Yêu cầu về Chất lượng và Tính chấp nhận của HDI

Bản chất nhỏ bé của microvias khiến tiêu chí chấp nhận trở nên khó định rõ. Hầu hết các yêu cầu về Chất lượng và Chấp nhận HDI vẫn do OEM định nghĩa. IPC có IPC-6016 là một phần của IPC-6012, TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG VÀ HIỆU SUẤT TỔNG QUÁT (SERIES 6010). Những tiêu chuẩn này chỉ bao gồm các lớp HDI được xây dựng thêm và không bao gồm lõi, được các tiêu chuẩn IPC riêng của chúng bao phủ.

Tiêu chuẩn Chất lượng và Hiệu suất cho Cấu trúc Kết nối Mật độ Cao (HDI) IPC-6016

IPC-6016: Tài liệu này chứa các thông số kỹ thuật chung cho các substrat mật độ cao chưa được bao gồm bởi các tài liệu IPC khác, như IPC-6011, tiêu chuẩn chất lượng và hiệu suất PWB tổng quát. Tiêu chí chấp nhận của các lớp HDI được tổ chức thành các danh mục slash sheet:

A. Chip Carrier

B. Hand Held

C. Hiệu suất Cao

High-Speed PCB Design

Simple solutions to high-speed design challenges.

Learn More

D. Môi trường Khắc nghiệt

E. Di động

Các yêu cầu chấp nhận được chia thành 12 thông số kỹ thuật cụ thể này:

• Mục 3.1: Tổng quan
• Mục 3.2: Vật liệu
• Mục 3.3: Kiểm tra bằng mắt
• Mục 3.4: Yêu cầu về kích thước
• Mục 3.5: Định nghĩa dẫn điện
• Mục 3.6: Tính chất cấu trúc
• Mục 3.7: Các thử nghiệm khác
• Mục 3.8: Lớp chống hàn
• Mục 3.9: Tính chất điện
• Mục 3.10: Yêu cầu về môi trường
• Mục 3.11: Yêu cầu đặc biệt
• Mục 3.12: Sửa chữa

Quản lý Chất lượng

Microvias gần như không thể kiểm tra bằng mắt thường và cực kỳ khó để cắt ngang. Điều này đòi hỏi một phương pháp gián tiếp để xác minh việc chế tạo đúng cách. Microvias đúng cách, như được thấy trong Hình 1 a-d, có thể được phân biệt với microvias bị lỗi, như được thấy trong Hình 2a-d. Việc cắt ngang các vias này dễ dàng nhất khi chúng được sử dụng trong một "phiếu kiểm tra" như chương trình PCQRR của IPC. Những phiếu này giống như được sử dụng trong IPC-9151 và tương quan với sự đo lường thống kê về điện trở chuỗi vias và các bài kiểm tra chu kỳ nhiệt độ tăng tốc (HATS). [1] Tiêu chí cho việc sản xuất microvia chất lượng là không quá 50 microvia bị lỗi trên mỗi triệu microvias và một độ lệch chuẩn của các phiếu điện trở Kelvin chuỗi daisy không quá 5%.

Best in Class Interactive Routing

Reduce manual routing time for even the most complex projects.

Learn More

HÌNH 1. Ví dụ về vias mù và vias chôn được chế tạo tốt; a. Vias mù-chôn 8 lớp; b. Vias mù-chôn 6 lớp; c. Vias mù bỏ qua từ L-1 đến L-2 & L-3; d. Vias mù đúng cách được lấp đầy bằng solder-mask.  

HÌNH 2. Vias mù được hình thành không đúng cách và nên bị từ chối.

Chất Lượng Khoan Bằng Laser

Chất lượng khoan laser của microvias minh họa bản chất của các chế độ hỏng hóc trong microvias. Hình 3 cho thấy bảy tiêu chí chất lượng chính cho microvias bằng laser, cùng với tiêu chuẩn tiêu chí chất lượng, phương pháp đo lường, kích thước mẫu và giới hạn kiểm soát.

HÌNH 3. Bảy tiêu chí chất lượng chính cho microvias khoan bằng laser

Layer Stackup Design

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

Learn More

Đánh giá Nhà Cung Cấp

Việc chọn một nhà sản xuất HDI có thể rất thách thức. Một cách để khám phá khả năng HDI của các nhà sản xuất PCB là Bảng Đánh Giá Năng Lực mới IPC-9151. Bảng đa lớp tiêu chuẩn này có thể được thấy trong Hình 4. Nó được cung cấp trong các cấu trúc 2, 4, 6, 10, 12, 18, 24 và 36 lớp với quy tắc thiết kế mật độ cao và thấp, 5 độ dày (cho PCB và backplanes), và trong kích thước bảng lớn 18” x 24” với các dấu vết và khoảng cách khác nhau và cấu trúc via mù và chôn. Ủy ban IPC đang lên kế hoạch cho các Bảng Đánh Giá mới khác cho các vật liệu nền.

Các via mù là tùy chọn, nhưng cung cấp dữ liệu đáng kể về khả năng HDI của nhà sản xuất. Chi tiết, hình vẽ, và một báo cáo mẫu có sẵn trên Trang Web IPC 9151.

HÌNH 4. Một bảng PCQR2 điển hình từ Chương trình IPC

Các lựa chọn khác bao gồm việc sản xuất các bảng mạch và tiến hành kiểm tra. Mặc dù phương pháp này tiện lợi, nhưng hầu hết các trường hợp đều cho kết quả không có ý nghĩa thống kê, tức là; quá ít mẫu được đánh giá để cung cấp kết quả có ý nghĩa thống kê đáng tin cậy. Hiệu suất đo lường có thể là kết quả của việc chọn lọc mẫu thủ công và không chính xác về mặt thống kê trong việc bao quát một phạm vi các khả năng.

Phương tiện kiểm tra thường được sử dụng cho việc xác nhận và điều này có thể rất chính xác. Đây cũng là cách thiết lập độ tin cậy. Các phần sau sẽ thảo luận về phương tiện kiểm tra và kết quả kiểm tra độ tin cậy

Phiếu Xác Nhận

Công cụ tốt nhất mà tôi biết để thực hiện điều này là nhiều phiếu phân tích tham số và đặc tính có sẵn cho bạn. Đây là một phần của quá trình đánh giá chất lượng. Những quy trình này bao gồm đánh giá độ tin cậy, đánh giá sản phẩm cuối cùng, đánh giá sản phẩm đang trong quá trình sản xuất, và đánh giá tham số quy trình. Dưới đây là năm hệ thống phiếu, bốn trong số đó được thấy trong Hình 5:

• Phụ lục A IPC-2221, D-Coupon
• Công nghệ Phân tích Dẫn (CAT^™)
• Chất lượng Mạch In và Độ Tin cậy Tương đối (PCQR2) (Hình 4)
• Giật Nhiệt Cực Nhanh (HATS^™)
• Kiểm Tra Áp Lực Kết Nối IST^™)

HÌNH 5. Bốn trong số năm hệ thống phiếu thử nghiệm đủ điều kiện; a. Phiếu D của IPC; b. Phiếu của CAT cho các tấm mạch; c. Các phiếu thử nghiệm HATS khác nhau của CAT; d. Phiếu thử nghiệm Ứng suất Kết nối (IST).

Phiếu Thử Nghiệm Độ Tin Cậy Tăng Tốc

Ba phương pháp phiếu thường được sử dụng trong các phương tiện thử nghiệm độ tin cậy:

• Chu kỳ Nhiệt Độ Tăng Tốc (ATC)
• Shock Nhiệt Độ Cực Kỳ Tăng Tốc (HATS)
• Thử nghiệm Ứng suất Kết nối (IST)

Thử nghiệm Chu kỳ Nhiệt Độ

Thử nghiệm độ tin cậy tăng tốc sử dụng phiếu thử nghiệm đã tồn tại ngang bằng với tuổi đời của PCB. Nguyên tắc là tập trung một số lượng lớn lỗ vào một không gian nhỏ và kết nối chúng thành một chuỗi, do đó có tên là ‘daisy-chain’. Bảng mạch được minh họa trong Hình 6 là điển hình của một phương tiện thử nghiệm daisy-chain HDI. Bảng này chứa một số cấu trúc thử nghiệm khác nhau cho các tiêu chí thử nghiệm. Phần lớn không gian được chiếm bởi các chuỗi daisy-chain HDI mù (KHỐI A, B, C, E, và F) và chuỗi daisy TH (KHỐI D). Bảng 1 cho thấy một bản tóm tắt các khối thử nghiệm và tiêu chí của chúng cho việc đủ điều kiện. Hình 7 là điển hình cho việc đủ điều kiện của các sản phẩm công nghệ cao với khối lượng lớn như máy tính xách tay và thẻ mạng.

HÌNH 6. Xe thử nghiệm độ tin cậy/tính năng HDI điển hình.

Nhiều hệ thống coupon được sử dụng cho việc thử nghiệm độ tin cậy. Chúng được tích hợp vào các xe thử nghiệm, sau đó được chế tạo và chịu các điều kiện và áp lực khác nhau rồi được đánh giá về hiệu suất. IPC đã cung cấp một thế hệ mới của coupon thử nghiệm, “D-Coupons” từ Phụ lục A trong tiêu chuẩn IPC-2221. Tiêu chí thử nghiệm cho bài thử nghiệm điện trở Kelvin 4 dây được cung cấp trong IPC-TM-650, Phương pháp 2.6.27A. Sốc nhiệt tuân theo IPC-TM-650, Phương pháp 2.6.7.2.

Các bài thử nghiệm này được thực hiện sau khi các coupon được đưa qua lò hồi lưu SMT với ít nhất 6 lần sử dụng một trong hai hồ sơ hồi lưu khác nhau (230OC hoặc 260OC) mà không phát hiện ra điện trở cao hoặc mạch hở nào.

BẢNG 1. Tiêu chí thử nghiệm cho xe thử nghiệm HDI.

HÌNH 7. Xe thử nghiệm tiêu chuẩn ngành cho các sản phẩm máy tính và viễn thông độ tin cậy cao.