HDI 품질 및 수용 요구 사항

마이크로비아의 작은 크기 특성은 수용 기준을 정의하기 어렵게 만듭니다. 대부분의 HDI 품질 및 수용 요구 사항은 여전히 OEM에서 정의하고 있습니다. IPC는 IPC-6012의 일부로 IPC-6016을 가지고 있으며, 이는 일반적인 자격 및 성능 사양(6010 시리즈)입니다. 이 사양들은 HDI 빌드업 레이어만을 다루며 코어는 자체 IPC 사양으로 다룹니다.

고밀도 인터커넥트(HDI) 구조물에 대한 자격 및 성능 사양 IPC-6016

IPC-6016: 이 문서에는 IPC-6011, 일반 PWB 자격 및 성능 사양과 같은 다른 IPC 문서에서 이미 다루지 않은 고밀도 기판에 대한 일반 사양이 포함되어 있습니다. HDI 레이어의 수용 기준은 다음과 같은 슬래시 시트 범주로 구성됩니다:

A. 칩 캐리어

B. 휴대용

C. 고성능

High-Speed PCB Design

Simple solutions to high-speed design challenges.

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D. 열악한 환경

E. 휴대 가능

수용 요구 사항은 다음 12가지 구체적인 사양으로 나뉩니다:

• 제3.1절: 일반
• 제3.2절: 재료
• 제3.3절: 시각 검사
• 제3.4절: 치수 요구 사항
• 제3.5절: 도체 정의
• 제3.6절: 구조적 무결성
• 제3.7절: 기타 시험
• 제3.8절: 솔더 마스크
• 제3.9절: 전기적 특성
• 제3.10절: 환경 요구 사항
• 제3.11절: 특별 요구 사항
• 제3.12절: 수리

품질 관리

마이크로비아는 시각적으로 검사하기 거의 불가능하며 단면을 살펴보기도 매우 어렵습니다. 이는 적절한 제작을 검증하기 위해 더 간접적인 접근 방식이 필요함을 의미합니다. 그림 1 a-d에서 볼 수 있는 적절한 마이크로비아는 그림 2a-d에서 볼 수 있는 결함이 있는 마이크로비아와 구별될 수 있습니다. IPC의 PCQRR 프로그램과 같은 "테스트 쿠폰"에 사용될 때 이러한 비아를 단면으로 살펴보기가 가장 쉽습니다. 이 쿠폰들은 IPC-9151에서 사용되는 것과 동일하며, 통계적으로 측정된 비아 체인 저항과 가속화된 열 사이클링 테스트(HATS)와 관련이 있습니다. [1] 품질 좋은 마이크로비아 생산의 기준은 백만 개의 마이크로비아 당 50개 이하의 결함 마이크로비아와 데이지 체인 켈빈 저항 쿠폰의 표준 편차 공분산이 5%를 넘지 않는 것입니다.

Best in Class Interactive Routing

Reduce manual routing time for even the most complex projects.

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그림 1. 잘 제작된 맹목적이고 매장된 비아의 예; a. 8-레이어 맹목-매장 비아; b. 6-레이어 맹목-매장 비아; c. L-1에서 L-2 & L-3으로 건너뛴 맹목 비아; d. 솔더 마스크로 채워진 적절한 맹목 비아.  

그림 2. 거부되어야 할 부적절하게 형성된 맹목 비아.

레이저 드릴링 품질

레이저 드릴링으로 제작된 마이크로비아의 품질은 마이크로비아의 실패 모드의 특성을 보여줍니다. 그림 3은 레이저 마이크로비아의 일곱 가지 주요 품질 기준과 품질 기준 사양, 측정 방법, 샘플 크기 및 제어 한계를 보여줍니다.

그림 3. 레이저로 드릴링된 마이크로비아의 일곱 가지 주요 품질 기준

Layer Stackup Design

Reduce noise and improve signal timing, even on the most complex boards.

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공급업체 자격

HDI 제조업체를 선택하는 것은 매우 어려울 수 있습니다. PCB 제조업체의 HDI 능력을 발검하는 한 가지 방법은 새로운 IPC-9151 능력 벤치마킹 패널입니다. 이 표준화된 다층 패널은 그림 4에서 볼 수 있습니다. 2, 4, 6, 10, 12, 18, 24, 36층 구조로 제공되며, 고밀도 및 저밀도 설계 규칙, 5가지 두께(PCB 및 백플레인용), 그리고 18” x 24”의 큰 패널 크기로 다양한 트레이스와 공간 및 맹물림 및 매립 비아 구조를 포함합니다. IPC 위원회는 기판을 위한 다른 새로운 벤치마킹 패널을 계획하고 있습니다.

맹물림 비아는 선택 사항이지만, 제조업체의 HDI 능력에 대한 중요한 데이터를 제공합니다. 세부 사항, 아트워크 및 샘플 보고서는 IPC 9151 웹사이트에서 확인할 수 있습니다.

그림 4. IPC 프로그램에서의 전형적인 PCQR2 패널

다른 옵션으로는 생산 보드를 제작하고 테스트하는 것이 있습니다. 이 방법은 편리하지만 대부분의 경우 통계적으로 유의미하지 않은 결과를 초래합니다. 즉; 평가된 샘플이 너무 적어 통계적으로 유의미한 해석을 제공하기에 충분하지 않습니다. 측정된 성능은 샘플을 손으로 고르는 결과일 수 있으며, 능력 범위를 통계적으로 정확하게 커버하지 못할 수 있습니다.

시험 차량은 자격을 부여하기 위해 많이 사용되며 이는 매우 정확할 수 있습니다. 이것은 또한 신뢰성을 확립할 수 있는 방법입니다. 나중에 시험 차량과 신뢰성 테스트 결과에 대해 논의할 섹션이 있습니다.

자격 쿠폰

이를 수행하는 데 알고 있는 최고의 도구는 여러분이 사용할 수 있는 많은 파라메트릭 분석 및 특성화 쿠폰입니다. 이것들은 품질 평가 과정의 일부입니다. 이러한 과정은 신뢰성 평가, 최종 제품 평가, 작업 중 제품 평가 및 공정 매개변수 평가를 포함합니다. 다음은 5가지 쿠폰 시스템이며, 그 중 4가지는 그림 5에서 볼 수 있습니다:

• IPC-2221 부록 A, D-쿠폰
• 도체 분석 기술 (CAT^™)
• 인쇄 회로 품질 및 상대적 신뢰성 (PCQR2) (그림 4)
• 고속 열 충격 (HATS^™)
• 인터커넥트 스트레스 테스트 IST^™)

그림 5. 다섯 개의 자격 시험 쿠폰 시스템 중 네 개; a. IPC D-쿠폰; b. 패널용 CAT의 쿠폰; c. CAT의 다양한 HATS 시험 쿠폰; d. 인터커넥트 스트레스 테스트(IST) 쿠폰.

가속 신뢰성 테스트 쿠폰

신뢰성 테스트 차량에서 일반적으로 사용되는 세 가지 쿠폰 방법은 다음과 같습니다:

• 가속 열 사이클링(ATC)
• 고도로 가속된 열 충격(HATS)
• 인터커넥트 스트레스 테스트(IST)

열 사이클링 테스트

테스트 쿠폰을 사용한 가속 신뢰성 테스트는 PCB가 등장한 이래로 오래되었습니다. 원리는 작은 공간에 많은 수의 구멍을 밀집시키고 이들을 체인으로 연결하는 것이며, 이 때문에 '데이지 체인'이라는 이름이 붙었습니다. 그림 6에 나와 있는 테스트 보드는 HDI 데이지 체인 테스트 차량의 전형적인 예입니다. 이 보드는 다양한 테스트 기준을 위한 여러 가지 테스트 구조를 포함하고 있습니다. 대부분의 공간은 HDI 블라인드-비아 데이지 체인(BLOCK A, B, C, E, 및 F)과 TH 데이지 체인(BLOCK D)으로 차지됩니다. 표 1은 테스트 블록과 자격 기준에 대한 요약을 보여줍니다. 그림 7은 노트북 컴퓨터와 네트워킹 카드와 같은 기술 집약적인 제품의 자격을 위한 전형적인 예입니다.

그림 6. 전형적인 HDI 자격/신뢰성 테스트 차량.

신뢰성 테스트를 위해 많은 쿠폰 시스템이 사용됩니다. 이러한 시스템은 테스트 차량에 통합되어 제작된 후 다양한 조건과 스트레스를 받고 성능을 평가하기 위해 검사됩니다. IPC는 IPC-2221 표준의 부록 A에서 "D-쿠폰"이라는 새로운 세대의 테스트 쿠폰을 제공했습니다. 4선식 켈빈 저항 테스트의 테스트 기준은 IPC-TM-650, 방법 2.6.27A에 제공됩니다. 열 충격은 IPC-TM-650, 방법 2.6.7.2에 따릅니다.

이 테스트는 쿠폰이 SMT 대류 리플로우 조립 오븐을 통과한 후 최소 6회 이상, 두 가지 다른 리플로우 프로필(230OC 또는 260OC)을 사용하여 진행되며, 측정된 고저항이나 오픈이 감지되지 않습니다.

표 1. HDI 테스트 차량을 위한 테스트 기준.

그림 7. 더 높은 신뢰성을 요구하는 컴퓨터 및 통신 제품을 위한 전형적인 산업 테스트 차량.