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Die PCB-Fehleranalyse ist ein systematischer Prozess, der die Gründe ermittelt für das Versagen einer gedruckten Schaltung und bestimmt die Grundursache.
Im Gegensatz zur Inspektion, die Fehler aufdeckt, erklärt die Fehleranalyse wie und warum Defekte entstehen-oft nachdem die Leiterplatte bereits im Feld oder während der Zuverlässigkeitsprüfung ausgefallen ist.
In diesem Artikel werden die gebräuchlichsten Methoden zur Analyse von Leiterplattenfehlern beschrieben und es wird erläutert, wann sie eingesetzt werden sollten.
Warum eine PCB-Fehleranalyse notwendig ist
Eine Fehleranalyse ist unerlässlich, wenn:
- Ausfälle sind intermittierend
- Ausfälle treten nach Umweltbelastungen auf
- Mehrere Boards versagen auf ähnliche Weise
- Die Ursache ist nach der Inspektion unklar
Sie liefert kritisches Feedback zur Verbesserung von Design, Materialien und Fertigungsprozessen.
Überblick über das Scheitern:
Häufige PCB-Fehler erklärt
Analyse elektrischer Ausfälle
Die elektrische Analyse ist oft der erste Diagnoseschritt.
Allgemeine Techniken
- Durchgängigkeitsprüfung
- Prüfung des Isolationswiderstands (IR)
- Messung des Ableitstroms
Am besten geeignet für
- Offene und kurze Hosen
- Intermittierende Ausfälle
- CAF-bedingte Leckagen
CAF-Kontext:
CAF-Ausfall in PCB erklärt
Querschnittsanalyse
Durch das Querschneiden werden die inneren Strukturen der Leiterplatte sichtbar.
Was sie enthüllt
- Über Fassrisse
- Dicke der Kupferbeschichtung
- Delamination und Hohlräume
- Aushungern von Harz
Beschränkungen
- Zerstörerisch
- Probenbasierte
Strukturelle Versäumnisse:
Gerissene Vias und Trommelrisse
Röntgeninspektion
Die Röntgenanalyse ermöglicht eine zerstörungsfreie innere Prüfung.
Erkennbare Probleme
- Interne Fehlregistrierung
- Lücken in der Beschichtung
- Delaminierte Bereiche
Beschränkungen
- Begrenzte Auflösung für feine Risse
- Es können nicht alle Fehlerarten erkannt werden
Referenz der Inspektion:
Röntgeninspektion in der PCB-Herstellung
Thermische Belastungstests
Thermische Belastung beschleunigt latente Defekte.
Gemeinsame Methoden
- Thermisches Zyklieren
- Thermischer Schock
- Reflow-Simulation
Am besten für
- Über Risse
- Delamination
- Probleme mit Lötstellen
Verlässliche Verbindung:
PCB-Zuverlässigkeitstests erklärt
Umweltbezogene Stresstests
Die Umwelttests simulieren die realen Bedingungen.
Beispiele
- Prüfung auf hohe Luftfeuchtigkeit
- HAST (Hochbeschleunigter Stresstest)
- Verzerrte Feuchtigkeitsprüfung
Typische Befunde
- CAF-Bildung
- Ausfall der Isolierung
- Korrosionsbedingte Ausfälle
Kontext der Delamination:
PCB-Delamination - Ursachen und Prävention
Mikroskopie und Materialanalyse
Fortschrittliche Tools bieten Einblicke auf Mikroebene.
Allgemeine Techniken
- Optische Mikroskopie
- SEM (Rasterelektronenmikroskopie)
- Elementaranalyse
Diese Methoden werden eingesetzt, wenn die Standardanalyse nicht schlüssig ist.
Arbeitsablauf bei der Fehleranalyse
In der Regel folgt ein strukturierter Prozess der Fehleranalyse:
- Dokumentation von Fehlersymptomen
- Zerstörungsfreie Prüfung
- Elektrische Analyse
- Stresstests
- Zerstörungsfreie Analyse (falls erforderlich)
- Identifizierung der Grundursache
Durch diesen Arbeitsablauf werden unnötige Schäden vermieden und Beweise gesichert.
Rückkopplung der Fehleranalyse an die Fertigung
Die Fehleranalyse ist kein Endpunkt.
Die Ergebnisse sollten in das Projekt einfließen:
- Aktualisierungen der Entwurfsregeln
- Änderungen bei der Materialauswahl
- Anpassung der Prozessparameter
Hersteller wie TOPFAST nutzen die Daten der Fehleranalyse, um Prozessfenster zu verfeinern und die langfristige Zuverlässigkeit zu verbessern.
Fehleranalyse vs. Routineinspektion
| Aspekt | Fehleranalyse | Inspektion |
|---|
| Zweck | Identifizierung der Grundursache | Erkennung von Defekten |
| Timing | Nach dem Scheitern | Während der Produktion |
| Methoden | Zerstörerisch und nicht zerstörerisch | Meistens nicht destruktiv |
| Ergebnis | Prozessverbesserung | Qualitätskontrolle |
Überblick über die Inspektion:
PCB Inspektion und Prüfung erklärt
Schlussfolgerung
Die PCB-Fehleranalyse bietet einen entscheidenden Einblick in warum Vorstände scheitern, nicht nur wie.
Durch die Kombination von elektrischer Prüfung, thermischer Belastung, Querschnittsanalyse und Umweltanalyse können die Hersteller:
- Identifizieren Sie die Ursachen
- Verbesserung der Robustheit der Konstruktion
- Künftige Misserfolge verhindern
Sie ist ein Eckpfeiler der zuverlässigen Leiterplattenherstellung.
PCB-Fehleranalyse FAQ
Q: Ist die Fehleranalyse immer destruktiv? A: Nein. Zerstörerische Methoden werden nur angewandt, wenn es notwendig ist.
Q: Kann eine Fehleranalyse zukünftige Fehler verhindern? A: Ja, wenn die Ergebnisse in Design- und Prozessänderungen einfließen.
Q: Wie lange dauert die Fehleranalyse? A: Von Tagen bis Wochen, je nach Komplexität.
Q: Ist die Fehleranalyse nur für hochzuverlässige Leiterplatten geeignet? A: Nein, aber sie ist dort am wertvollsten.
Q: Kann CAF ohne zerstörende Tests bestätigt werden? A: Normalerweise nicht. Stresstests sind erforderlich.