8月17日,興森科技攜手電巢科技聯合推出的《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、及其環境可靠性評估的對外服務。面對市場環境中眾多的電路板種類,興森用經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,做到了用數據說真話,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字制造領軍者,核心價值觀是顧客為先,高效可靠,持續創新,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和高可靠性。

興森科技產品種類多,涵蓋高多層PCB、高密度互聯HDI、軟硬結合板、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,實現滿足應用場景的產品可靠性。

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部產品的研發創新、品質及可靠性,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、高溫漲縮的尺寸穩定性、高速信號和高頻信號的質量、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務流程有重要的意義。其構建的板材性能參數庫,能為硬件工程師提供電路板仿真和設計的依據。能為板材供應商,提供材料性能改進的參考數據和方向。并且輸入到“制造工藝參數庫”中,能在電路板的制造環節,有效地指導質量預防管控,確保取得較高的電路板良率。

興森根據多年經驗及與客戶的合作,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,其相對于行業內的同級別產品,具有更低的熱膨脹系數和更好的介電性能。S9NH采用NE-glass做增強材料時,可達到P公司產品使用NE2-glass的插損水平,NE2-glass目前在行業內的供應不足,因此S9NH具有更好的供應和成本優勢。S9N2H采用NE2-glass和High RC的方案在測試中表現出112G+或接近224G應用的水平,目前已在國內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基板的相關技術內容。

以下面這款興森7+2+7 FCBGA產品板為例,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,并實現了量產。

興森FCBGA基板產品示例

興森7+2+7 FCBGA基板可靠性測試結果

興森7+2+7 FCBGA基板模擬回流的熱變形測試結果

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“需求規格及相應的驗證方法”,通過可靠性認證、可靠應用、系統可靠性設計,來料檢驗、補充篩選、破壞性物理分析,批量生產一致性監控等手段去保證產品的可靠性。

而失效分析貫穿可靠性活動的所有環節。

元器件可靠性體系

元器件補充篩選

元器件補充篩選是現在供應鏈格局下保障產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,加速產品成熟。主要適用范圍是使用方對生產方的篩選項目和應力不了解,或項目集不滿足質量目標需求,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,也許有人會質疑,萬一篩選后出現了問題,那該如何解決?興森實驗室擁有失效分析的能力,元器件篩選發現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網絡短路,導致電池耗電極快。我們根據客戶的局部電路圖和失效現象,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,發現瓷片電容從焊盤延45°角開裂,屬于典型機械應力失效形貌。最后,建議客戶調整了電容的布局方向和位置,同時優化了裝配工藝。優化之后再無此類失效,通過失效分析(FA)反饋至設計端(DFR)及生產工藝(DFM)形成可靠性提升的閉環。

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、結構、材料和制造質量是否滿足預定用途或有關規范的要求,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、批質量一致性檢驗抽樣;

2、關鍵過程(工藝)監控的抽樣;

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、進口、非標元器件,興森會參考相應標準進行檢測分析。

總結

經過三十年的經驗沉淀,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,實現滿足應用場景的產品可靠性。

如果說“種一棵樹最好的時間是十年前,其次是現在”,那么興森科技三十年來的行業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,興森將持續技術迭代,為客戶創造更多解決方案,讓可靠性繼續延續。

審核編輯 黃宇