直播回顧|興森實驗室先進電子電路高可靠性方案大揭秘

8月17日,興森科技攜手電巢科技聯(lián)合推出的《興森大求真》第5期“興森實驗室,讓可靠看得見”直播活動圓滿結(jié)束。

本期《興森大求真》之“興森實驗室,讓可靠看得見”用真實案例為基礎,剖析PCB電路板可靠性體系,通過厚實力展示了行業(yè)翹楚的標準,證明了興森實驗室擁有開展電路板檢測分析、電子元器件檢測分析、及其環(huán)境可靠性評估的對外服務。面對市場環(huán)境中眾多的電路板種類,興森用經(jīng)驗和案例沉淀逐一應對,累積了海量的解決方案,在元器件檢測方面更是服務了100+客戶,做到了用數(shù)據(jù)說真話,讓可靠性真實可見。

干貨一:電路板可靠性體系

興森科技致力于成為全球先進電子電路方案數(shù)字制造領軍者,核心價值觀是顧客為先,高效可靠,持續(xù)創(chuàng)新,共同成長。三十年來,興森科技始終如一地追求電路板的高品質(zhì)和高可靠性。

興森科技產(chǎn)品種類多,涵蓋高多層PCB、高密度互聯(lián)HDI、軟硬結(jié)合板、CSP封裝基板、FCBGA封裝基板、ATE測試板。PCB制造工藝則涵蓋了Tenting工藝、Msap工藝、ETS工藝、SAP工藝、RDL工藝,并提供從電路板設計、制造、SMT組裝的一站式服務。

多年沉淀下來,興森科技已建立了完整的電路板可靠性體系和管理流程。根據(jù)客戶需求,通過可靠性仿真及設計、工藝過程控制、測試評估、失效分析,幫助客戶以合理的成本,實現(xiàn)滿足應用場景的產(chǎn)品可靠性。

興森科技旗下的興森實驗室成立于2010年,擁有各類檢測試驗設備100多臺,可開展電路板檢測分析、電子元器件檢測分析、可靠性試驗。

1、電路板檢測分析:包括板材性能測試、PCB測試及失效分析、焊點測試及失效分析;

2、電子元器件檢測分析:包括電子元器件的補充篩選、失效分析、DPA破壞物理分析等;

3、可靠性試驗:包括早期篩選試驗、壽命驗證試驗、焊點可靠性試驗等。

興森實驗室不僅支撐興森內(nèi)部產(chǎn)品的研發(fā)創(chuàng)新、品質(zhì)及可靠性,并且是一個對外開放的實驗室。接下來,我們將以PCB板材性能評估、電路板可靠性評估、元器件檢測分析為例,一一給大家介紹。

干貨二:PCB板材性能評估

板材的性能,對成品電路板性能有全方位的影響,包括電路的導通性、導體之間的絕緣性、高溫漲縮的尺寸穩(wěn)定性、高速信號和高頻信號的質(zhì)量、高功率場景下的導熱性等,是影響成品電路板的可靠性和性價比的重要因素。

同時,板材性能評估對電路板整體業(yè)務流程有重要的意義。其構建的板材性能參數(shù)庫,能為硬件工程師提供電路板仿真和設計的依據(jù)。能為板材供應商,提供材料性能改進的參考數(shù)據(jù)和方向。并且輸入到“制造工藝參數(shù)庫”中,能在電路板的制造環(huán)節(jié),有效地指導質(zhì)量預防管控,確保取得較高的電路板良率。

興森根據(jù)多年經(jīng)驗及與客戶的合作,建立了“PCB板材性能評估”流程,除了材料基礎性能,還可以量身定制測試板,以便評估板材的可加工性和可靠性。

以生益科技S9NH板材為例,這是一款超低損耗高多層高可靠性電路板基材,其相對于行業(yè)內(nèi)的同級別產(chǎn)品,具有更低的熱膨脹系數(shù)和更好的介電性能。S9NH采用NE-glass做增強材料時,可達到P公司產(chǎn)品使用NE2-glass的插損水平,NE2-glass目前在行業(yè)內(nèi)的供應不足,因此S9NH具有更好的供應和成本優(yōu)勢。S9N2H采用NE2-glass和High RC的方案在測試中表現(xiàn)出112G+或接近224G應用的水平,目前已在國內(nèi)主要終端的公司進行認證測試。

下圖是生益科技與興森科技合作,針對這款板材進行了完整的性能評估。

干貨三:電路板可靠性評估

興森電路板種類多,每種電路板的特征和應用場景不同,對應的可靠性要求也不同。常規(guī)來說,電路板可靠性比較關注熱力、導通、絕緣可靠性;此外,高速板關注信號完整性、射頻板關注PIM、測試板會關注接觸性能等等。興森以三十年經(jīng)歷,積累了大量電路板可靠性的評估案例,并建立了自己的電路板可靠性評估方法。

ATE BIB板可靠性

以BIB(芯片老化測試板)為例,需要特別關注的可靠性風險有:

1)高溫老化壽命需要比芯片更長;

2)DUT區(qū)域需要保持良好的接觸性、可焊性;

3)由密間距帶來的絕緣、導通、耐熱風險。

FCBGA基板可靠性

在本次直播中,有一款基板最為引人注目,它就是讓直播間評論區(qū)觀眾都沸騰的“興森FCBGA基板”,這也是興森科技第一次揭秘FCBGA基板的相關技術內(nèi)容。

以下面這款興森7+2+7 FCBGA產(chǎn)品板為例,其針對熱變形風險、導通可靠性、絕緣可靠性,都通過了嚴苛的加嚴測試。目前裸基板和封裝均已通過可靠性測試,并實現(xiàn)了量產(chǎn)。

興森FCBGA基板產(chǎn)品示例

興森7+2+7 FCBGA基板可靠性測試結(jié)果

興森7+2+7 FCBGA基板模擬回流的熱變形測試結(jié)果

干貨四:元器件檢測分析

電路板的構成除了上述介紹的PCB外,還包含連接器和電子元器件,它們的質(zhì)量均會影響電路板的可靠性。

元器件可靠性體系包含兩個部分:供應商和使用方。

元器件供應商:通常是通過材料/工藝/設計可靠性、及可靠性驗證、制造及測試等方面去保障電子元器件的可靠性。

使用方:通常首先提出“需求規(guī)格及相應的驗證方法”,通過可靠性認證、可靠應用、系統(tǒng)可靠性設計,來料檢驗、補充篩選、破壞性物理分析,批量生產(chǎn)一致性監(jiān)控等手段去保證產(chǎn)品的可靠性。

而失效分析貫穿可靠性活動的所有環(huán)節(jié)。

元器件可靠性體系

元器件補充篩選

元器件補充篩選是現(xiàn)在供應鏈格局下保障產(chǎn)品高可靠性的有效手段,可以剔除早期失效,提高批次使用可靠性,加速產(chǎn)品成熟。主要適用范圍是使用方對生產(chǎn)方的篩選項目和應力不了解,或項目集不滿足質(zhì)量目標需求,有些是特殊場景下對前期篩選有懷疑,需要自己補充篩選。而補充篩選覆蓋的器件范圍也很廣,包括:電子元件、半導體分立器件、半導體集成電路、電子模塊。綜上所述,選擇一家可靠的元器件補充篩選服務方尤為重要,而興森恰恰滿足其需求。

興森在提供元器件代采和元器件補充篩選的服務中,高質(zhì)量保證是基礎。興森工程師會參照元器件篩選標準和客戶技術規(guī)范進行篩選,更重要的是通過科學嚴謹、服務客戶的工作準則,把好器件關。從篩選手段上講,興森元器件補充篩選有外部目檢、X射線檢查、超聲波掃描顯微鏡(SAT),還有電性能測試、可靠性試驗、壽命試驗等一系列的檢測篩選手段……

興森元器件補充篩選案例

元器件失效分析

關于器件篩選,也許有人會質(zhì)疑,萬一篩選后出現(xiàn)了問題,那該如何解決?興森實驗室擁有失效分析的能力,元器件篩選發(fā)現(xiàn)問題后可以得到很好的解決。例如下面瓷片電容失效的案例。

客戶反饋膠囊電路板1.2V與GND網(wǎng)絡短路,導致電池耗電極快。我們根據(jù)客戶的局部電路圖和失效現(xiàn)象,進行故障定位,確認為瓷片電容失效。對失效瓷片電容進行剖面分析,發(fā)現(xiàn)瓷片電容從焊盤延45°角開裂,屬于典型機械應力失效形貌。最后,建議客戶調(diào)整了電容的布局方向和位置,同時優(yōu)化了裝配工藝。優(yōu)化之后再無此類失效,通過失效分析(FA)反饋至設計端(DFR)及生產(chǎn)工藝(DFM)形成可靠性提升的閉環(huán)。

瓷片電容失效分析案例

興森實驗室成立至今已積累了不少元器件失效分析案例,且都建立起每類器件的失效故障樹,為元器件篩選后出現(xiàn)問題做足了充足的解決方案。

MOS管短路失效故障樹

元器件DPA

破壞性物理分析 destructive physical analysis (DPA)為驗證元器件的設計、結(jié)構、材料和制造質(zhì)量是否滿足預定用途或有關規(guī)范的要求,對元器件樣品進行解剖。解剖前后進行一系列檢驗和分析的全過程。

破壞性物理分析一般有以下用途:

1、批質(zhì)量一致性檢驗抽樣;

2、關鍵過程(工藝)監(jiān)控的抽樣;

3、交貨檢驗或到貨檢驗抽樣;

4、超期復驗抽樣;

5、重新抽樣。

興森實驗室可提供覆蓋被動元件、分立器件和集成電路在內(nèi)的元器件破壞性物理分析服務。電子元器件破壞性物理分析主要有這三大類,國產(chǎn)、進口、非標元器件,興森會參考相應標準進行檢測分析。

總結(jié)

經(jīng)過三十年的經(jīng)驗沉淀,興森科技建立了完整的電路板可靠性體系,通過可靠性仿真及設計、工藝過程控制、測試評估、失效分析,幫助客戶以合理的成本,實現(xiàn)滿足應用場景的產(chǎn)品可靠性。

如果說“種一棵樹最好的時間是十年前,其次是現(xiàn)在”,那么興森科技三十年來的行業(yè)沉淀已由蒼天大樹逐漸變成一片茂密的森林,每顆大樹不同的豐碩果實就如興森各個領域中的成熟解決案例,將為每一位客戶提供不同的服務,未來,興森將持續(xù)技術迭代,為客戶創(chuàng)造更多解決方案,讓可靠性繼續(xù)延續(xù)。

審核編輯 黃宇