HDI PCB:n luotettavuustestauksen merkitys
Nykyaikaisten elektroniikkatuotteiden miniatyrisoinnin ja korkean suorituskyvyn trendin myötä HDI-piirilevyistä (High Density Interconnect) on tullut huippuluokan elektroniikkalaitteiden keskeisiä komponentteja. Perinteisiin monikerroslevyihin verrattuna HDI-levyissä on seuraavat ominaisuudet suurempi johdintiheys, tiheämmin pakatut läpiviennitja erittäin ohuet dielektriset kerrokset-ominaisuudet, jotka aiheuttavat ainutlaatuisia luotettavuushaasteita. Ammattilaisena PCB-valmistajaYmmärrämme, että HDI-piirilevyjen luotettavuus vaikuttaa suoraan lopputuotteiden suorituskykyyn ja käyttöikään. Siksi olemme luoneet kattavan luotettavuustestausjärjestelmän, jolla varmistetaan, että jokainen HDI-levy täyttää tiukimmatkin sovellusvaatimukset.
Keskeiset menetelmät HDI-piirilevy Luotettavuuden testaus
1. Lämpötilan syklitestit
Lämpötilan syklitestit ovat olennaisen tärkeitä HDI-levyn arvioinnissa. lämpövarmuussimuloimalla äärimmäisiä lämpötilavaihteluita, joita tuotteet voivat kohdata todellisessa käytössä, jotta voidaan varmistaa mikroliitäntöjen vakaus. JPCA:n alan standardien mukaan käytämme yleensä kolmea lämpökierron testiolosuhdetta:
- -40 ℃ - +115 ℃ syklit
- -25 ℃ - +115 ℃ syklit
- 0 ℃ - +115 ℃ syklit
Otamme käyttöön myös uusimmat IPC-TM-650 2.6.7 -standardimenetelmät, jotka tarjoavat joustavampia testausvaihtoehtoja: matalalämpötilavyöhykkeet -65 ℃, -55 ℃ tai -40 ℃ ja korkealämpötilavyöhykkeet, kuten 70 ℃, 85 ℃, 105 ℃, 125 ℃, 150 ℃ ja 170 ℃. Erityiset testiolosuhteet määritetään asiakkaan todellisen sovellusympäristön ja dielektrisen materiaalin ominaisuuksien perusteella.
Ammattilaislaboratoriossamme lämpötilanvaihtolaitteet ohjaavat tarkasti ramppinopeuksia (tyypillisesti 10-15 ℃/minuutti), jotta testiolosuhteet vastaavat tarkasti todellisia ympäristöjä.Jokainen testisykli sisältää lämmitys-, korkean lämpötilan pysähdys-, jäähdytys- ja matalan lämpötilan pysähdysvaiheet. Täydelliseen testaukseen kuuluu yleensä satoja tai jopa tuhansia syklejä, jotta HDI-piirilevyjen pitkän aikavälin luotettavuus voidaan arvioida perusteellisesti.
2.Lämpöjännityksen (shokin) testaus
Lämpökuormitustestauksessa arvioidaan ensisijaisesti HDI-levyn suorituskykyä seuraavissa olosuhteissa äärimmäiset lämpötilan vaihtelut, simuloimalla juotosprosesseja tai laitteiden ylikuumenemisskenaarioita, jotka vaikuttavat mikrovia-rakenteisiin. Tarjoamme useita lämpökuormitustestausmenetelmiä:
Perinteinen float-juottotesti
IPC-TM-650 2.4.13.1 -standardien mukaisesti näytteet upotetaan (288 ± 5)℃ juotteeseen 10 sekunniksi sykliä kohti, joka toistetaan 5 kertaa. Tämä simuloi tehokkaasti useita juotosprosessin vaikutuksia HDI-levyihin.
IST (Interconnect Stress Test)
IPC-TM-650 2.6.26:n suositeltuja menetelmiä hyödyntäen tämä uudempi DC-indusoitu lämpökierrostekniikka käyttää virtaa piiriverkkojen läpi lämmitysvaikutusten aikaansaamiseksi. Perinteisiin menetelmiin verrattuna IST tarjoaa joustavampia näytesuunnitelmia, kätevämpää testausta ja intuitiivisia tuloksia, mikä tekee siitä tärkeän alan työkalun HDI-piirilevyjen luotettavuuden arvioinnissa.
Neste-neste-lämpöshokkitestit
Asiakkaille, jotka vaativat syvällistä vikamekanismien analysointia, tarjoamme tarkempia nestekylpytestejä. Näytteet esimerkiksi upotetaan 260 ℃ silikoniöljyyn 10 sekunniksi, minkä jälkeen ne siirretään nopeasti 20 ℃ silikoniöljyyn 15 sekunnin kuluessa 20 sekunnin viipymäajaksi, ja tämä toistetaan useiden syklien ajan. Tämä menetelmä aiheuttaa voimakkaampia lämpöshokkeja, jotka nopeuttavat mahdollisen vian paljastumista.
3.Korkean lämpötilan/kosteuden aiheuttaman harhan testaus
Korkean lämpötilan ja kosteuden ympäristöt ovat yleisiä käyttöolosuhteet elektroniikkalaitteille ja tärkeimmät HDI-levyjen vikoja aiheuttavat tekijät. Lämpötila- ja kosteustekninen testausjärjestelmämme simuloi erilaisia vaativia ympäristöolosuhteita:
- Jatkuvan kosteuden testaus: 85 % RH-kosteuden ylläpitäminen lämpötiloissa 75 ℃, 85 ℃ ja 95 ℃ pitkiä aikoja (tyypillisesti yli 1000 tuntia) eristyksen suorituskyvyn ja mikrovian luotettavuuden arvioimiseksi kosteissa lämpöympäristöissä.
- Jatkuvan lämpötilan testaus: Säilytetään 85 ℃, kun ilmankosteus vaihtelee 75 % RH, 85 % RH ja 95 % RH eri kosteustasojen tutkimiseksi.
- Bias-jännitteen testaus: Sovelletaan 5V, 10V tai 30V tasajännitteitä edellä mainituissa olosuhteissa, jotta voidaan arvioida eristyksen suorituskykyä ja elektromigraatioriskiä yhdistetyissä sähkö-, kosteus- ja lämpötilakuormituksissa.
Lisäksi tarjoamme Painekeittotesti (PCT), Lämpötilan varastointitestaus (esim. 100 ℃/1000 tuntia tai -50 ℃/1000 tuntia) ja muita täydentäviä menetelmiä HDI-piirilevyn luotettavuuden tarkistamiseksi kattavasti erilaisissa ääriolosuhteissa.
HDI- ja perinteisten monikerroslevyjen väliset luotettavuuserot
Rakenteelliset erot
HDI-levyissä käytetään mikrosokkotekniikkaa / haudattua läpivientitekniikkaa, jossa läpivientien tyypilliset halkaisijat ovat alle 0,15 mm ja tiheydet 5-10 kertaa suuremmat kuin tavanomaisissa levyissä. Tämä tiheä liitäntärakenne vaatii erittäin suurta poraustarkkuutta, läpivientiseinämän laatua ja pinnoituksen tasaisuutta. Käytämme kehittyneitä laserporaus- ja pulssipinnoitustekniikoita mikroväylien rakenteellisen luotettavuuden varmistamiseksi.
Olennaiset erot
HDI-levyissä käytetään tyypillisesti matalan CTE-arvon omaavia korkean suorituskyvyn dielektrisiä materiaaleja (kuten modifioitua epoksia tai polyimidiä) kuparijohtimen lämpölaajenemisominaisuuksien sovittamiseksi yhteen, mikä minimoi lämpösyklisen stressin kertymisen.Perinteisissä monikerroksisissa levyissä käytetään pääasiassa tavallisia FR-4-materiaaleja, joiden suorituskyky heikkenee voimakkaammin korkeissa lämpötiloissa.
Prosessierot
HDI:n valmistukseen kuuluu useita laminointi- ja tarkkuuskohdistusvaiheita - mikä tahansa kerroksen virheellinen kohdistus voi aiheuttaa mikroliitäntävirheitä.Investoimme paljon täysin automatisoituihin linjausjärjestelmiin ja reaaliaikaisiin prosessinvalvontalaitteisiin varmistaaksemme kerrosten tarkan rekisteröinnin ja luotettavat liitokset.
Vikaantumistapojen erot
Perinteiset monikerroksisen piirilevyn viat liittyvät tyypillisesti reikien läpi meneviin murtumiin tai ulomman kerroksen korroosioon, kun taas HDI-piirilevyn viat keskittyvät microvia-liitäntöihin, jotka ilmenevät mikrohalkeamien leviämisenä, rajapinnan irtoamisena tai elektromigraatiosta johtuvana resistenssin lisääntymisenä.Kehitämme erikoistuneita luotettavuustestaus- ja vika-analyysitekniikoita näiden ominaisuuksien käsittelemiseksi.
HDI-luotettavuuden testausta koskevat alan standardit ja käytännöt
HDI-piirilevyjen luotettavuustestauksessa noudatamme tiukasti kansainvälisiä standardeja ja kehitämme kokemuksemme perusteella sovelluskohtaisia menetelmiä:
IPC-standardit
- IPC-6012: Qualification and Performance Specification for Jäykät PCB:t
- IPC-TM-650: Test Methods Manual (Testimenetelmien käsikirja)
- IPC-9252:Kokoonpanemattomien PCB-piirilevyjen sähkötestausvaatimukset
JPCA-standardit
Japan Electronics Packaging and Circuits Associationin laatimat erityiset HDI-levyjen testausstandardit, jotka ovat erityisen yksityiskohtaisia lämpötilanvaihtelutesteissä.
Mukautetut standardit
Työskentely asiakkaiden kanssa räätälöityjen testausohjelmien kehittämiseksi loppukäyttöympäristöjen (autoteollisuus, ilmailu- ja avaruusteollisuus, lääkinnälliset laitteet jne.) perusteella. Esimerkiksi autoteollisuuden elektroniikka-asiakkaat vaativat usein laajempia lämpötila-alueita (-40 ℃ - +150 ℃) ja useampia syklejä (yli 1000).
Yksinkertaisten hyväksytty/hylätty -tulosten lisäksi korostamme seuraavia seikkoja vikamekanismin analyysi. Pyyhkäisyelektronimikroskopian (SEM), energiadispersiivisen spektroskopian (EDS), poikkileikkausten ja muiden kehittyneiden tekniikoiden avulla tunnistamme perimmäiset syyt ja hyödynnämme näkemyksiä suunnittelun ja prosessin parantamisessa, jolloin luomme jatkuvan optimointikierteen.
Yleiset HDI-luotettavuuden testaukseen liittyvät ongelmat ja ratkaisut
Ongelma 1: Microvia-murtumat lämpötilajaksojen aikana - miten ratkaista?
Ratkaisu: Microvia-murtumat johtuvat yleensä kolmesta tekijästä: (1) riittämätön kuparin paksuus läpiviennin seinämässä; (2) CTE-erot dielektrisen materiaalin ja kuparin välillä; (3) tarttuvuuteen vaikuttavat porausjäämät. Ratkaisuihimme kuuluvat: pulssin pinnoitusparametrien optimointi tasaisen läpivientikuparin varmistamiseksi (keskimääräinen paksuus >20μm); CTE-sovitettujen erikoisdielektristen aineiden käyttö; ja plasmapuhdistuksen toteuttaminen porausjäämien poistamiseksi perusteellisesti. Nämä toimenpiteet ovat vähentäneet asiakkaan mikroviaanivirheiden määrää yli 80 prosenttia.
Ongelma 2: Eristyskestävyyden heikkeneminen kostean lämmön testauksen aikana - miten siihen puututaan?
RatkaisuEristeen hajoaminen johtuu pääasiassa kosteuden imeytymisestä tai rajapinnan delaminoitumisesta.Käytämme kolminkertaista suojausstrategiaa: valitsemme vähän kosteutta imeviä dielektrisiä aineita (esim. Megtron6 tai Isola 370HR), suoritamme ennen laminointia perusteellisen pintakäsittelyn hartsin ja kuparin välisen tartunnan parantamiseksi ja lisäämme kriittisiin tuotteisiin kosteudenkestäviä conformal-pinnoitteita.Tapaustutkimukset osoittavat, että optimoidut HDI-levyt säilyttävät yli 95 prosentin eristysvastuksen 85 ℃/85 % RH:ssa.
Kysymys 3: Miten HDI-suunnittelun tiheys ja luotettavuusvaatimukset saadaan tasapainoon?
RatkaisuSuuri tiheys ja luotettavuus eivät sulje toisiaan pois.Insinööritiimimme saavuttaa molemmat “design for reliability” -periaatteiden avulla: käyttämällä 3D-mallinnusta asettelun optimoimiseksi ja jännityskeskittymien välttämiseksi, toteuttamalla redundantteja malleja kriittisiä signaaliverkkoja varten, kehittämällä ainutlaatuisia “stepped” mikrovia-rakenteita termomekaanisen rasituksen jakamiseksi.Esimerkiksi erään asiakkaan huippuluokan viestintämoduuli säilytti 0,1 mm:n viivan/tilan ja paransi samalla lämpökierron suorituskykyä 50 % optimointimme jälkeen.
Ammattimainen PCB-valmistaja’ s Luotettavuuden varmistusjärjestelmä
Meillä on 17 vuoden kokemus HDI-valmistuksesta, ja olemme luoneet kattavan luotettavuuden varmistusjärjestelmän:
Kehittyneet tarkastuslaitteet
Lentävät koettimet, automaattinen optinen tarkastus (AOI), röntgenkuvaus, infrapunalämpökuvaus ja täyden valikoiman tarkastusvalmiudet, jotka kattavat kaikki tuotantovaiheet raaka-aineista valmiisiin tuotteisiin.
Prosessinohjaustekniikat
Tilastollisen prosessinohjauksen (SPC) ja reaaliaikaisten seurantajärjestelmien käyttöönotto - keskeisiä parametreja, kuten poraustarkkuutta, kuparin paksuutta ja laminointilämpötiloja, hallitaan digitaalisesti prosessin vakauden varmistamiseksi.
Materiaalin sertifiointijärjestelmä
Strategiset kumppanuudet maailmanlaajuisten huippuluokan materiaalitoimittajien kanssa, ja kaikki saapuvat materiaalit käyvät läpi tiukan luotettavuussertifioinnin ja täydellisen jäljitettävyysdokumentaation.
Jatkuvan parantamisen mekanismi
Kuukausittaiset luotettavuusarviointikokoukset, jotka perustuvat testitietoihin ja asiakaspalautteeseen, jotta prosesseja ja suunnittelua voidaan jatkuvasti optimoida. Kolmen vuoden aikana keskimääräiset HDI-vikamäärämme ovat laskeneet yli 15 prosenttia vuodessa.
Järjestelmän avulla voimme tarjota asiakkaillemme kokonaisratkaisuja suunnittelun tuesta ja prosessin optimoinnista luotettavuustestaukseen, mikä auttaa lyhentämään kehityssykliä, vähentämään laaturiskejä ja parantamaan markkinoiden kilpailukykyä.
Päätelmä
HDI-piirilevyjen luotettavuustestaus on ratkaisevan tärkeää huippuluokan elektroniikkatuotteiden pitkän aikavälin vakauden varmistamiseksi. Tuotteiden siirtyessä suurempaan tiheyteen ja suurempaan suorituskykyyn, erikoistunut PCB-valmistajajatkamme investointeja tutkimus- ja kehitystyöhön, kehitämme testausmenetelmiämme ja parannamme valmistusprosessejamme, jotta voimme tarjota mahdollisimman luotettavia HDI-ratkaisuja.
Tavallisesta kulutuselektroniikasta vaativiin auto-, sotilas- ja ilmailu- ja avaruussovelluksiin, meillä on tuotesarjoja ja testausohjelmia, jotka vastaavat jokaista luotettavuustasoa.