 운영자는 인공물 (가짜 결함) 또는 손상 샘플을 만듭니다. 훈련은 다음과 같습니다.

A. 다이아몬드 톱과 광택기의 안전 사용.
B. 프로퍼 에폭시 장착 및 연마성 선택.
C.ETCHENT 취급 (화학 안전).
D. Microscope Operation (실제 대 가짜 결함 식별).

5. 마이크로 세션 장비 비용은 얼마입니까?
A. 기생충 설정 (다이아몬드 톱 + 에폭시 + 광학 현미경) : ~ $ 10K.
B. 프리션 설정 (자동화 된 광택기 + SEM) : ~ $ 50K– $ 100K.
C. 실험실에 대한 소싱 : 샘플 당 $ 50- $ 200 (장비 비용 없음).

결론
PCB 마이크로 세션은 숨겨진 결함을 발견하고 신뢰성을 보장하는 데 상대가 불가능합니다. 특히 실패가 옵션이 아닌 산업에서. 5μm 결함 (마이크로 크랙 또는 도금 공극과 같은)을 드러내고 직접적인 단면적 관점을 제공하는 능력은 루트 원인 분석 및 규정 준수를위한 금 표준이됩니다. 그러나 그 효과는 올바른 기술 (속도를위한 기계식, 작은 결함에 대한 정밀 연삭, 미세 구조를위한 에칭) 및 인공물을 피하기위한 엄격한 샘플 준비 단계를 선택하는 데 달려 있습니다.

최상의 결과를 얻으려면 X-ray : X-Ray와 같은 비파괴 도구와 마이크로 세션을 페어링하면 빠른 벌크 검사를 처리하는 반면 미세 배출은 문제 샘플에 깊이 빠져 나옵니다. 이 조합은 누락 된 결함을 40% 줄이고 PCB가 가장 엄격한 표준 (IPC-A-600, MIL-STD-202)을 충족시킵니다.

PCB가 작아지고 (HDI, Microvias), 더 중요한 (Aerospace, Medical)가되면 미세 소화가 중요해질 것입니다. 적절한 교육, 장비 및 보완적인 테스트 전략에 투자함으로써 미세 소로를 사용하여 더 안전하고 신뢰할 수 있으며 숨겨진 결함이없는 PCB를 장기적으로 구축 할 수 있습니다.