2025-09-05
Обнаженные платы высокой плотности (HDI) являются основой современной электроники, что позволяет создавать компактные, высокопроизводительные конструкции, используемые в устройствах 5G, медицинских имплантатах и аэрокосмических системах.В отличие от стандартных ПХБ, HDI-панели имеют микровиа (≤150μm), тонкие отпечатки (≤50μm) и плотные слои, которые требуют строгих испытаний для обеспечения надежности.Один скрытый дефект в HDI-карте может вызвать сбой сигнала, тепловое напряжение или полный сбой устройства, что делает всеобъемлющее испытание не подлежащим обсуждению.
В данном руководстве изложены критические методы испытаний, как стандартные, так и передовые, необходимые для проверки качества HDI.и передовые инструменты, такие как рентгеновский и микровиа анализ, предоставляя дорожную карту для обнаружения дефектов до сборки.Эти практики помогут вам соответствовать строгим требованиям отрасли и поставлять надежные продукты.
Ключевые выводы
1.Уникальность HDI: микровиации, мелкие следы и плотные слои делают HDI-панели более восприимчивыми к скрытым дефектам (например, через пустоты, неправильное выравнивание слоев), которые могут отсутствовать в стандартных тестах.
2Стандарты IPC: Соответствие стандартам IPC-A-600 (визуальный), IPC-6012 (производительность) и IPC-2226 (конструкция) является обязательным для надежных HDI-панел, особенно в применениях класса 3 (аэрокосмические, медицинские).
3.Склады испытаний: комбинируйте поверхностные испытания (AOI) с внутренними проверками (рентгеновскими) и электрической проверкой (летающий зонд), чтобы покрыть все потенциальные дефекты.
4.Усовершенствованные методы: рентгеновская инспекция и микровиационное стрессовое тестирование имеют решающее значение для выявления скрытых проблем в многослойных конструкциях HDI.
5Стоимость и качество: инвестиции в тщательное тестирование позволяют сократить неисправности на местах на 60−70%, компенсируя первоначальные затраты за счет снижения переработки и гарантийных требований.
Почему важно тестирование на плоской доске
HDI-панели расширяют границы производства печатных плат с такими функциями, как 0,1 мм микровиа и 3/3 миллиметра следа/пространство.
1Скрытые дефекты
a.Микровидные пустоты: даже небольшие воздушные карманы (≥ 10% объема) ослабляют электрические соединения и увеличивают сопротивление, что приводит к потере сигнала в высокочастотных конструкциях.
b. Неправильное выравнивание слоев: сдвиг 0,05 мм между слоями в 12-слойной HDI-карте может нарушить соединения в плотных схемах (например, BGA с диаметром 0,4 мм).
c. Деламинирование: плохое ламинирование внутренних слоев (часто невидимое для поверхностных испытаний) вызывает проникновение влаги и тепловые сбои с течением времени.
2Последствия для промышленности
a.Медицинские устройства: Одинокая трещина в пейсмейкерном ПКБ может привести к отказу устройства и повреждению пациента.
b.Аэрокосмические системы: деламинация слоев в HDI-панелях авионики может не работать при тепловом напряжении на больших высотах.
c.5G-инфраструктура: отклонения импеданса от неисследованных следов вызывают отражение сигнала, уменьшая диапазон сети на 20-30%.
Стандарты МПК для испытаний HDI на голой доске
Соблюдение стандартов IPC обеспечивает постоянное качество на производстве HDI. Ниже приведены наиболее важные стандарты и их требования:
Стандарт МПК | Область фокусировки | Ключевые требования к ИПР |
---|---|---|
IPC-A-600 | Визуальная/механическая проверка | Минимальное кольцевое кольцо (≥ 0,1 мм для микровиа), расстояние между проводниками (≥ 50 мкм), однородность покрытия. |
IPC-6012 | Производительность/надежность | Сплавляемость (≥95% увлажнения), прочность медной кожуры (≥1,5 Н/мм), термоупорность (-55°C - 125°C в течение 100 циклов). |
IPC-2226 | Правила проектирования ИРВ | Соотношение микровиа (≤1:1), руководства по конструкции без ядра, требования к сборке для целостности сигнала. |
IPC-TM-650 | Методы испытаний | Процедуры анализа микросекции, теплового цикла и тестирования целостности. |
Различие классов:
Класс 1: Потребительская электроника (например, игрушки) с базовыми требованиями к надежности.
Класс 2: коммерческие устройства (например, смартфоны), требующие постоянной производительности.
Класс 3: Приложения высокой надежности (аэрокосмические, медицинские) с нулевой терпимостью к дефектам.
Стандартные методы испытаний для голых досок HDI
Стандартные испытания составляют основу контроля качества HDI, сосредоточиваясь на дефектах поверхности и базовой электрической целостности.
1Автоматизированная оптическая инспекция (AOI)
AOI использует камеры с высоким разрешением (510μm / пиксель) для сканирования поверхностей HDI, сравнивая изображения с файлами дизайна (Gerbers), чтобы обнаружить:
a.Дефекты поверхности: царапины, неправильное выравнивание паяльной маски, обнаруженная медь.
b.Проблемы с следами: Открытие, короткие шорты или истончение (≤ 70% от номинальной ширины).
c. Проблемы с подложками: отсутствие подложки, неправильный размер или окисление.
Сильные стороны AOI | Ограничения AOI |
---|---|
Быстрый (1 2 минуты на панель) | Не может обнаруживать внутренние дефекты (например, через пустоты). |
Без контакта (без риска повреждения) | Борьба с теневыми зонами (например, под BGA). |
Совместимость с большим объемом | Требует четких файлов дизайна для точного сравнения. |
Наилучшая практика: Использование 3D AOI для HDI-панель для измерения толщины сварной маски и обнаружения тонких вариаций поверхности (например, 5 мкм углублений в следах).
2Испытания летающих зондов.
Системы летающих зондов используют роботизированные зонды для проверки электрической непрерывности на HDI-панелях, проверяя:
a.Открывается (разбитые следы/посредством соединений).
b.Шорты (непреднамеренные соединения между сетями).
c. Отклонения сопротивления (≥ 10% выше проектных характеристик).
Идеально подходит для HDI, потому что:
a.Не требуется специальных фиксаторов (очень важно для прототипов или малого объема выпуска).
b. Зонды могут иметь доступ к узким пространствам (например, 0,2 мм испытательных точек между микровиями).
Сильные стороны летающих зондов | Ограничения летательных зондов |
---|---|
Гибкий (приспосабливается к изменениям конструкции) | Медленный (30-60 минут на доску для сложного HDI). |
Нет расходов на фиксированную стоимость | Ограничивается доступными точками испытаний (пропускает скрытые сети). |
Совет: комбинируйте с тестированием граничного сканирования (JTAG) для HDI-карточек с недоступными внутренними слоями, улучшая охват испытания на 40-50%.
3. Испытания сварной способности
HDI-панели с тонкими наклонами (≤0,3 мм) требуют точной сварки, чтобы избежать сбоев сборки.
a.Испытание погружения: погружение пробных проб в расплавленную сварку (245 °C ± 5 °C) для проверки влажности (обязательно ≥ 95% покрытия для класса 3).
b.Поверхностное сопротивление: измерение уровней окисления (≤ 0,5Ω/кв. для ENIG-окончаний) для обеспечения надежной сварки.
Поверхностная отделка | Продолжительность службы | Общие вопросы |
---|---|---|
ENIG | 12+ месяцев | Черная прокладка (коррозионный никель) из-за плохого покрытия. |
HASL | 6-9 месяцев | Неравномерное распределение сварки на мелких подушках. |
ОСП | 3-6 месяцев | Окисление в влажной среде. |
Усовершенствованные методы проверки скрытых дефектов
Стандартные испытания не обнаруживают 30-40% дефектов в HDI-панелях.
1Рентгеновская инспекция (AXI)
Рентгеновские системы проникают через HDI-панели, чтобы выявить скрытые дефекты, что делает их незаменимыми для:
a. Анализ микробов: обнаружение пустоты (≥ 5% объема), неполного покрытия или трещин через бочки.
b.Сравнение слоев: проверка регистрации между внутренними слоями (толерантность ±0,05 мм для класса 3).
c.BGA Pad Connections: Проверка сварных соединений под компонентами (критически важна для HDI-панелей с встроенными BGA).
Тип дефекта | Выявляется рентгеном? | Выявляется AOI? |
---|---|---|
Микровиальные пустоты | Да, да. | Нет, нет. |
Деламинирование внутреннего слоя | Да, да. | Нет, нет. |
Шорты для сварки BGA | Да, да. | Нет, нет. |
Очищение от следов (поверхности) | Нет, нет. | Да, да. |
Примечание к технологии: Рентгеновская томография (КТ) обеспечивает 3D-изображения HDI-панель, позволяя инженерам измерять толщину стенки и пробелы слоев с точностью ± 1 мкм.
2Микровиальные стресс-тесты
Микровиаторы являются самыми слабыми точками в HDI-панелях, склонными к сбоям при тепловых или механических нагрузках.
a.Проверка напряжения на соединениях (IST): применение тока к нагревающим микроводам (125 °C ± 5 °C) при мониторинге сопротивления. Увеличение > 5% указывает на трещину.
b.Термальный цикл: 500 циклов подвергают доски температуре от -40 до 125 °C, затем проверяют микровиа на наличие трещин с помощью микросекции.
Данные: Складываемые микроволы (3+ слоя) выпадают в 3 раза чаще, чем одноуровневые микроволы под тепловым напряжением.
3Экологические испытания
Планы HDI в суровых условиях (например, автомобильные подкапсулы, промышленные заводы) требуют дополнительной проверки:
a.Устойчивость к влаге: 85°C/85% RH в течение 1000 часов (IPC-TM-650 2.6.3.7) для испытания на рост проводящих анодных нитей (CAF) в проемах.
b.Механический удар: ускорение 50G в течение 11 мс (MIL-STD-883H) для имитации падений или вибрации.
c. Хранение при высокой температуре: 150°C в течение 1000 часов для проверки разложения материала.
Тип испытания | Критерии прохождения ИРВ | Стандартные критерии прохождения PCB |
---|---|---|
Тепловой цикл | < 5% изменение сопротивления в микровиях | <10% изменение сопротивления в проходных отверстиях |
Устойчивость к влаге | отсутствие роста CAF (через изоляцию ≥ 100MΩ) | отсутствие роста CAF (через изоляцию ≥10MΩ) |
Механический удар | Никаких трещин или через разделение | Никаких серьезных трещин |
Наилучшая практика тестирования HDI на голой доске
1. Проектирование для проверки (DFT)
При проектировании HDI необходимо включить элементы испытаний для упрощения проверки:
a. Добавить 0,2 мм испытательных точек на всех слоях сигнала (расположенных ≥ 0,5 мм друг от друга для доступа к зондам).
b.Включают фидуциалы (диаметр ≥1 мм) каждые 100 мм вдоль края доски для выравнивания AOI/рентгеновского излучения.
c. Использовать более крупные микровиа (≥ 80 мкм) в критических сетях для облегчения рентгеновской инспекции.
Пример: 12-слойная HDI-карта с DFT сокращает время испытаний на 30% и улучшает обнаружение дефектов на 25%.
2. Стратегия тестирования на уровне
Комбинировать методы покрытия всех типов дефектов:
a.Преламинирование: AOI на внутренних слоях для обнаружения следовых дефектов перед ламинированием.
b.После ламинирования: рентгеновское излучение для проверки выравнивания слоев и качества.
c. Электрический: летающий зонд + сканирование границ для непрерывности.
d.Надежность: Термический цикл + IST для проверки микровиации.
Результат: данный подход снижает уровень утечки (дефектов, достигающих клиентов) до < 0,1% для HDI-панелей класса 3.
3. Испытания по материалам
Материалы с высоким Tg (≥170°C) и низким Dk (≤3,0) используемые в HDI-панелях требуют специализированной проверки:
a.Tg Verification: Тепломеханический анализ (TMA) для подтверждения температуры перехода стекла (±5°C спецификации).
b. Испытание диэлектрической постоянной (Dk): Использование сетевого анализатора для обеспечения стабильности Dk (± 0,05) на частоте 1 ′ 40 GHz.
Сравнение методов тестирования: когда использовать каждый
Метод испытания | Лучшее для | Стоимость (на каждый питомник) | Скорость | Покрытие дефектов |
---|---|---|---|---|
AOI | Дефекты поверхности, проблемы с паяльной маской | $0.50$100 | Быстро (1 минута) | 30~40% потенциальных дефектов |
Летающий зонд | Электрическая непрерывность, открытая/короткие штаны | $2.00$5.00 | Медленно (30 мин) | 50~60% потенциальных дефектов |
Рентген (2D) | Пустоты микроводов, выравнивание слоев | $3.00$7.00 | Средний (5 мин) | 70~80% потенциальных дефектов |
Рентген (КТ) | 3D с помощью анализа, деламинирования внутреннего слоя | 10 долларов 20 долларов.00 | Медленно (15 мин.) | 90-95% потенциальных дефектов |
ИСТ | Надежность микровиа в условиях стресса | 5$ - 10$00 | Медленно (2 часа) | Сфокусировано на неудачах |
Частые вопросы
Вопрос: Как часто следует проводить рентгеновскую инспекцию на HDI-панелях?
Ответ: 100% рентгеновская инспекция рекомендуется для HDI-панелей класса 3 (аэрокосмическая, медицинская).микровенные стеки).
Вопрос: Могут ли испытания летающих зондов заменить испытания в схеме (ICT) для HDI-пакетов?
Ответ: Да, для небольших объемов. ИКТ требует пользовательских фиксировки (стоимость $ 5,000 ¢ $ 15,000), которые непрактичны для прототипов, в то время как летающие зонды системы адаптируются к HDI ¢ тонкие особенности без фиксировки.
Вопрос: Какой самый распространенный скрытый дефект в HDI-картах?
Ответ: микровирусные пустоты, часто вызванные неполным покрытием. рентгеновская инспекция обнаруживает 95% из них, в то время как стандартные тесты пропускают 80%.
Вопрос: Как я проверяю импеданс в HDI-картах?
A: Использовать рефлектометр временного домена (TDR) для измерения импеданса (50Ω ± 5% для радиочастотных следов) на панелях проб. Сочетать с 3D-ЭМ-симуляцией во время проектирования для прогнозирования отклонений.
Вопрос: Каковы затраты, связанные с отказом от расширенного тестирования?
Ответ: Уровень сбоев на поле увеличивается с <0,1% до 5~10%, что приводит к претензиям на гарантию и ущербу репутации.
Заключение
Испытания HDI босой доски требуют стратегического сочетания стандартных и передовых методов для решения уникальных проблем микровиа, мелких следов и плотных слоев.включающая DFT, и используя такие инструменты, как рентгеновская инспекция и ИСТ, производители могут гарантировать, что их HDI-карты отвечают требованиям надежности даже для самых критических приложений.
Инвестиции в тщательное тестирование приносят свои плоды: меньше переработки, меньше сбоев на поле и больше доверия клиентов.Поскольку технология HDI продолжает продвигаться вперед, с меньшими проходами и большим количеством слоев, строгое тестирование останется краеугольным камнем обеспечения качества в высокопроизводительной электронике..
Отправьте запрос непосредственно нам