يعمل ثنائي الفينيل متعدد الكلور كحامل للعديد من المكونات وكمحور لنقل إشارات الدوائر. وقد أصبح جزءًا مهمًا جدًا ورئيسيًا من منتجات المعلومات الإلكترونية. وتقرر جودة وموثوقية ثنائي الفينيل متعدد الكلور جودة وموثوقية الجهاز بأكمله.

مع تصغير حجم منتجات المعلومات الإلكترونية والدفع نحو قواعد بيئية خالية من الرصاص وخالية من الهالوجينات، اتجهت مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور نحو كثافة أعلى، ودرجة حرارة أعلى، ومواد أكثر صداقة للبيئة. ولكن بسبب محدودية التكلفة والتكنولوجيا، تحدث العديد من الأعطال أثناء تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور واستخدامها. تتسبب هذه الإخفاقات في العديد من نزاعات الجودة. لمعرفة سبب حدوث الإخفاقات، وإيجاد طرق لإصلاحها وتحديد المسؤولية، من الضروري إجراء تحليل للأعطال التي تحدث.

الخطوات الأساسية في تحليل الفشل

للحصول على السبب الدقيق أو الآلية الدقيقة لفشل أو عيب في ثنائي الفينيل متعدد الكلور، يجب اتباع المبادئ الأساسية وتدفق التحليل. إذا لم تتبعها، فقد تفقد معلومات قيمة عن الفشل. قد يتوقف التحليل أو يعطي استنتاجًا خاطئًا. التدفق الأساسي الشائع هو كما يلي.

أولاً، بناءً على أعراض الفشل، اجمع المعلومات، وقم بإجراء اختبارات وظيفية واختبارات كهربائية وفحوصات بصرية بسيطة. استخدمها للعثور على منطقة العطل ووضع العطل. هذا هو توطين الفشل أو توطين العطل.

بالنسبة لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور البسيطة أو ثنائي الفينيل متعدد الكلور اللوحات، من السهل العثور على الجزء الفاشل. ولكن بالنسبة للأجهزة أو الركائز المعقدة، مثل BGA أو حزم MCM، ليس من السهل رؤية العيوب بالمجهر. يصعب العثور عليها في البداية. في ذلك الوقت، هناك حاجة إلى طرق أخرى.

بعد ذلك، قم بتحليل آلية الفشل. استخدم الطرق الفيزيائية والكيميائية لدراسة الآلية التي أدت إلى فشل أو عيب ثنائي الفينيل متعدد الكلور. قد تشمل هذه الآليات وصلات اللحام الباردة، والتلوث، والتلف الميكانيكي، والإجهاد الناجم عن الرطوبة، والتآكل العازل، وتلف العزل الكهربائي، وتلف الإجهاد، والهجرة الكربونية أو الأيونية أو الحمل الزائد، وما إلى ذلك.

بعد ذلك، قم بتحليل السبب الجذري للفشل. استنادًا إلى آلية الفشل وعملية التصنيع، ابحث عن الأسباب التي تسببت في حدوث الآلية. إذا لزم الأمر، قم بإجراء تجارب للتحقق من السبب. يجب عليك إجراء التحقق من الاختبار كلما أمكن ذلك. يمكن للتجارب العثور على السبب الدقيق الذي أدى إلى الفشل.

وهذا يعطي أساسًا واضحًا ومستهدفًا لخطوة التحسين التالية. إعداد تقرير تحليل الفشل بناءً على بيانات الاختبار والحقائق والاستنتاجات المستخلصة من التحليل. يجب أن تكون الحقائق واضحة. يجب أن يكون المنطق محكمًا. يجب أن يكون التخطيط منظمًا. لا تتخيل الأسباب دون دليل.

أثناء التحليل، استخدم طرقًا من البسيط إلى المعقد، ومن الخارج إلى الداخل، ومن غير المدمر إلى المدمر. اتبع هذه القواعد الأساسية. فقط من خلال القيام بذلك يمكنك تجنب فقدان المعلومات الأساسية وتجنب إضافة آليات فشل جديدة من صنع الإنسان.

هذا مثل حادث مروري. إذا دمر أحد الطرفين مكان الحادث أو هرب من مكان الحادث، لا يمكن حتى لضابط الشرطة الماهر أن يصدر حكماً صحيحاً بشأن المسؤولية. عادةً ما يتطلب قانون المرور أن يتحمل الطرف الذي هرب أو الذي دمر مكان الحادث كل المسؤولية.

وينطبق الشيء نفسه على تحليل فشل ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو PCBA. إذا استخدم شخص ما مكواة لحام لإعادة عمل وصلة لحام فاشلة أو استخدم مقصًا ثقيلًا لقطع ثنائي الفينيل متعدد الكلور، فإن التحليل اللاحق يكون مستحيلًا. يتم تدمير مشهد الفشل. وهذا أمر سيء بشكل خاص عندما لا يوجد سوى عدد قليل من العينات الفاشلة. في حالة تلف مشهد الفشل، لا يمكن العثور على السبب الحقيقي.

تقنيات تحليل الأعطال

مجهر ضوئي

المجهر الضوئي مخصص بشكل أساسي للفحص البصري لثنائي الفينيل متعدد الكلور. استخدمه للعثور على المنطقة الفاشلة والأدلة المادية ذات الصلة. إنه يعطي حكمًا أوليًا على وضع الفشل. يبحث الفحص البصري عن تلوث ثنائي الفينيل متعدد الكلور والتآكل واللوحات المتشققة وآثار الدارات الكهربائية وأنماط الأعطال. على سبيل المثال، تحقق مما إذا كانت حالات الفشل تأتي على دفعات أو حالات فردية. تحقق مما إذا كانت حالات الفشل تتجمع دائمًا في منطقة واحدة.

الأشعة السينية (الفحص بالأشعة السينية)

بالنسبة للأجزاء التي لا يمكن رؤيتها عن طريق الفحص البصري، أو للعيوب الداخلية في الثقوب والعيوب الداخلية الأخرى، استخدم نظام التصوير بالأشعة السينية. يعمل نظام الأشعة السينية عن طريق الامتصاص أو الإرسال المختلف للأشعة السينية بواسطة مواد مختلفة السماكة أو الكثافة. ويؤدي ذلك إلى إنشاء صور. غالبًا ما يستخدم الناس الأشعة السينية لفحص العيوب الداخلية في وصلات لحام PCBA، والعيوب الداخلية في الثقوب العابرة، ولتحديد مواقع وصلات اللحام المعيبة في الحزم عالية الكثافة مثل BGA أو CSP.

تحليل المقطع العرضي

يعني تحليل المقطع العرضي أخذ عينات من المقطع العرضي لثنائي الفينيل متعدد الكلور وتضمينه وتقطيعه وصقله وحفره ومراقبة المقطع العرضي لثنائي الفينيل متعدد الكلور. تُظهر هذه العملية البنية الداخلية لثنائي الفينيل متعدد الكلور. من خلال تحليل المقطع العرضي، يمكنك الحصول على معلومات غنية بالبنية المجهرية حول ميزات ثنائي الفينيل متعدد الكلور (مثل الثقوب والطلاء). وهذا يساعد في توجيه تحسينات الجودة. ولكن هذه الطريقة مدمرة. فبمجرد تقطيع العينة، يتم تدميرها.

الفحص المجهري الصوتي بالمسح الضوئي (SAM)

واليوم، الأداة الرئيسية لتحليل التغليف والتجميع هي الفحص المجهري الصوتي بالمسح الضوئي بالوضع C. وهو يستخدم موجات فوق صوتية عالية التردد. وتنعكس هذه الموجات عند انقطاعات المواد. ويُستخدم التغير في السعة والطور والقطبية لتشكيل الصور. يتحرك المسح على طول المحور Z لتسجيل معلومات المستوى X-Y.

لذلك، يمكن ل SAM الكشف عن العديد من العيوب الداخلية في المكونات والمواد ومركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو PCBAs. فهو يكتشف الشقوق، والتصفيح، والشوائب، والفراغات. إذا كان نطاق تردد SAM واسعًا بما فيه الكفاية، فيمكنه أيضًا اكتشاف العيوب الداخلية في وصلات اللحام.

تستخدم صور SAM النموذجية لونًا تحذيريًا، مثل الأحمر، لإظهار العيوب. أثناء الانتقال من عمليات SMT الخالية من الرصاص إلى عمليات SMT الخالية من الرصاص، ظهرت العديد من مشكلات إعادة التدفق المرتبطة بالرطوبة. يمكن أن تنفصل العبوات البلاستيكية الممتصة للرطوبة أو تتشقق من الداخل عند إعادة التدفق في درجات الحرارة الأعلى للعمليات الخالية من الرصاص. كما يمكن أن تتشقق أو تنفصل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور العادية عند درجات الحرارة المرتفعة هذه.

في هذه الحالة، تُظهر SAM مزايا خاصة للاختبار غير المدمر لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعددة الطبقات وعالية الكثافة. ومع ذلك، يمكن عادةً العثور على شقوق اللوحة الكبيرة المرئية أو الألواح المنفوخة عن طريق الفحص البصري البسيط.

تحليل الأشعة تحت الحمراء الدقيقة (التحليل بالأشعة تحت الحمراء الدقيقة)

يجمع التحليل بالأشعة تحت الحمراء الدقيقة بين التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء والفحص المجهري. ويستخدم حقيقة أن المواد المختلفة - خاصة المواد العضوية - تمتص ضوء الأشعة تحت الحمراء بشكل مختلف. وبهذه الطريقة، يمكنك تحليل المكونات الكيميائية للمادة. وباستخدام المجهر، يمكن أن يتشارك الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء نفس مسار الضوء. وتحت المجال المرئي، يمكنك العثور على كميات صغيرة من التلوث العضوي لتحليلها.

بدون المجهر، يحتاج التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء عادةً إلى كمية أكبر من العينة. في العمليات الإلكترونية، يمكن أن يتسبب التلوث الصغير في ضعف قابلية لحام اللوحة أو الرصاص. لذلك بدون الأشعة تحت الحمراء المقترنة بالميكروسكوب الدقيق، من الصعب حل بعض مشاكل العمليات. تُستخدم الأشعة تحت الحمراء المقترنة بالمناظير الدقيقة بشكل أساسي لتحليل التلوث العضوي على أسطح اللحام أو وصلات اللحام ولتحليل أسباب التآكل أو ضعف قابلية اللحام.

مجهر المسح الإلكتروني (SEM)

المجهر الإلكتروني الماسح هو نظام تصوير كبير مفيد لتحليل الأعطال. يتم استخدامه لمراقبة التشكل. أجهزة SEM الحديثة قوية. يمكنها تكبير الهياكل الدقيقة أو السمات السطحية إلى مئات الآلاف من المرات.

في تحليل فشل ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو مفصل اللحام، يُستخدم SEM بشكل أساسي لتحليل آليات الفشل. وعلى وجه التحديد، يتم استخدام SEM لمراقبة التشكل السطحي للوسادات، والبنية المعدنية لمفاصل اللحام، وقياس المركبات البينية المعدنية، وتحليل الطلاءات القابلة للحام، وتحليل وقياس شعيرات القصدير.

بالمقارنة مع المجهر الضوئي، يشكل المجهر SEM صورة إلكترونية، لذا فهو أبيض وأسود. يجب أن تكون عينات SEM موصلة. بالنسبة لغير الموصلات وبعض أشباه الموصلات، يجب طلاء العينة بالذهب أو الكربون. خلاف ذلك، سوف تتراكم الشحنة على سطح العينة وتؤثر على الملاحظة. تتمتع صور SEM بعمق مجال أكبر بكثير من المجاهر الضوئية. بالنسبة للتركيبات المعدنية وأسطح الكسر الدقيقة وشعيرات القصدير، يعد SEM طريقة تحليل مهمة.

التحليل الحراري

المسح الحراري التفاضلي (DSC)

يقيس DSC فرق القدرة بين عينة الاختبار وعينة مرجعية تحت درجة حرارة يتحكم فيها البرنامج. ويسجل العلاقة بين فرق القدرة ودرجة الحرارة أو الوقت. يدرس DSC كيفية تغير الحرارة مع درجة الحرارة. ومن خلال ذلك، يمكنك دراسة السلوك الفيزيائي والكيميائي والديناميكي الحراري للمواد.

يستخدم DSC العديد من الاستخدامات. في تحليل ثنائي الفينيل متعدد الكلور، يُستخدم DSC بشكل أساسي لقياس درجة المعالجة ودرجة حرارة الانتقال الزجاجي (Tg) للبوليمرات المستخدمة في ثنائي الفينيل متعدد الكلور. ويحدد هذان المعياران موثوقية ثنائي الفينيل متعدد الكلور أثناء خطوات المعالجة اللاحقة.

التحليل الميكانيكي الحراري (TMA)

يقيس TMA سلوك التشوه للمواد الصلبة والسوائل والمواد الهلامية تحت درجة حرارة أو قوة ميكانيكية يتم التحكم فيها بواسطة البرنامج. يدرس الرابط بين السلوك الحراري والميكانيكي. من خلال التشوه مقابل درجة الحرارة (أو الوقت)، يمكنك دراسة الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد والديناميكا الحرارية.

في تحليل ثنائي الفينيل متعدد الكلور، يقيس TMA بشكل أساسي معلمتين رئيسيتين: معامل التمدد الخطي ودرجة حرارة الانتقال الزجاجي. إذا كانت المادة الأساسية ذات معامل تمدد كبير، فإن ثنائي الفينيل متعدد الكلور غالبًا ما يعاني من كسر معدني عبر الكسر بعد اللحام والتجميع.

تحليل الثيرموغرافيات الحرارية (TGA)

يقيس TGA التغير الكتلي للمادة تحت درجة حرارة أو وقت يتم التحكم فيه بالبرنامج. باستخدام ميزان دقيق، يمكن لـ TGA تتبع التغيرات الطفيفة في الكتلة أثناء تشغيل درجة حرارة مضبوطة.

من منحنى تغير الكتلة مقابل درجة الحرارة (أو الوقت)، يمكنك دراسة السلوك الفيزيائي والكيميائي للمواد والديناميكا الحرارية. في تحليل ثنائي الفينيل متعدد الكلور، يُستخدم TGA بشكل أساسي لقياس الثبات الحراري أو درجة حرارة التحلل لمواد ثنائي الفينيل متعدد الكلور. إذا كانت الركيزة ذات درجة حرارة تحلل منخفضة للغاية، فإن ثنائي الفينيل متعدد الكلور سوف يتفكك أو يتشقق أثناء اللحام بدرجة حرارة عالية.

ملاحظات ختامية وتذكير بأفضل الممارسات

عندما تخطط لتحليل الأعطال، اتبع نهجًا واضحًا وتدريجيًا. ابدأ بالفحوصات البصرية وغير المدمرة. استخدم الاختبارات الكهربائية وجمع المعلومات. ثم انتقل إلى طرق التصوير مثل الأشعة السينية وSAM. إذا لزم الأمر، استخدم الأدوات الكيميائية الدقيقة مثل التصوير الدقيق بالأشعة تحت الحمراء والتصوير السطحي مثل SEM. احتفظ بالاختبارات المدمرة مثل المقطع العرضي عندما تحتاج إلى معلومات عن البنية المجهرية وعندما تسمح كمية العينة بالتدمير.

سجّل البيانات دائماً واحتفظ بالحقائق الواضحة. استخدم أبسط الخطوات المنطقية. أثبت الاستنتاجات بالتجارب عندما يكون ذلك ممكناً. لا تقم بتغيير أو إتلاف مشهد الفشل قبل توثيقه، لأنه بمجرد تغيير المشهد، قد يضيع السبب الحقيقي. اتبع قاعدة: من البسيط إلى المعقد، ومن الخارج إلى الداخل، ومن غير المدمر إلى المدمر. هذا يوفر الوقت ويؤدي إلى نتائج تحليل صحيحة.