Die Bedeutung von HDI PCB-Zuverlässigkeitstests
Im Zuge des Trends zur Miniaturisierung und hohen Leistungsfähigkeit moderner elektronischer Produkte sind High Density Interconnect (HDI)-Leiterplatten zu Kernkomponenten von elektronischen High-End-Geräten geworden. Im Vergleich zu herkömmlichen mehrlagigen Leiterplatten bieten HDI-Leiterplatten höhere Leiterdichte, dichter gepackte Viasund ultradünne dielektrische Schichten-Charakteristika, die eine besondere Herausforderung für die Zuverlässigkeit darstellen. Als Profi PCB-HerstellerWir wissen, dass die Zuverlässigkeit von HDI-Platinen einen direkten Einfluss auf die Leistung und Lebensdauer der Endprodukte hat. Daher haben wir ein umfassendes Zuverlässigkeitsprüfsystem eingerichtet, um sicherzustellen, dass jede HDI-Platine die strengsten Anwendungsanforderungen erfüllt.
Kernmethoden für HDI-LEITERPLATTE Zuverlässigkeitsprüfung
1. Temperatur-Zyklustests
Temperaturwechseltests sind grundlegend für die Bewertung von HDI-Karten thermische ZuverlässigkeitDabei werden extreme Temperaturschwankungen simuliert, denen Produkte in der Praxis ausgesetzt sein können, um die Stabilität von Microvia-Verbindungen zu überprüfen. Gemäß den JPCA-Industriestandards verwenden wir in der Regel drei thermische Zyklustestbedingungen:
- -40℃ bis +115℃ Zyklen
- -25℃ bis +115℃ Zyklen
- 0℃ bis +115℃ Zyklen
Wir übernehmen auch die neuesten IPC-TM-650 2.6.7-Standardmethoden und bieten flexiblere Testoptionen: Tieftemperaturzonen bei -65℃, -55℃ oder -40℃ und Hochtemperaturzonen einschließlich 70℃, 85℃, 105℃, 125℃, 150℃ und 170℃. Die spezifischen Prüfbedingungen werden auf der Grundlage der tatsächlichen Anwendungsumgebung des Kunden und der Eigenschaften des dielektrischen Materials festgelegt.
In unserem professionellen Labor werden die Temperaturzyklen präzise gesteuert (in der Regel 10-15℃/Minute), um sicherzustellen, dass die Prüfbedingungen den realen Umgebungsbedingungen genau entsprechen.Jeder Prüfzyklus umfasst die Phasen Aufheizen, Verweilen bei hoher Temperatur, Abkühlen und Verweilen bei niedriger Temperatur. Eine vollständige Prüfung umfasst in der Regel Hunderte bis Tausende von Zyklen, um die langfristige Zuverlässigkeit von HDI-Platinen gründlich zu bewerten.
2.Thermische Belastungsprüfung (Schock)
Thermische Belastungstests bewerten in erster Linie die Leistung von HDI-Karten unter extreme TemperaturschocksWir simulieren Lötprozesse oder Überhitzungsszenarien von Geräten, die sich auf Microvia-Strukturen auswirken. Wir bieten mehrere Methoden für thermische Belastungstests an:
Traditioneller Schwimmerlöttest
Gemäß der Norm IPC-TM-650 2.4.13.1 werden die Proben in (288±5)℃ Lot für 10 Sekunden pro Zyklus eingetaucht, was fünfmal wiederholt wird. Dadurch werden die Auswirkungen mehrerer Lötprozesse auf HDI-Platinen effektiv simuliert.
IST (Interconnect Stress Test)
Unter Verwendung der von IPC-TM-650 2.6.26 empfohlenen Methoden wendet diese neuere DC-induzierte thermische Zyklustechnologie Strom durch Schaltkreise an, um Erwärmungseffekte zu erzeugen. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden bietet IST flexiblere Probendesigns, bequeme Tests und intuitive Ergebnisse, was es zu einem wichtigen Industriewerkzeug für die Bewertung der Zuverlässigkeit von HDI-Platinen macht.
Flüssigkeit-zu-Flüssigkeit-Thermoschock-Tests
Für Kunden, die eine eingehende Analyse der Ausfallmechanismen benötigen, bieten wir präzisere Flüssigkeitsbadprüfungen an. So werden die Proben beispielsweise 10 Sekunden lang in 260℃-Silikonöl getaucht und dann innerhalb von 15 Sekunden für 20 Sekunden in 20℃-Silikonöl überführt, was in mehreren Zyklen wiederholt wird. Diese Methode erzeugt stärkere thermische Schocks, um die Exposition potenzieller Defekte zu beschleunigen.
3.Tests bei hoher Temperatur/Feuchtigkeit
Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit sind häufig Betriebsbedingungen für elektronische Geräte und die Hauptfaktoren für Ausfälle von HDI-Platinen. Unser Temperatur-/Feuchtigkeits-Bias-Testsystem simuliert verschiedene raue Umgebungsbedingungen:
- Prüfung der konstanten Luftfeuchtigkeit: Aufrechterhaltung einer Luftfeuchtigkeit von 85% RH bei Temperaturen von 75℃, 85℃ und 95℃ über einen längeren Zeitraum (typischerweise über 1000 Stunden) zur Bewertung der Isolierleistung und der Zuverlässigkeit der Microvia in feuchter Umgebung.
- Prüfung bei konstanter Temperatur: Aufrechterhaltung einer Luftfeuchtigkeit von 85℃, während die Luftfeuchtigkeit bei 75 % RH, 85 % RH und 95 % RH variiert, um verschiedene Feuchtigkeitsniveaus zu untersuchen.
- Prüfung der Vorspannung: Anlegen von 5 V, 10 V oder 30 V Gleichspannung unter den oben genannten Bedingungen, um die Isolationsleistung und das Elektromigrationsrisiko unter kombinierten elektrischen, Feuchtigkeits- und Temperaturbelastungen zu bewerten.
Zusätzlich bieten wir Schnellkochtopf-Test (PCT), Temperatur-Lagertests (z. B. 100℃/1000 Stunden oder -50℃/1000 Stunden) und andere ergänzende Methoden, um die Zuverlässigkeit von HDI-Platinen unter verschiedenen extremen Bedingungen umfassend zu prüfen.
Zuverlässigkeitsunterschiede zwischen HDI und herkömmlichen Multilayer-Boards
Strukturelle Unterschiede
HDI-Leiterplatten nutzen die Micro-Blind/Buried-Via-Technologie mit typischen Via-Durchmessern unter 0,15 mm und einer 5-10 mal höheren Dichte als bei herkömmlichen Leiterplatten. Diese hochdichte Verbindungsstruktur erfordert eine extrem hohe Bohrpräzision, Via-Wandqualität und Gleichmäßigkeit der Beschichtung. Wir setzen fortschrittliche Laserbohr- und Pulsbeschichtungstechnologien ein, um die strukturelle Zuverlässigkeit der Microvias zu gewährleisten.
Materielle Differenzen
HDI-Leiterplatten verwenden in der Regel Hochleistungs-Dielektrikum mit niedrigem WAK (z. B. modifiziertes Epoxid oder Polyimid), um die Wärmeausdehnungseigenschaften des Kupferleiters auszugleichen und die Akkumulation von Spannungen durch Temperaturwechsel zu minimieren.Bei herkömmlichen Multilayer-Platinen werden hauptsächlich Standard-FR-4-Materialien verwendet, die in Hochtemperaturumgebungen eine stärkere Leistungsverschlechterung aufweisen.
Prozessunterschiede
Die HDI-Fertigung umfasst mehrere Laminierungs- und Präzisionsausrichtungsschritte - jede Fehlausrichtung der Schichten kann zu Fehlern in den Microvia-Verbindungen führen.Wir investieren viel in vollautomatische Ausrichtungssysteme und Prozessüberwachungsgeräte in Echtzeit, um eine präzise Schichtregistrierung und zuverlässige Verbindungen zu gewährleisten.
Fehlermodus-Unterschiede
Bei herkömmlichen Multilayer-Leiterplatten treten typischerweise Brüche in Durchgangslöchern oder Korrosion der Außenschicht auf, während sich HDI-Leiterplattenausfälle auf Microvia-Verbindungen konzentrieren, die sich als Ausbreitung von Mikrorissen, Schnittstellentrennung oder Widerstandserhöhung durch Elektromigration äußern.Wir entwickeln spezielle Zuverlässigkeitsprüfungen und Fehleranalysetechniken, um diese Merkmale zu berücksichtigen.
Industrienormen und Praktiken für HDI-Zuverlässigkeitstests
Bei der Zuverlässigkeitsprüfung von HDI-Platinen halten wir uns strikt an die internationalen Normen und entwickeln auf der Grundlage unserer Erfahrung anwendungsspezifische Methoden:
IPC-Normen
- IPC-6012: Qualifikations- und Leistungsspezifikation für Starre PCBs
- IPC-TM-650: Handbuch der Prüfmethoden
- IPC-9252:Elektrische Testanforderungen für unbestückte PCBs
JPCA-Normen
Spezifische HDI-Platinen-Teststandards, die von der Japan Electronics Packaging and Circuits Association festgelegt wurden, besonders detailliert in Bezug auf Temperaturwechseltests.
Benutzerdefinierte Normen
Zusammenarbeit mit Kunden bei der Entwicklung maßgeschneiderter Prüfprogramme auf der Grundlage von Endverwendungsumgebungen (Automobil, Luft- und Raumfahrt, medizinische Geräte usw.). Kunden aus der Automobilelektronik benötigen zum Beispiel oft größere Temperaturbereiche (-40℃ bis +150℃) und mehr Zyklen (1000+).
Über die einfachen Ergebnisse "bestanden/nicht bestanden" hinaus legen wir Wert auf Analyse des Ausfallmechanismus. Mithilfe von Rasterelektronenmikroskopie (SEM), Energiedispersionsspektroskopie (EDS), Querschnittsuntersuchungen und anderen fortschrittlichen Techniken ermitteln wir die Grundursachen und leiten die Erkenntnisse in Konstruktions- und Prozessverbesserungen ein, wodurch ein kontinuierlicher Optimierungskreislauf entsteht.
Häufige Probleme bei HDI-Zuverlässigkeitstests und Lösungen
Problem 1: Microvia-Brüche bei Temperaturwechseln - wie kann man sie beheben?
Lösung: Microvia-Frakturen sind in der Regel auf drei Faktoren zurückzuführen: (1) unzureichende Kupferdicke der Via-Wand; (2) WAK-Fehlanpassung zwischen dielektrischem Material und Kupfer; (3) Bohrrückstände, die die Haftung beeinträchtigen. Zu unseren Lösungen gehören: die Optimierung der Pulsbeschichtungsparameter, um eine gleichmäßige Kupferstärke der Durchkontaktierung zu gewährleisten (durchschnittliche Dicke >20μm); die Verwendung von CTE-angepassten Spezialdielektrika; und die Implementierung der Plasmareinigung, um Bohrrückstände gründlich zu entfernen. Durch diese Maßnahmen konnten die Fehlerquoten bei Microvia-Kunden um über 80 % gesenkt werden.
Problem 2: Verschlechterung des Isolationswiderstands während der Prüfung mit feuchter Hitze - was ist zu tun?
LösungDie Verschlechterung der Isolierung ist in erster Linie auf die Feuchtigkeitsaufnahme oder die Delaminierung der Oberfläche zurückzuführen.Wir wenden eine dreifache Schutzstrategie an: Auswahl von Dielektrika mit geringer Feuchtigkeitsabsorption (z. B. Megtron6 oder Isola 370HR), rigorose Oberflächenbehandlung vor der Laminierung zur Verbesserung der Harz-Kupfer-Haftung und Hinzufügen von feuchtigkeitsresistenten Schutzbeschichtungen für kritische Produkte.Fallstudien zeigen, dass optimierte HDI-Platten einen Isolationswiderstand von über 95 % bei 85℃/85 % relativer Luftfeuchtigkeit aufweisen.
Problem 3: Wie lassen sich HDI-Designdichte und Zuverlässigkeitsanforderungen in Einklang bringen?
LösungHohe Dichte und Zuverlässigkeit schließen sich nicht gegenseitig aus.Unser Ingenieurteam erreicht beides durch die Prinzipien des "Design for Reliability": 3D-Modellierung zur Optimierung von Layouts und Vermeidung von Spannungskonzentrationen, Implementierung redundanter Designs für kritische Signalnetzwerke, Entwicklung einzigartiger "Stepped"-Microvia-Strukturen zur Verteilung der thermomechanischen Belastung.So konnte beispielsweise bei einem High-End-Kommunikationsmodul eines Kunden nach unserer Optimierung die 0,1-mm-Linie/Raum beibehalten und gleichzeitig die thermische Zyklusleistung um 50 % verbessert werden.
Professioneller PCB-Hersteller’s Zuverlässigkeitsgarantie-System
Mit 17 Jahren Erfahrung in der HDI-Herstellung haben wir ein umfassendes System zur Sicherung der Zuverlässigkeit entwickelt:
Fortschrittliche Inspektionsausrüstung
Flying-Probe-Prüfgeräte, automatische optische Inspektion (AOI), Röntgenbildgebung, Infrarot-Thermografie und umfassende Inspektionsmöglichkeiten für alle Produktionsstufen vom Rohmaterial bis zum Endprodukt.
Technologien zur Prozesskontrolle
Implementierung von statistischer Prozesskontrolle (SPC) und Echtzeit-Überwachungssystemen - Schlüsselparameter wie Bohrgenauigkeit, Kupferdicke und Laminierungstemperaturen werden digital verwaltet, um die Prozessstabilität zu gewährleisten.
System der Materialzertifizierung
Strategische Partnerschaften mit weltweit führenden Materiallieferanten, wobei alle eingehenden Materialien einer strengen Zuverlässigkeitszertifizierung und einer vollständigen Rückverfolgbarkeitsdokumentation unterzogen werden.
Mechanismus zur kontinuierlichen Verbesserung
Monatliche Treffen zur Überprüfung der Zuverlässigkeit auf der Grundlage von Testdaten und Kundenfeedback, um Prozesse und Designs kontinuierlich zu optimieren. Über drei Jahre hinweg sind unsere durchschnittlichen HDI-Ausfallraten jährlich um über 15 % gesunken.
Mit diesem System sind wir in der Lage, unseren Kunden End-to-End-Lösungen anzubieten, die von der Designunterstützung über die Prozessoptimierung bis hin zur Zuverlässigkeitsprüfung reichen und dazu beitragen, Entwicklungszyklen zu verkürzen, Qualitätsrisiken zu verringern und die Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt zu verbessern.
Schlussfolgerung
Die Zuverlässigkeitsprüfung von HDI-Leiterplatten ist für die Gewährleistung der langfristigen Stabilität von High-End-Elektronikprodukten von entscheidender Bedeutung. Da die Produkte immer dichter und leistungsfähiger werden, müssen wir als spezialisierte PCB-HerstellerWir investieren weiterhin in Forschung und Entwicklung, verfeinern unsere Testmethoden und verbessern unsere Fertigungsprozesse, um die zuverlässigsten HDI-Lösungen anbieten zu können.
Von standardmäßiger Unterhaltungselektronik bis hin zu anspruchsvollen Anwendungen in der Automobil-, Militär- und Luft- und Raumfahrtindustrie bieten wir Produktlinien und Prüfprogramme für jedes Zuverlässigkeitsniveau.