Σύγκριση Τεχνικών Μικροτομής PCB για Ανώτερη Ανίχνευση Ελαττωμάτων

Σε βιομηχανίες όπως η αεροδιαστημική, ιατρικές συσκευές και αυτοκινητοβιομηχανικά ηλεκτρονικά, όπου ακόμη και ένα μικρό ελάττωμα PCB μπορεί να οδηγήσει σε ανάκληση προϊόντων, κινδύνους για την ασφάλεια,ή δαπανηρές αστοχίες, η αξιόπιστη ανίχνευση ελαττωμάτων δεν είναι διαπραγματεύσιμηΗ μικροδιατομή PCB διακρίνεται ως μία από τις πιο ισχυρές μεθόδους για την αποκάλυψη κρυμμένων ζητημάτων: κόβει στρώματα για να αποκαλύψει εσωτερικά ελαττώματα (όπως μικροσκέπασματα, αποστρώσεις,ή κενά επικάλυψης) που δεν καταστρέφουν τις δοκιμές (eΩστόσο, δεν είναι όλες οι τεχνικές μικροδιατομής ίσες.και η επιλογή του σωστού εξαρτάται από το σχεδιασμό του PCB σαςΟ οδηγός αυτός αναλύει τις βασικές μεθόδους μικροδιατομής, την αποτελεσματικότητά τους για την ανίχνευση ελαττωμάτων, πώς συγκρίνονται με μη καταστροφικά εργαλεία (όπως η ακτινογραφία),και πώς να εφαρμοστούν για να εξασφαλιστεί η ποιότητα και η αξιοπιστία των PCB.

Βασικά συμπεράσματα
1Η μικροδιαίρεση αποκαλύπτει το "αόρατο": Σε αντίθεση με τις ακτίνες Χ ή την AOI (Αυτοματοποιημένη Οπτική Επιθεώρηση), η μικροδιαίρεση σας επιτρέπει να δείτε διατομές των PCB,Ανακαλύπτοντας μικροσκοπικά ελαττώματα (5-10 μικρομέτρα), όπως ρωγμές χαλκού ή αποστρωματοποίηση στρωμάτων.
2Η προετοιμασία των δειγμάτων είναι εύκολη: Η κακή κοπή, η άλεση ή η γυάλωση δημιουργούν "αντικείμενα" (ψευδείς ελαττώματα), οπότε ακολουθώντας αυστηρά μέτρα (πρίοδα διαμαντιού, τοποθέτηση με επωξικό οξύ,Η διαμόρφωση της οδού είναι σημαντική για την επίτευξη ακριβών αποτελεσμάτων..
3.Τεχνική σημασία για τον τύπο ελαττώματος: Η μηχανική μικροδιατομή είναι ιδανική για γενικούς ελέγχους στρωμάτων, για ακρίβεια της άλεσης/βελούδωσης για μικρά ελαττώματα,και χαρακτική για την αποκάλυψη των ορίων των κόκκων ή των κρυφών ρωγμών.
4Συνδυασμός με μη καταστροφικά εργαλεία: συνδυασμός μικροτομήσης (για βαθιά ανάλυση της ρίζας της αιτίας) με ακτινογραφία (για γρήγορες επιθεωρήσεις χύδην) για την κάλυψη όλων των σενάριων ελαττωμάτων
5Οι βιομηχανίες υψηλής αξιοπιστίας χρειάζονται μικροδιατομή: οι αεροδιαστημικοί, ιατρικοί και αυτοκινητοβιομηχανικοί τομείς βασίζονται σε αυτό για να πληρούν αυστηρά πρότυπα (π.χ. IPC-A-600) και να εξασφαλίζουν μηδενικά κρίσιμα ελαττώματα.

Επισκόπηση της μικροδιατομής PCB: Τι είναι και γιατί έχει σημασία
Η μικροδιατομή PCB είναι μια μέθοδος καταστροφικής δοκιμής που δημιουργεί μια διατομεακή εικόνα ενός PCB για να επιθεωρήσει τις εσωτερικές δομές και ελαττώματα.υψηλής ανάλυσης βλέπετε στρώματα, διαδρόμους, αρθρώσεις συγκόλλησης και χαλκού· λεπτομέρειες στις οποίες δεν έχουν πρόσβαση οι δοκιμές επιφάνειας.

Τι είναι η μικροδιατομή PCB;
Η διαδικασία περιλαμβάνει τέσσερα βασικά βήματα, το καθένα από τα οποία απαιτεί ακρίβεια για να αποφευχθεί η βλάβη του δείγματος ή η δημιουργία ψεύτικων ελαττωμάτων:

1.Κατακόμιση δείγματος: Ένα μικρό τμήμα (συνήθως 5 ∆10 mm) κόβεται από το PCB, συχνά από περιοχές υψηλού κινδύνου (σφαιρίδια, συνδέσεις συγκόλλησης ή υποψίες ελαττωμάτων) χρησιμοποιώντας πριόνι διαμαντιού (για να αποφευχθεί η φθορά των στρωμάτων χαλκού).
2.Εγκατάσταση: Το δείγμα ενσωματώνεται σε επωξική ή ακρυλική ρητίνη για τη σταθεροποίησή του κατά τη διάρκεια της άλεσης / γυαλισμού (η ρητίνη εμποδίζει την μετατόπιση ή τη ρήξη των στρωμάτων).
3Στρίψιμο και γυαλιστερότητα: Το προετοιμασμένο δείγμα αλέγεται με προοδευτικά λεπτότερα αποσβέσματα (από 80 σχιστόλιθους έως 0,3 μm πάστα αλουμινίου) για να δημιουργηθεί μια ομαλή,καθρέφτη επιφάνεια, που αποκαλύπτει εσωτερικές λεπτομέρειες χωρίς γρατζουνιές.
4.Επιθεώρηση: Χρησιμοποιείται μεταλλωγραφικό μικροσκόπιο (μέχρι 1000x μεγέθυνση) ή ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) για την ανάλυση της διατομής, τον εντοπισμό ελαττωμάτων ή χαρακτηριστικών μέτρησης (π.χ.πάχος χαλκού).

Επαγγελματική συμβουλή: Χρησιμοποιήστε κουπόνια δοκιμής (μικρά, πανομοιότυπα τμήματα PCB που συνδέονται με τον κύριο πίνακα) για μικροδιατομή, ώστε να αποφευχθεί η βλάβη του πραγματικού προϊόντος ενώ εξακολουθεί να επικυρώνεται η ποιότητα.

Γιατί είναι απαραίτητη η μικροτομή
Οι μη καταστροφικές μέθοδοι όπως η ακτινογραφία ή η AOI έχουν όρια: η ακτινογραφία μπορεί να χάσει μικροσκοπικές ρωγμές ή κενά επικάλυψης, και η AOI ελέγχει μόνο την επιφάνεια του PCB.

1.Ανακαλύπτει κρυμμένα ελαττώματα: Ανακαλύπτει μικρο-εξόδους (5 ̇10 μm), αποστρωματισμό (αποχωρισμό στρωμάτων), κενά επικάλυψης και ακατάτακτα στρώματα ̇ ελαττώματα που προκαλούν ξαφνικές βλάβες σε κρίσιμες εφαρμογές (π.χ.ένα ιατροτεχνολογικό προϊόν με μικροσκοπική λειτουργία PCB λόγω κρυμμένων ρωγμών χαλκού).
2.Επιτρέπουν ακριβείς μετρήσεις: Ελέγχουν το πάχος της επικάλυψης χαλκού (κρίσιμη για την ικανότητα μεταφοράς ρεύματος), μέσω πλήρωσης βαρελιών (για την πρόληψη της απώλειας σήματος) και ευθυγράμμισης στρωμάτων (για την αποφυγή βραχεία).
3Υποστήριξη της ανάλυσης των βασικών αιτιών: Εάν ένα PCB αποτύχει, η μικροδιατομή εντοπίζει το ακριβές πρόβλημα (π.χ. ένα διαδρόμιο ραγισμένο λόγω κακής επικάλυψης) και βοηθά στη διόρθωση του σχεδιασμού ή της διαδικασίας κατασκευής.
4.Ασφάλιση συμμόρφωσης: Ακολουθεί αυστηρά πρότυπα της βιομηχανίας όπως IPC-A-600 (αποδοχή PCB) και IPC-6012 (προσόντα άκαμπτων PCB), τα οποία απαιτούν απόδειξη εσωτερικής ποιότητας για προϊόντα υψηλής αξιοπιστίας.

Βασικές τεχνικές μικροδιατομής PCB: Σύγκριση και περιπτώσεις χρήσης
Τρεις κύριες τεχνικές κυριαρχούν στην μικροδιατομή PCB: μηχανική κοπή, τριβή / γυάλωση ακριβείας και χαρακτική, ο καθένας βελτιστοποιημένος για συγκεκριμένους τύπους ελαττωμάτων και στόχους επιθεώρησης.

1Μηχανική μικροδιατομή: Για γενικές εσωτερικές επιθεωρήσεις
Η μηχανική μικροδιατομή είναι το θεμέλιο της ανάλυσης διατομής.καθιστώντας το ιδανικό για την αρχική ανίχνευση ελαττωμάτων και τον έλεγχο της δομής στρώματος.

Λεπτομέρειες διαδικασίας
α.Κατακόμωση: Ένα πριόνι με κορυφή διαμαντιού (με ψύξη νερού για να αποφευχθεί η υπερθέρμανση) κόβει το δείγμα. Η υπερβολική πίεση μπορεί να συνθλίψει τα βία ή να δημιουργήσει ψεύτικες ρωγμές, έτσι ώστε οι χειριστές να χρησιμοποιούν αργές, σταθερές κινήσεις.
β.Εγκατάσταση: Το δείγμα τοποθετείται σε καλούπι με επωξιδική ρητίνη (π.χ. ακρυλική ή φαινολική ρητίνη) και στεγνώνεται στους 60°C για 1°2 ώρες. Η σκληρότητα της ρητίνης (Shore D 80°90) εξασφαλίζει τη σταθερότητα κατά την άλεση.
γ.Συγκλονιστική άλεση: ένας σχιστόστρωτος γύρος 80-120 χιλιοστών απομακρύνει την περίσσεια ρητίνης και επιπλατυώνει την επιφάνεια του δείγματος, εκθέτοντας έτσι τη διατομή των PCB (στρώματα, διάδρομοι, αρθρώσεις συγκόλλησης).

Καλύτερα για
α.Ελέγχοντας τη γενική δομή των στρωμάτων (π.χ. "Είναι ευθυγραμμισμένα τα εσωτερικά στρώματα;").
β. Ανίχνευση μεγάλων ελαττωμάτων: Αποστρωματισμός (χωρισμός στρωμάτων), ατελής δι' πληρότητας, ή ρωγμές στις αρθρώσεις συγκόλλησης.
γ.Μέτρηση βασικών χαρακτηριστικών: πάχος χαλκού (εξωτερικά στρώματα), μέσω διάμετρου βαρελιού.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

2- Στρίψιμο και γυαλιστερότητα ακριβείας: Για τον εντοπισμό μικροσκοπικών ελαττωμάτων
Η ακρίβεια της άλεσης και της γυαλίσματος οδηγεί τη μηχανική μικροδιατομή ένα βήμα παραπέρα· δημιουργούν μια επιφάνεια χωρίς γρατζουνιές που αποκαλύπτει μικροσκοπικά ελαττώματα (μέχρι 5μm) όπως μικροσκέπασματα ή κενά επικάλυψης.

Λεπτομέρειες διαδικασίας
1.Προοδευτική αβραίωση: Μετά την ακατέργαστη άλεση, το δείγμα γυαλίζεται με πιο λεπτές αβριζικές ουσίες σταδιακά:
α.240·400-σίδηρος: Απομακρύνει τις γρατζουνιές από την ακατέργαστη άλεση.
β.800·1200-grit: εξομαλύνει την επιφάνεια για επιθεώρηση υψηλής μεγέθυνσης.
c.1 ∙ 0,3 μm αλουμινένιο πάστα: Δημιουργεί καθρέφτη φινίρισμα (κρίσιμο για την εμφάνιση μικροσκοπικών ελαττωμάτων).
2.Ελεγχόμενη πίεση: Τα αυτοματοποιημένα γυαλιστήρια (π.χ. Struers Tegramin) εφαρμόζουν πίεση 10 ̇ 20 N ̇ σταθερή πίεση αποφεύγει ακατάλληλες επιφάνειες που κρύβουν ελαττώματα.
3Καθαρισμός: Το δείγμα σκουπίζεται με ισοπροπυλική αλκοόλη μετά από κάθε στάδιο για την απομάκρυνση υπολειμμάτων αποσβέσματος (τα υπολειμματα μπορούν να μιμούνται κενά επικάλυψης).

Καλύτερα για
α. Ανίχνευση μικροελαττωμάτων: μικρο-ελαττώματα χαλκού, μικροσκοπικά κενά επικάλυψης ή λεπτόδιαλεκτρικά στρώματα.
β.Μετρήσεις υψηλής ακρίβειας: πάχος χαλκού του εσωτερικού στρώματος (ακρίβεια ± 1μm), μέσω ομοιόμορφης επικάλυψης τοίχου.
c. PCB HDI: Ελέγχου μικροβιακών (68mil) ή στοιβαγμένων βιακών, όπου ακόμη και μικρά ελαττώματα προκαλούν απώλεια σήματος.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

3Γάζα: Για την αποκάλυψη κρυμμένων μικροδομικών λεπτομερειών
Η χαρακτική χρησιμοποιεί χημικά για την επιλεκτική αφαίρεση υλικού από την γυαλισμένη εγκάρσια τομή, τονίζοντας μικροδομικά χαρακτηριστικά (π.χ.(βλέπε παρακάτω) ή κρυμμένα ελαττώματα τα οποία δεν μπορούν να εμφανιστούν μόνο με την γυάλωση.

Λεπτομέρειες διαδικασίας
1Χημική επιλογή: Διαφορετικά ελαττωματικά στοχεύουν σε συγκεκριμένα υλικά:
α. Χλωριούχο σίδηρο (FeCl3): Γερώνει χαλκό για να αποκαλύψει τα όρια των κόκκων (βοητευτικό για την ανίχνευση ρωγμών στρες σε ίχνη χαλκού).
β.Νιτάλ (αζώτιο οξύ + αλκοόλ): Επικεντρώνει τις μικροδομές των αρθρώσεων της συγκόλλησης της συγκόλλησης (π.χ. "Είναι το κράμα συγκόλλησης της συγκόλλησης σωστά συνδεδεμένο με το πάντ;").
γ.Εκτύπωση με πλάσμα: Χρησιμοποιείται ιονισμένο αέριο για την έκτρωση διηλεκτρικών στρωμάτων (ιδανικό για HDI PCB με λεπτό διηλεκτρικό).
2Ελεγχόμενη εφαρμογή: Το ελαστικό εφαρμόζεται με ένα βαμβάκι για 5-30 δευτερόλεπτα (ο χρόνος εξαρτάται από το υλικό). Η υπερβολική ελαστικότητα μπορεί να διαλύσει κρίσιμα χαρακτηριστικά (π.χ. λεπτή επικάλυψη χαλκού).
3Ανεπαρμόνιση: Το δείγμα ξεπλένεται με νερό και στεγνώνεται για να σταματήσει η χαρακτική. Τα υπολείμματα μπορούν να προκαλέσουν ψεύτικα ελαττώματα (π.χ. κηλίδες νερού που μιμούνται κενά).

Καλύτερα για
α.Ανακαλύπτοντας τη δομή του κόκκου χαλκού: Ανακαλύπτοντας ρωγμές άγχους (συνήθεις σε εύκαμπτα PCB) που σχηματίζονται κατά μήκος των ορίων του κόκκου.
β.Ελέγχος της ποιότητας των αρθρώσεων της συγκόλλησης: Έλεγχος των ψυχρών αρθρώσεων (σωματώδης συγκόλληση) ή των κενών της συγκόλλησης.
γ.Διαλεκτρικά ελαττώματα: Εντοπισμός μικρο-κενών σε στρώματα FR-4 ή πολυαιμίδων (που προκαλούν απώλεια σήματος σε PCB υψηλής ταχύτητας).

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Πίνακας σύγκρισης τεχνικών

Η Αποτελεσματικότητα της Μικροτομήσεως: Λύση, Ελαττώματα και Προετοιμασία
Η επιτυχία της μικροδιατομής εξαρτάται από τρεις παράγοντες: την ανάλυση (όσο μικρό ελάττωμα μπορεί να ανιχνεύσει), την κάλυψη ελαττωμάτων (ποιά ελαττώματα αποκαλύπτει) και την ποιότητα προετοιμασίας δείγματος (αποφυγή τεχνητών αντικειμένων).

1Ανάλυση και ακρίβεια: Βλέποντας τα μικρότερα ελαττώματα
Η ανάλυση της μικροδιατομής είναι απαράμιλλη από μη καταστροφικές μεθόδους· με την κατάλληλη προετοιμασία, μπορεί να ανιχνεύσει ελαττώματα τόσο μικρά όσο 5-10 μικρομέτρα (περίπου στο μέγεθος ενός ερυθρού αιμοσφαίρου).Βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν την εξυγίανση:

α.Μέγεθος του αθρεπτικού χαλκού: 0,3 μm πάστα (έναντι 80 μm χαλκού) δημιουργεί μια ομαλότερη επιφάνεια, επιτρέποντας 1000x μεγέθυνση (αποκαλύπτοντας ρωγμές 5μm).
β.Τύπος μικροσκοπίου: το SEM (μικροσκόπιο ηλεκτρονικών σάρωσης) προσφέρει 10 φορές καλύτερη ανάλυση από τα οπτικά μικροσκόπια, ιδανικό για HDI PCB με μικροβία.
γ.Επιδεξιότητα του χειριστή: Η ασταθής άλεση μπορεί να προκαλέσει γρατζουνιές (10-20μm) που μιμούνται ελαττώματα· οι εκπαιδευμένοι χειριστές μειώνουν αυτό το σφάλμα κατά 90%.

Σύγκριση ανάλυσης: Μικροτομή έναντι ακτινοβολίας

2Συχνά ελαττώματα που εντοπίζονται με μικροτομή
Η μικροδιατομή αποκαλύπτει ελαττώματα τα οποία άλλες δοκιμές παραλείπουν.

3Προετοιμασία δείγματος: Αποφυγή τεχνητών αντικειμένων (ψεύτικα ελαττώματα)
Ο μεγαλύτερος κίνδυνος στη μικροδιατομή είναι η δημιουργία τεχνητών αντικειμένων/ψεύτικων ελαττωμάτων που προκαλούνται από κακή προετοιμασία.

α. Σπασμένοι διαδρόμοι: από υπερβολική πίεση κατά την κοπή.
β.Χαστούκια γυαλίσματος: Από το να παραλείψει κανείς τα στάδια της ακατέργαστης γρανίτας (π.χ. από το 80-grit στο 800-grit).
c. Υπολείμματα χαρακτικής: Από μη εξουδετερωτικές χημικές ουσίες (μοιάζει με κενά επικάλυψης).

Βέλτιστες πρακτικές για την πρόληψη των τεχνητών αντικειμένων
1Χρησιμοποιήστε πριόνια διαμαντιού: Αποφεύγει την φθορά των στρωμάτων χαλκού (σε αντίθεση με τα πριόνια καρβιδίου).
2.Τοποθέτηση των δειγμάτων σωστά: Βεβαιωθείτε ότι το επωξικό ενσωματώνει πλήρως το δείγμα (προλαμβάνει την μετατόπιση στρώματος).
3.Προοδευτική άλεση/βλάστρωση: Ποτέ μην παραλείπετε τα στάδια της άλεσης· κάθε λεπτότερη άλεση αφαιρεί τις γρατζουνιές από την προηγούμενη.
4.Ελέγχος του χρόνου χαρακτικής: Χρησιμοποιήστε ένα χρονόμετρο (5-30 δευτερόλεπτα) και εξουδετερώστε αμέσως.
5Καθαρίστε προσεκτικά: Σκουπίστε τα δείγματα με ισοπροπυλική αλκοόλη μετά από κάθε βήμα για να αφαιρεθούν τα υπολείμματα.

Μελέτη περίπτωσης: Ένας κατασκευαστής ιατρικών συσκευών διαπίστωσε "άνοιγμα σε πλαστική επιφάνεια" στα PCB τους μετά από επανεξέταση με κατάλληλη γυάλωση (παστής 0,3 μm αντί 1200 μm),Τα "κενά" αποδείχθηκαν να είναι γρατζουνιές γυαλισμού.Αυτό έσωσε μια ανάκληση $100k.

Καταστροφικό vs. Μη Καταστροφικό: Μικροτομή vs. ακτινογραφία
Η μικροτομή είναι καταστροφική (καταστρέφει το δείγμα), ενώ η ακτινοβολία Χ είναι μη καταστροφική (αφήνει άθικτο το PCB).Κάθε ένα έχει τα δυνατά και τα αδύναμα σημεία, το συνδυασμό τους δίνει την πιο ολοκληρωμένη ανίχνευση ελαττωμάτων..

1. Αντιπροσωπευτική σύγκριση

2Συμπληρωματική χρήση: μικροτομή + ακτινογραφία
Για τη μέγιστη κάλυψη των ελαττωμάτων, χρησιμοποιείται ακτινογραφία για την αρχική ανίχνευση και μικροτομή για βαθιά ανάλυση:

α.Πρώτα ακτινογραφία: Σκανάρισμα 100+ PCB ανά ώρα για να εντοπιστούν προφανή ελαττώματα (π.χ. κενά στη συγκόλληση BGA, ελλείψει διαδρόμων).
β.Δείγματα προβλημάτων μικροδιαίρεσης: Για τα PCB που εντοπίζονται με ακτίνες Χ, κόψτε μια διατομή ως:
Επιβεβαιώστε το ελάττωμα (π.χ. "Είναι πραγματικό το κενό της συγκόλλησης ή ψευδής ανάγνωση ακτίνων Χ;").
Βρείτε την αιτία (π.χ. "Το κενό οφείλεται στην κακή ευθυγράμμιση των προτύπων κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης").
γ.Επιβεβαίωση των διορθώσεων: Μετά την προσαρμογή της διαδικασίας παραγωγής (π.χ. προσαρμογή της ευθυγράμμισης των προτύπων), χρησιμοποιήστε μικροδιατομή για να επιβεβαιώσετε ότι το ελάττωμα έχει εξαφανιστεί.

Παράδειγμα: Ένας προμηθευτής αυτοκινήτων χρησιμοποίησε ακτινογραφία για να διαπιστώσει ότι το 10% των ECU τους είχαν κενά σε συγκόλληση BGA.Η μικροδιατομή αποκάλυψε ότι τα κενά προκλήθηκαν από ανεπαρκή χρόνο επανεξέτασης. Η προσαρμογή του φούρνου επανεξέτασης έλυσε το πρόβλημα., και η μικροτομή επιβεβαίωσε μηδενικά κενά στην επόμενη παρτίδα.

Σενάρια Εφαρμογής: Όπου η Μικροτομή προσθέτει τη μεγαλύτερη αξία
Η μικροδιατομή είναι κρίσιμη σε τρία βασικά σενάρια: διασφάλιση ποιότητας, ανάλυση αποτυχίας και βιομηχανίες υψηλής αξιοπιστίας.
1. Διασφάλιση ποιότητας (QA)
Η μικροδιατομή διασφαλίζει ότι τα PCB πληρούν τις προδιαγραφές σχεδιασμού και τα πρότυπα της βιομηχανίας:

α.Επιβεβαίωση συμμόρφωσης: Αποδεικνύει τη συμμόρφωση με την IPC-A-600 (π.χ. "Δάχος επικάλυψης χαλκού είναι 25μm, όπως απαιτείται").
β.Προσδιορισμός προμηθευτή: Δοκιμάζει εάν τα PCB ενός νέου προμηθευτή πληρούν τα πρότυπά σας (π.χ. "Έχει η επιχρίστωση HDI microvia τους κενά < 5%;").
γ.Απογραφή δειγμάτων σε παρτίδες: τυχαία μικροδιαίρεση του 1·5% των παρτίδων παραγωγής για την αιχμαλωσία της ροής της διαδικασίας (π.χ. "Δύψος επικάλυψης μειώθηκε σε 20μm· προσαρμόστε την δεξαμενή ηλεκτροπληγήσεως").

2. Ανάλυση αποτυχίας (FA)
Όταν ένα PCB αποτυγχάνει, η μικροδιατομή είναι ο πιο γρήγορος τρόπος για να βρεθεί η ρίζα της αιτίας:

α.Αποτυχίες πεδίου: Η μικροδιαίρεση του PCB ενός ιατρικού οθόνου αποκάλυψε μια κρυμμένη ρωγμή χαλκού (που προκλήθηκε από θερμικό κύκλο) την οποία η ακτινοβολία Χ δεν πρόσεξε.
β.Λάθη σχεδιασμού: Το PCB ενός νέου αισθητήρα IoT είχε απώλεια σήματος· η μικροδιατομή έδειξε ότι τα μικροδιαγράμματα δεν ήταν ευθυγραμμισμένα με τα εσωτερικά στρώματα.
c. Λάθη κατασκευής: Μια παρτίδα PCB υποβλήθηκε σε αποστρωματοποίηση· η μικροδιατομή της εντοπίστηκε ως εκκρεμότητα του εποξειδίου κατά την επικάλυψη.

3Βιομηχανίες υψηλής αξιοπιστίας
Οι βιομηχανίες όπου η ασφάλεια είναι πρωταρχικής σημασίας βασίζονται στη μικροδιατομή για την εξάλειψη κρίσιμων ελαττωμάτων:

α.Αεροδιαστημική: Μικροδιατομές κάθε PCB για δορυφορικά συστήματα για να διασφαλιστεί η μη αποστρωμάτωση (που μπορεί να αποτύχει στο διάστημα).
β. Ιατρική: Επικυρώνει τα PCB εμφυτεύσιμων συσκευών (π.χ. βηματοδότης) για να εξασφαλίσει μηδενικά κενά επικάλυψης (που προκαλούν βραχυκυκλώματα).
c.Αυτοκίνητο: Χρησιμοποιεί μικροδιατομή για τα ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) PCBs, ακόμη και μια μικρή ρωγμή στη συγκόλληση μπορεί να προκαλέσει σύγκρουση.

Πώς να Επιλέξετε τη Σωστή Τεχνική Μικροτομήσεως
Ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα για να επιλέξετε την καλύτερη μέθοδο για τις ανάγκες σας:

1Ορίστε τους στόχους σας
α.Γενικοί έλεγχοι στρωμάτων: Χρήση μηχανικής μικροδιατομής (γρήγορη, χαμηλού κόστους).
β.Μικροσκοπικά ελαττώματα (π.χ. μικροσκλήρυνση): Χρησιμοποιείται άλεση ακριβείας + γυαλισμός (υψηλή ανάλυση).
γ.Προβλήματα σύντηξης ή κόκκων χαλκού: Προσθήκη χαρακτικής στα γυαλισμένα δείγματα.

2Σκεφτείτε την πολυπλοκότητα των PCB
α. Απλές άκαμπτες PCB: αρκεί η μηχανική μικροδιατομή.
β.HDI ή ευέλικτα PCB: Χρειάζεται ακρίβεια άλεσης + SEM (για την επιθεώρηση μικροβιακών ή σχισμών σπόρων).

3Αξιολόγηση κόστους και χρόνου
α.Λιγός προϋπολογισμός/γρήγορα αποτελέσματα: Μηχανολογική μικροδιατομή (5$/20$ ανά δείγμα, 1$/2 ώρες).
β.Υψηλής ακρίβειας/σύνθετων PCB: Στρώση ακριβείας + SEM (20$/50$ ανά δείγμα, 3$/4 ώρες).

4. Σε συνδυασμό με μη καταστροφικά εργαλεία
α.Επιθεωρήσεις χύδην: Χρησιμοποιήστε πρώτα ακτίνες Χ για να διακρίνετε τα καλά PCB.
β. Βαθιά ανάλυση: Μικροδιατομή μόνο των PCB, οι ακτινογραφίες σηματοδοτούν ως ελαττωματικές.

Γενικές ερωτήσεις
1Μπορώ να επαναχρησιμοποιήσω ένα PCB μετά τη μικροτομή;
Το δείγμα κόβεται, αλείφεται και γυαλίζεται, οπότε δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε τελικό προϊόν.

2Πόσο μικρό ελάττωμα μπορεί να ανιχνεύσει η μικροτομή;
Με την ακρίβεια άλεσης + SEM, η μικροδιατομή μπορεί να ανιχνεύσει ελαττώματα τόσο μικρά όσο 5μm (περίπου 1/20 του πλάτους μιας ανθρώπινης τρίχας).

3Πότε πρέπει να χρησιμοποιήσω μικροτομή αντί για ακτινογραφία;
Χρησιμοποιήστε μικροτομή όταν:

α.Πρέπει να βλέπετε εσωτερικές διατομές (π.χ. ελέγξτε μέσω επικάλυψης).
Αναλύετε ένα αποτυχημένο PCB (αναλύσεις ρίζας αιτίας).
γ.Πρέπει να πληρούνται αυστηρά πρότυπα (π.χ. IPC-A-600 για την αεροδιαστημική βιομηχανία).

Χρησιμοποιήστε ακτινογραφία όταν:

α.Πρέπει να επιθεωρήσετε γρήγορα 100+ PCB (bulk QA).
β.Δεν μπορείτε να καταστρέψετε το PCB (π.χ. ακριβά πλαίσια διακομιστών).
c.Ελέγχετε τα εξαρτήματα που είναι τοποθετημένα στην επιφάνεια (π.χ. συνδέσεις συγκόλλησης BGA).

4Χρειάζομαι ειδική εκπαίδευση για να κάνω μικροτομή;
Η εκπαίδευση θα πρέπει να καλύπτει:

α.Ασφαλής χρήση πριόνων και γυαλιστήρων διαμαντιών.
β.Κατάλληλη επικάλυψη με επωξικό οξύ και επιλογή αθραυστικού.
c. χειρισμός των ελαστικών (χημική ασφάλεια).
δ.Δράση μικροσκοπίου (προσδιορισμός πραγματικών και ψεύτικων ελαττωμάτων).

5Πόσο κοστίζει ο εξοπλισμός μικροτομήσης;
α. Βασική εγκατάσταση (πρίονα διαμαντιού + επωξικό + οπτικό μικροσκόπιο): ~ 10 χιλιάδες δολάρια.
β.Εγκατάσταση ακρίβειας (αυτόματο γυαλιστήρι + SEM): ~$50k$100k.
γ.Εξωτερική ανάθεση σε εργαστήριο: 50$~200$ ανά δείγμα (χωρίς κόστος εξοπλισμού).

Συμπεράσματα
Η μικροδιατομή PCB είναι αναντικατάστατη για την αποκάλυψη κρυμμένων ελαττωμάτων και τη διασφάλιση της αξιοπιστίας, ειδικά σε βιομηχανίες όπου η αποτυχία δεν αποτελεί επιλογή.Η ικανότητά του να αποκαλύπτει ελαττώματα 5μm (όπως μικρο-εσπάσματα ή κενά επικάλυψης) και να παρέχει άμεσες οπτικές διατομές το καθιστά το χρυσό πρότυπο για την ανάλυση της ρίζας και τη συμμόρφωσηΩστόσο, η αποτελεσματικότητά του εξαρτάται από την επιλογή της σωστής τεχνικής (μηχανική για την ταχύτητα, λεπτή άλεση για μικρά ελαττώματα,(βλέπε παρακάτω παρακάτω κείμενο).

Για καλύτερα αποτελέσματα, συνδυάστε τη μικροτομή με μη καταστροφικά εργαλεία όπως η ακτινοβολία: Η ακτινοβολία χειρίζεται γρήγορες επιθεωρήσεις χύδην, ενώ η μικροτομή βουτάει βαθιά σε προβληματικά δείγματα.Ο συνδυασμός αυτός μειώνει κατά 40% τα ελαττώματα που δεν παρατηρούνται και εξασφαλίζει ότι τα PCB πληρούν τα αυστηρότερα πρότυπα (IPC-A-600, MIL-STD-202).

Καθώς τα PCB γίνονται μικρότερα (HDI, microvias) και πιο κρίσιμα (αεροδιαστημικά, ιατρικά), η μικροδιατομή θα αυξήσει τη σημασία της.και συμπληρωματική στρατηγική δοκιμών, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη μικροδιατομή για να κατασκευάσετε PCB που είναι ασφαλέστερα, πιο αξιόπιστα και χωρίς κρυμμένα ελαττώματα, εξοικονομώντας χρόνο, χρήμα και φήμη μακροπρόθεσμα.