Требования к качеству и приемлемости HDI

Сама природа микровиас из-за их малого размера делает критерии приемлемости сложными для определения. Большинство требований к качеству и приемлемости HDI все еще определяются OEM. IPC имеет IPC-6016 как часть IPC-6012, общие КВАЛИФИКАЦИОННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ (СЕРИЯ 6010). Эти спецификации охватывают только слои HDI и не касаются основы, которая покрывается собственными спецификациями IPC.

Квалификационные и технические требования IPC-6016 для структур высокой плотности соединений (HDI)

IPC-6016: Этот документ содержит общие спецификации для высокоплотных подложек, которые не охвачены другими документами IPC, такими как IPC-6011, общие квалификационные и технические требования к печатным платам. Критерии приемлемости слоев HDI организованы в категории с дополнительными обозначениями:

A. Носитель чипа

B. Карманные

C. Высокопроизводительные

High-Speed PCB Design

Simple solutions to high-speed design challenges.

Learn More

D. Экстремальные условия

E. Портативные

Требования к приемлемости разделены на эти 12 конкретных спецификаций:

• Раздел 3.1: Общие положения
• Раздел 3.2: Материалы
• Раздел 3.3: Визуальный осмотр
• Раздел 3.4: Размерные требования
• Раздел 3.5: Определение проводников
• Раздел 3.6: Структурная целостность
• Раздел 3.7: Другие испытания
• Раздел 3.8: Маска пайки
• Раздел 3.9: Электрические свойства
• Раздел 3.10: Экологические требования
• Раздел 3.11: Специальные требования
• Раздел 3.12: Ремонт

Контроль качества

Микровиа практически невозможно осмотреть визуально и крайне сложно проанализировать методом поперечного сечения. Это требует более косвенного подхода к проверке их правильного изготовления. Правильно выполненные микровиа, как показано на Рисунке 1 a-d, можно отличить от дефектных микровиа, представленных на Рисунке 2a-d. Проще всего произвести разрез этих виа, когда они используются в "тестовом образце", таком как программа PCQRR от IPC. Эти образцы такие же, как используемые в IPC-9151 и соответствуют статистически измеренному сопротивлению цепочки виа и ускоренным термоциклическим испытаниям (HATS). [1] Критерии качества производства микровиа - не более 50 дефектных микровиа на миллион микровиа и ковариация стандартных отклонений сопротивлений цепочек Кельвина образцов 5%.

Best in Class Interactive Routing

Reduce manual routing time for even the most complex projects.

Learn More

РИСУНОК 1. Пример хорошо изготовленных слепых и закрытых виа; a. 8-слойные слепые закрытые виа; b. 6-слойные слепые закрытые виа; c. Пропущенное слепое виа от L-1 до L-2 & L-3; d. Правильное слепое виа, заполненное паяльной маской.  

РИСУНОК 2. Неправильно сформированные слепые виа, которые следует отклонить.

Качество лазерного сверления

Качество лазерного сверления микровиас иллюстрирует характер неисправностей в микровиас. На рисунке 3 показаны семь основных критериев качества для лазерных микровиас, вместе с критериями качества, методами измерения, размером выборки и контрольным пределом.

РИСУНОК 3. Семь основных критериев качества для лазерно-сверленных микровиас

Layer Stackup Design

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

Learn More

Квалификация поставщика

Выбор производителя HDI может быть очень сложной задачей. Один из способов узнать о возможностях HDI производителей печатных плат - это новая панель для сравнения возможностей IPC-9151. Эта стандартизированная многослойная панель представлена на рисунке 4. Она предоставляется в структурах из 2, 4, 6, 10, 12, 18, 24 и 36 слоев с высокими и низкими правилами дизайна плотности, 5 толщинами (для печатных плат и бэкплейнов) и в большом размере панели 18” x 24” с различными следами и пространствами и структурами виас скрытых и зарытых. Комитет IPC планирует другие новые панели для сравнения возможностей для субстратов.

Скрытые виас являются необязательными, но предоставляют значительные данные о возможностях HDI производителя. Детали, изображения и образец отчета доступны на веб-сайте IPC 9151.

РИСУНОК 4. Типичная панель PCQR2 из программы IPC

Другие варианты включают изготовление производственных плат и их тестирование. Хотя этот метод удобен, в большинстве случаев это приводит к статистически незначимым результатам, то есть оценивается слишком мало образцов, чтобы обеспечить статистически значимую интерпретацию. Измеренная производительность может быть результатом отбора образцов вручную и не быть статистически точной для охвата диапазона возможностей.

Тестовые образцы часто используются для квалификации, и это может быть очень точно. Также это способ установления надежности. В последующих разделах будут обсуждаться тестовые образцы и результаты испытаний на надежность

Купоны квалификации

Лучшие инструменты, которые я знаю для этого, - это множество доступных вам купонов для параметрического анализа и характеристики. Они являются частью процесса оценки качества. Эти процессы охватывают оценки надежности, оценки готовой продукции, оценки продукции в процессе работы и оценки параметров процесса. Вот пять систем купонов, четыре из которых представлены на рисунке 5:

• Приложение A к IPC-2221, D-купон
• Технология анализа проводников (CAT^™)
• Качество печатных плат и относительная надежность (PCQR2) (Рисунок 4)
• Высокоускоренный термический шок (HATS^™)
• Испытание на напряжение межсоединений (IST^™)

РИСУНОК 5. Четыре из пяти систем испытательных купонов для квалификации; a. Купон IPC D; b. Купоны CAT для панелей; c. Различные испытательные купоны CAT HATS; d. Купон для испытания напряжения межсоединений (IST).

Купоны для ускоренного испытания надежности

Обычно используются три метода купонов в испытательных устройствах для проверки надежности:

• Ускоренный термоциклический испытания (ATC)
• Высокоускоренное термическое шокирование (HATS)
• Испытание на напряжение межсоединений (IST)

Испытания термоциклированием

Использование купонов для ускоренного испытания надежности существует столько же, сколько и печатные платы. Принцип заключается в том, чтобы разместить большое количество отверстий на маленьком пространстве и соединить их в цепь, отсюда и название «цепочка маргариток». Плата для испытаний, изображенная на рисунке 6, является типичной для испытательного устройства с HDI-цепочкой маргариток. Эта плата содержит ряд различных тестовых структур для различных критериев испытаний. Большая часть пространства занята цепочками маргариток с HDI слепыми переходами (БЛОК A, B, C, E и F) и цепочкой маргариток с сквозными отверстиями (БЛОК D). В таблице 1 представлены краткие сведения о блоках испытаний и их критериях для квалификации. Рисунок 7 типичен для квалификации продуктов с высоким объемом и интенсивным использованием технологий, таких как ноутбуки и сетевые карты.

РИСУНОК 6. Типичное испытательное устройство для квалификации/надежности HDI.

Для испытаний на надежность используются множество систем купонов. Они включаются в испытательные устройства, которые затем изготавливаются и подвергаются различным условиям и нагрузкам, после чего оценивается их производительность. IPC предоставила новое поколение тестовых купонов, "D-купоны" из Приложения А в стандарте IPC-2221. Критерии испытаний для 4-проводного теста сопротивления Кельвина приведены в IPC-TM-650, Метод 2.6.27A. Термический шок соответствует IPC-TM-650, Метод 2.6.7.2.

Эти тесты проводятся после того, как купоны проходят через печь конвекционной пайки SMT минимум 6 раз, используя один из двух различных профилей пайки (230ОС или 260ОС) без обнаружения высоких сопротивлений или разрывов.

ТАБЛИЦА 1. Критерии испытаний для испытательного устройства HDI.

РИСУНОК 7. Типичное испытательное устройство промышленности для продуктов компьютерной и телекоммуникационной техники высокой надежности.