HDI Çıplak Kart Testi: Kalite ve Güvenilirliği Sağlamak için Standart ve Gelişmiş Yöntemler

Yüksek yoğunluklu bağlantı (HDI) çıplak paneller, modern elektroniklerin omurgasıdır ve 5G cihazlarında, tıbbi implantlarda ve havacılık sistemlerinde bulunan kompakt, yüksek performanslı tasarımları mümkün kılar.Standart PCB'lerin aksine, HDI kartları, güvenilirliği sağlamak için sıkı test gerektiren mikrovyalara (≤150μm), ince tonlama izlerine (≤50μm) ve yoğun katman yığınlarına sahiptir.Bir HDI kartında gizli bir kusur bile sinyal arızasına neden olabilir., termal stres veya tam cihaz arızası, kapsamlı testin müzakere edilemez hale gelmesini sağlar.

Bu kılavuz, HDI çıplak kart kalitesini doğrulamak için gerekli olan hem standart hem de gelişmiş kritik test yöntemlerini özetler.ve X-ışını ve mikrovia analizi gibi gelişmiş araçlar, montajdan önce kusurları tespit etmek için bir yol haritası sağlar.Bu uygulamalar, sıkı endüstri gereksinimlerini karşılamanıza ve güvenilir ürünler sunmanıza yardımcı olacaktır..

Önemli Önemli Noktalar
1.HDI benzersizliği: Mikrovialar, ince izler ve yoğun katmanlar, HDI kartlarını standart testlerin gözden kaçırabileceği gizli kusurlara (örneğin boşluklar, katman hizalamaları yoluyla) daha duyarlı hale getirir.
2.IPC Standartları: IPC-A-600 (görsel), IPC-6012 (performans) ve IPC-2226 (tasarım) ile uyumluluk, özellikle Sınıf 3 uygulamalarında (havacılık, tıbbi) güvenilir HDI tabloları için zorunludur.
3Test katmanları: Tüm potansiyel kusurları kapsayacak şekilde yüzey testlerini (AOI) iç kontrollerle (X-ışını) ve elektrikli doğrulama ile (uçan prob) birleştirin.
4Gelişmiş Metotlar: Çok katmanlı HDI tasarımlarında gizli sorunları tespit etmek için X-ışını incelemesi ve mikrovia stres testi kritik önem taşır.
5Maliyet vs. Kalite: Kapsamlı testlere yatırım yapmak, saha hatalarını %60~70% azaltır ve daha düşük yeniden işleme ve garanti talepleri ile başlangıç maliyetlerini telafi eder.

Neden HDI Çıplak Tahta Testleri Önemli?
HDI panelleri, 0.1mm mikro çubuklar ve 3/3 mil iz/meydan gibi özelliklerle PCB imalatının sınırlarını zorlar.

1. Gizli Kusurlar
a. Mikrovya Boşlukları: Küçük hava cepleri bile (doldurumun %10'u) elektrik bağlantılarını zayıflatır ve direnci arttırır, bu da yüksek frekanslı tasarımlarda sinyal kaybına yol açar.
b. Katman yanlış hizalandırılması: 12 katmanlı HDI kartındaki katmanlar arasında 0,05 mm'lik bir kayma yoğun devrelerde bağlantıları kırabilir (örneğin, 0,4 mm pitch BGA'lar).
c. Delaminasyon: İç katmanlarda (sıklıkla yüzey testleri için görünmez) zayıf laminasyon, nemin içeri girmesine ve zamanla termal arızalara neden olur.

2Endüstri Sonuçları
a.Tıbbi cihazlar: Bir kalp hızlandırıcı PCB'de tek bir çatlak, cihazın arızasına ve hastanın zarar görmesine neden olabilir.
b. Havacılık ve Uzay Sistemleri: Aviyonik HDI panellerinde katman delaminasyonu yüksek irtifalarda termal stres altında başarısız olabilir.
c.5G Altyapısı: Test edilmemiş izlerden gelen impedans sapmaları sinyal yansımasına neden olur ve ağ menzilini %20-30 azaltır.

HDI çıplak kart testleri için IPC standartları
IPC standartlarına uymak, HDI üretiminde tutarlı kaliteyi sağlar. Aşağıda en kritik standartlar ve gereksinimleri bulunmaktadır:

Sınıf ayrımları:

Sınıf 1: Temel güvenilirlik gereksinimlerine sahip tüketici elektroniği (örneğin, oyuncaklar).
Sınıf 2: Sürekli performans gerektiren ticari cihazlar (örneğin akıllı telefonlar).
Sınıf 3: Kusurlar için sıfır toleranslı yüksek güvenilirlik uygulamaları (havacılık, tıbbi).

HDI çıplak levhalar için standart test yöntemleri
Standart testler, yüzey kusurlarına ve temel elektrik bütünlüğüne odaklanan HDI kalite kontrolünün temelini oluşturur.
1Otomatik Optik Denetim (AOI)
AOI, HDI yüzeylerini taramak için yüksek çözünürlüklü kameralar (5 ′′ 10 μm / piksel) kullanır ve görüntüleri tasarım dosyalarıyla karşılaştırarak:

a.Yüzey kusurları: Çizikler, lehim maskesinin yanlış hizalandırılması, açığa çıkan bakır.
b. İzleme sorunları: Açılır, kısa veya incelenir (normal genişliğin %70'i).
c.Pad sorunları: Eksik bantlar, yanlış boyut veya oksidasyon.

En iyi uygulama: Lehim maskesinin kalınlığını ölçmek ve ince yüzey değişikliklerini tespit etmek için HDI panellerinde 3 boyutlu AOI kullanın (örneğin, izlerde 5μm derinlikler).

2Uçan Sonda Testleri.
Uçan sonda sistemleri, HDI panellerinde elektrik sürekliliğini doğrulamak için robot sondalar kullanır ve şunları kontrol eder:

a.Açılır (kırık izler/bağlantılar yoluyla).
b.Kısayollar (netler arasındaki istenmeyen bağlantılar).
c. Direnç sapmaları (tasarım özelliklerinden% ≥10 daha fazla).

HDI tabloları için idealdir çünkü:

a.Kustom armatürlere gerek yoktur (prototipler veya düşük hacimli sürümler için kritik).
b.Sondlar sıkı boşluklara erişebilir (örneğin, mikrovialar arasındaki 0.2 mm test noktaları).

İpucu: Erişilemez iç katmanları olan HDI paneller için sınır tarama testi (JTAG) ile birleştirilerek test kapsamını %40-50 arttırın.

3. Solderability Test
HDI levhaları ince tonlama (≤0.3 mm) ile montaj arızalarından kaçınmak için hassas kaynaklılık gerektirir. Testler şunları içerir:

a.Dip Test: Islak lehimleme kontrol etmek için örneği erimiş lehimle (245 °C ± 5 °C) batırmak (sınıf 3 için ≥95% kapsama gereklidir).
b.Yüzey Direnci: Güvenilir lehimlemeyi sağlamak için oksidasyon seviyelerini ölçmek (ENIG bitirme için ≤ 0,5Ω/sq).

Gizli kusurları tespit etmek için gelişmiş test yöntemleri
Standart testler HDI panellerinde hataların %30-40'ını kaçırır. İç özellikleri incelemek için gelişmiş yöntemlere ihtiyaç vardır.

1Röntgen Denetimi (AXI)
X-ışını sistemleri HDI tablolarına gizlenmiş kusurları ortaya çıkarmak için nüfuz eder.

a. Mikrovya Analizi: Boşlukların (hacimden% ≥ 5), eksik kaplamaların veya fıçılardaki çatlakların tespit edilmesi.
b.Katman hizalanması: İç katmanlar arasında kayıtların doğrulanması (sınıf 3 için tolerans ±0,05 mm).
c. BGA Pad Bağlantıları: Bileşenlerin altındaki lehim eklemlerini kontrol etmek (BGA'ların yerleştirildiği HDI paneller için kritik).

Teknoloji Notu: Bilgisayarlı Tomografi (CT) X-ışını, HDI kartlarının 3 boyutlu görüntülerini sağlar ve mühendislerin duvar kalınlığını ve katman boşluklarını ±1μm doğrulukla ölçmelerine izin verir.

2Mikrovya Stres Testi
Mikroviyalar, termal veya mekanik stres altında arıza eğiliminde olan HDI panellerinin en zayıf noktalarıdır.

a.Bağlantı gerginlik testi (IST): Direnci izlerken mikro-gerginliklere (125 °C ± 5 °C) elektrik uygulanır. %5'ten fazla bir artış bir çatlak gösterir.
b. Termal Dönüşüm: Taşları -40 °C'den 125 °C'ye 500 döngü boyunca maruz bırakmak, daha sonra mikro bölünme yoluyla mikro çatlağı kontrol etmek.

Veri Noktası: Yığılmış mikrolar (3+ katman) termal stres altında tek seviye mikrolardan 3 kat daha sık başarısız olur.

3Çevre Testleri
Zorlu ortamlarda (örneğin otomotiv kapot altı, endüstriyel tesisler) HDI kartları ek onay gerektirir:

a. Nem Direnci: 85°C/85% RH 1000 saat boyunca (IPC-TM-650 2.).6.3.7) Işınımlı anodik filament (CAF) büyümesi için viaslarda test etmek için.
b.Mekanik Şok: Düşükleri veya titreşimleri simüle etmek için 11ms için 50G hızlandırma (MIL-STD-883H).
c. Yüksek sıcaklıkta depolama: Malzeme bozulmasını kontrol etmek için 1000 saat boyunca 150°C.

HDI Çıplak Tahta Testleri için En İyi Uygulamalar

1Test edilebilirlik için tasarım (DFT)
Denetimi basitleştirmek için HDI tasarımı sırasında test özellikleri dahil edilmelidir:

a. Tüm sinyal katmanlarına (sonda erişimi için ≥ 0,5 mm uzaklıkta) 0,2 mm test noktası ekleyin.
b. AOI/X-ışını hizalanması için tahta kenarında her 100 mm'de bir fiduciallar (≥1 mm çapı) eklenmelidir.
c. X-ışını incelemesini kolaylaştırmak için kritik ağlarda daha büyük mikro çubuklar (≥ 80μm) kullanın.

Örnek: DFT'li 12 katmanlı HDI kartı, test süresini% 30 azaltır ve hatayı % 25 daha iyi tespit eder.

2Aşamalı Test Stratejisi
Tüm kusur türlerini kapsayacak şekilde yöntemleri birleştirin:

a.Önceden laminasyon: Lamine edilmeden önce iz kusurlarını yakalamak için iç katmanlarda AOI.
b.Laminasyon sonrası: Katman düzeni ve kaliteyi kontrol etmek için röntgen.
c. Elektriksel: Uçan sonda + süreklilik için sınır taraması.
d. Güvenilirlik: Mikrovia doğrulama için termal döngü + IST.

Sonuç: Bu yaklaşım, Sınıf 3 HDI kartları için kaçış oranlarını (müşterilere ulaşan kusurlar) %0.1'e düşürür.

3Malzeme Özel Denemeler
HDI panellerinde kullanılan yüksek Tg (≥170°C) ve düşük Dk (≤3.0) malzemeler özel kontrol gerektirir:

a.Tg Doğrulama: Cam geçiş sıcaklığını (specifiyenin ± 5°C) doğrulamak için termo-mekanik analiz (TMA).
b.Dielectric Constant (Dk) Test: 1 ′40GHz boyunca Dk istikrarını (±0,05) sağlamak için ağ analizatörü kullanılır.

Test Yöntemlerini Karşılaştırmak: Her Birini Ne Zaman Kullanmalı?

Sık Sorulan Sorular
S: HDI tablolarında ne sıklıkla röntgen muayenesi yapılmalıdır?
A: Sınıf 3 HDI kartları (havacılık, tıbbi) için% 100 X-ışını incelemesi önerilir. Sınıf 2 (tüketici elektroniği) için, kritik katmanların tam incelemesi ile % 10~20% örnekleme yeterlidir (örneğin,Mikrovia yığınları).

S: Uçan prob testleri HDI kartları için devre içi testleri (ICT) değiştirebilir mi?
A: Evet, düşük hacimli sürüşler için. İKT, prototipler için pratik olmayan özel armatürler (5,000 $ ₹ 15,000 $) gerektirirken, uçan sond sistemleri, armatürler olmadan HDI'nin ince özelliklerine uyarlanır.

S: HDI tablolarında en yaygın gizli kusur nedir?
A: Mikrovya boşlukları, genellikle eksik kaplama nedeniyle oluşan. X-ışını incelemesi bunların% 95'ini yakalarken, standart testler% 80'ini kaçırır.

S: HDI kartlarında impedansı nasıl doğrularım?
A: Zaman alanı reflektometre (TDR) kullanarak örnek panellerde impedansı ölçün (50Ω ± 5% RF izleri için). sapmaları tahmin etmek için tasarım sırasında 3 boyutlu EM simülasyonu ile birleştirin.

S: Gelişmiş testleri atlamanın maliyet etkisi nedir?
A: Alan arıza oranları <0.1%'den% 5'e% 10'a kadar artıyor, bu da garanti taleplerine ve itibar hasarına yol açıyor. 10k birim HDI partisi için, bu 50.000 $ ∼ 200.000 $ 'a mal oluyor.

Sonuçlar
HDI çıplak levha testi, mikrovyaların, ince izlerin ve yoğun katmanların benzersiz zorluklarını gidermek için standart ve gelişmiş yöntemlerin stratejik bir karışımını gerektirir.DFT'yi içeren, ve X-ışını denetimi ve IST gibi araçlardan yararlanarak, üreticiler HDI kartlarının en kritik uygulamaların bile güvenilirlik gereksinimlerini karşıladığını sağlayabilirler.

Kapsamlı testlere yapılan yatırım, daha az yeniden işlenme, daha az saha arızası ve daha güçlü müşteri güvenliği ile paylarını ödüyor.HDI teknolojisi ilerlemeye devam ettikçe, daha küçük viaslar ve daha yüksek katman sayıları ile, yüksek performanslı elektroniklerde kalite güvencesinin temel taşı olarak sıkı testler kalacaktır..