直播回顧|走進(jìn)興森實(shí)驗(yàn)室,深度剖析先進(jìn)電子電路方案可靠性

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(shí)驗(yàn)室,讓可靠看得見(jiàn)”直播活動(dòng)圓滿結(jié)束。

本期《興森大求真》之“興森實(shí)驗(yàn)室,讓可靠看得見(jiàn)”用真實(shí)案例為基礎(chǔ),剖析PCB電路板可靠性體系,通過(guò)厚實(shí)力展示了行業(yè)翹楚的標(biāo)準(zhǔn),證明了興森實(shí)驗(yàn)室擁有開(kāi)展電路板檢測(cè)分析、電子元器件檢測(cè)分析、及其環(huán)境可靠性評(píng)估的對(duì)外服務(wù)。面對(duì)市場(chǎng)環(huán)境中眾多的電路板種類,興森用經(jīng)驗(yàn)和案例沉淀逐一應(yīng)對(duì),累積了海量的解決方案,在元器件檢測(cè)方面更是服務(wù)了100+客戶,做到了用數(shù)據(jù)說(shuō)真話,讓可靠性真實(shí)可見(jiàn)。

干貨一:電路板可靠性體系

興森科技致力于成為全球先進(jìn)電子電路方案數(shù)字制造領(lǐng)軍者,核心價(jià)值觀是顧客為先,高效可靠,持續(xù)創(chuàng)新,共同成長(zhǎng)。三十年來(lái),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(cè)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(shè)計(jì)、制造、SMT組裝的一站式服務(wù)。

多年沉淀下來(lái),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(guò)可靠性仿真及設(shè)計(jì)、工藝過(guò)程控制、測(cè)試評(píng)估、失效分析,幫助客戶以合理的成本,實(shí)現(xiàn)滿足應(yīng)用場(chǎng)景的產(chǎn)品可靠性。

興森科技旗下的興森實(shí)驗(yàn)室成立于2010年,擁有各類檢測(cè)試驗(yàn)設(shè)備100多臺(tái),可開(kāi)展電路板檢測(cè)分析、電子元器件檢測(cè)分析、可靠性試驗(yàn)。

1、電路板檢測(cè)分析:包括板材性能測(cè)試、PCB測(cè)試及失效分析、焊點(diǎn)測(cè)試及失效分析;

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

3、可靠性試驗(yàn):包括早期篩選試驗(yàn)、壽命驗(yàn)證試驗(yàn)、焊點(diǎn)可靠性試驗(yàn)等。

興森實(shí)驗(yàn)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(gè)對(duì)外開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)室。接下來(lái),我們將以PCB板材性能評(píng)估、電路板可靠性評(píng)估、元器件檢測(cè)分析為例,一一給大家介紹。

干貨二:PCB板材性能評(píng)估

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

同時(shí),板材性能評(píng)估對(duì)電路板整體業(yè)務(wù)流程有重要的意義。其構(gòu)建的板材性能參數(shù)庫(kù),能為硬件工程師提供電路板仿真和設(shè)計(jì)的依據(jù)。能為板材供應(yīng)商,提供材料性能改進(jìn)的參考數(shù)據(jù)和方向。并且輸入到“制造工藝參數(shù)庫(kù)”中,能在電路板的制造環(huán)節(jié),有效地指導(dǎo)質(zhì)量預(yù)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(yàn)及與客戶的合作,建立了“PCB板材性能評(píng)估”流程,除了材料基礎(chǔ)性能,還可以量身定制測(cè)試板,以便評(píng)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(duì)于行業(yè)內(nèi)的同級(jí)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(qiáng)材料時(shí),可達(dá)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(yīng)不足,因此S9NH具有更好的供應(yīng)和成本優(yōu)勢(shì)。S9N2H采用NE2-glass和High RC的方案在測(cè)試中表現(xiàn)出112G+或接近224G應(yīng)用的水平,目前已在國(guó)內(nèi)主要終端的公司進(jìn)行認(rèn)證測(cè)試。

下圖是生益科技與興森科技合作,針對(duì)這款板材進(jìn)行了完整的性能評(píng)估。

干貨三:電路板可靠性評(píng)估

興森電路板種類多,每種電路板的特征和應(yīng)用場(chǎng)景不同,對(duì)應(yīng)的可靠性要求也不同。常規(guī)來(lái)說(shuō),電路板可靠性比較關(guān)注熱力、導(dǎo)通、絕緣可靠性;此外,高速板關(guān)注信號(hào)完整性、射頻板關(guān)注PIM、測(cè)試板會(huì)關(guān)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(píng)估案例,并建立了自己的電路板可靠性評(píng)估方法。

ATE BIB板可靠性

以BIB(芯片老化測(cè)試板)為例,需要特別關(guān)注的可靠性風(fēng)險(xiǎn)有:

1)高溫老化壽命需要比芯片更長(zhǎng);

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(lái)的絕緣、導(dǎo)通、耐熱風(fēng)險(xiǎn)。

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(píng)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(guān)技術(shù)內(nèi)容。

以下面這款興森7+2+7 FCBGA產(chǎn)品板為例,其針對(duì)熱變形風(fēng)險(xiǎn)、導(dǎo)通可靠性、絕緣可靠性,都通過(guò)了嚴(yán)苛的加嚴(yán)測(cè)試。目前裸基板和封裝均已通過(guò)可靠性測(cè)試,并實(shí)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(cè)試結(jié)果

興森7+2+7 FCBGA基板模擬回流的熱變形測(cè)試結(jié)果

干貨四:元器件檢測(cè)分析

電路板的構(gòu)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(huì)影響電路板的可靠性。

元器件可靠性體系包含兩個(gè)部分:供應(yīng)商和使用方。

元器件供應(yīng)商:通常是通過(guò)材料/工藝/設(shè)計(jì)可靠性、及可靠性驗(yàn)證、制造及測(cè)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(yīng)的驗(yàn)證方法”,通過(guò)可靠性認(rèn)證、可靠應(yīng)用、系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì),來(lái)料檢驗(yàn)、補(bǔ)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(dòng)的所有環(huán)節(jié)。

元器件可靠性體系

元器件補(bǔ)充篩選

元器件補(bǔ)充篩選是現(xiàn)在供應(yīng)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(duì)生產(chǎn)方的篩選項(xiàng)目和應(yīng)力不了解,或項(xiàng)目集不滿足質(zhì)量目標(biāo)需求,有些是特殊場(chǎng)景下對(duì)前期篩選有懷疑,需要自己補(bǔ)充篩選。而補(bǔ)充篩選覆蓋的器件范圍也很廣,包括:電子元件、半導(dǎo)體分立器件、半導(dǎo)體集成電路、電子模塊。綜上所述,選擇一家可靠的元器件補(bǔ)充篩選服務(wù)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(bǔ)充篩選的服務(wù)中,高質(zhì)量保證是基礎(chǔ)。興森工程師會(huì)參照元器件篩選標(biāo)準(zhǔn)和客戶技術(shù)規(guī)范進(jìn)行篩選,更重要的是通過(guò)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、服務(wù)客戶的工作準(zhǔn)則,把好器件關(guān)。從篩選手段上講,興森元器件補(bǔ)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(cè)試、可靠性試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)等一系列的檢測(cè)篩選手段……

興森元器件補(bǔ)充篩選案例

元器件失效分析

關(guān)于器件篩選,也許有人會(huì)質(zhì)疑,萬(wàn)一篩選后出現(xiàn)了問(wèn)題,那該如何解決?興森實(shí)驗(yàn)室擁有失效分析的能力,元器件篩選發(fā)現(xiàn)問(wèn)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(luò)短路,導(dǎo)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(jìn)行故障定位,確認(rèn)為瓷片電容失效。對(duì)失效瓷片電容進(jìn)行剖面分析,發(fā)現(xiàn)瓷片電容從焊盤延45°角開(kāi)裂,屬于典型機(jī)械應(yīng)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(shí)優(yōu)化了裝配工藝。優(yōu)化之后再無(wú)此類失效,通過(guò)失效分析(FA)反饋至設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(shù),為元器件篩選后出現(xiàn)問(wèn)題做足了充足的解決方案。

MOS管短路失效故障樹(shù)

元器件DPA

破壞性物理分析 destructive physical analysis (DPA)為驗(yàn)證元器件的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、材料和制造質(zhì)量是否滿足預(yù)定用途或有關(guān)規(guī)范的要求,對(duì)元器件樣品進(jìn)行解剖。解剖前后進(jìn)行一系列檢驗(yàn)和分析的全過(guò)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(yàn)抽樣;

2、關(guān)鍵過(guò)程(工藝)監(jiān)控的抽樣;

3、交貨檢驗(yàn)或到貨檢驗(yàn)抽樣;

4、超期復(fù)驗(yàn)抽樣;

5、重新抽樣。

興森實(shí)驗(yàn)室可提供覆蓋被動(dòng)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(wù)。電子元器件破壞性物理分析主要有這三大類,國(guó)產(chǎn)、進(jìn)口、非標(biāo)元器件,興森會(huì)參考相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)分析。

總結(jié)

經(jīng)過(guò)三十年的經(jīng)驗(yàn)沉淀,興森科技建立了完整的電路板可靠性體系,通過(guò)可靠性仿真及設(shè)計(jì)、工藝過(guò)程控制、測(cè)試評(píng)估、失效分析,幫助客戶以合理的成本,實(shí)現(xiàn)滿足應(yīng)用場(chǎng)景的產(chǎn)品可靠性。

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