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HDI 微孔可靠性测试:采购订单里该写明哪些试验要求

PCB168 Editorial Team·
HDI 微孔可靠性测试:采购订单里该写明哪些试验要求

切片合格,为什么还不算可靠性结论

切片看到的是某一时刻、常温下、被切开那一两处的微孔状态。堆叠和交错微孔最常见的失效点在别处:电镀微孔与下层目标焊盘(target pad)之间的界面,或者填孔铜本身。这个界面在切片里可能看起来结合良好,但板子在回流焊里一受热,就可能分离。

更麻烦的是这类失效常常是间歇性的:板子热的时候断开,冷下来又接上。成品板在常温下做导通测试能通过,问题要到你的贴装线或者终端现场才暴露。

所以越来越多 HDI 买家在切片报告之外,要求做应力测试。下面这些 PO 写法的目的,是把要求写到足够具体:两家供应商照着做,跑的是同一个试验,结果可以直接比较。

需要写明四件事:

  • 施加哪一种应力
  • 测什么:附连测试板(coupon)、成品板,还是两者都测
  • 什么算合格
  • 多久测一次

买家常说的三类应力试验

回流模拟预处理。 coupon 反复经过类似回流焊的加热,模拟贴装过程,测量菊花链(daisy chain)电阻在试验前后或试验中的变化。IPC-TM-650 2.6.27 描述的就是对流回流组装模拟。对于有堆叠微孔、要走无铅工艺的 HDI 板,这往往是最贴近风险的一项,因为它复现了诱发界面分离的那段受热。

热冲击 / 热循环。 coupon 在低温和高温之间往复切换一定次数,期间或之后检查导通。IPC-TM-650 2.6.7.2 涵盖热冲击、热循环与导通检测。它关注的是产品使用寿命内的疲劳,而不是贴装那一步。

互连应力测试(IST)。 用直流电流让 coupon 自身的过孔链发热,再冷却,循环往复并记录电阻。IPC-TM-650 2.6.26 描述的是这种直流电流诱导热循环。速度快、能给出「电阻—循环数」曲线,但 coupon 必须按测试系统的规则专门设计。

三类试验回答的问题不同:回流模拟问「能不能扛过贴装」,热循环和 IST 问「装好之后能撑多久」。PO 里只写「按 IPC 做可靠性测试」而不点名方法,等于让供应商自己挑,最便宜的那项未必覆盖你担心的失效。

试验 / 模拟的场景 / PO 中的典型用途
试验模拟的场景PO 中的典型用途
回流模拟贴装与返修受热堆叠微孔的首次认可与变更认可
热冲击 / 热循环使用环境温度波动严苛环境产品的认可
IST加速热循环认可、批次监控、供应商对比

测 coupon 还是测成品板

应力试验通常做在 coupon 上,而不是产品板上。coupon 是和你的板子做在同一张拼板上的小型测试结构,经历同样的压合、钻孔和电镀;上面有足够长的过孔菊花链,电阻变化才测得出来。

前提是 coupon 真的代表你的设计。PO 里要定三点:

  • 结构一致。 coupon 要包含与产品相同的微孔结构:同样的叠构(如 1+N+1、2+N+2)、堆叠或交错、填孔与否、相同的捕获焊盘和目标焊盘尺寸。只有单阶微孔的 coupon,说明不了三阶堆叠板的情况。
  • 谁来设计。 要么你提供 coupon 设计,要么供应商放自己的标准 coupon,并说明它对应你的哪种结构。二选一写清楚。IPC-2221、IPC-6012 / IPC-6016 中有 coupon 相关概念(仅引名称);IST coupon 要遵循测试系统厂商的设计规则。
  • 放在哪里。 写明 coupon 放在生产拼板上,而不是单独的测试板上。单独的测试板可能在不同条件下加工。

直接测成品板可以做,但有限:可以让产品板经过回流模拟再做切片,却很难在真实产品上监测一条长过孔链的电阻。很多买家的做法是:应力数据来自 coupon,成品板切片只用来确认失效位置。

什么算合格

合格判据分两部分:电性阈值和物理确认。

电性。 先测菊花链的初始电阻,再在试验中或试验后测量。判据是规定循环数内的最大电阻变化,通常以初始值的百分比表示。具体百分比和循环数取决于你的产品和所遵循的行业规范,应由你方提出或双方书面约定,不应在试验做完后由供应商来定。

物理。 链路失效时,或认可试验结束时,对 coupon 做切片,找出失效发生在哪里。常见结论有:目标焊盘处分离、孔壁或填孔开裂、内层连接异常。切片把「电阻升高了」变成「这个界面是薄弱点」,这正是你判断是否接受纠正措施所需要的信息。

还要写明失效之后怎么办。常见做法是:任一 coupon 失效即触发切片与供应商分析,该批次冻结,等待你方处置。不写这一条,失效的 coupon 可能只是被换一块重测,直到有一块通过为止。

多久测一次

测试频次决定成本,值得写明:

触发条件 / 通常测什么 / 原因
触发条件通常测什么原因
新料号认可用首批生产拼板的 coupon 跑完整试验建立基线
供应商工艺变更重做相关试验变更可能改变薄弱界面
更换供应商或产地重新完整认可图纸相同不等于微孔相同
批次监控抽部分拼板做简化试验或 IST发现批次间漂移
贴装或现场失效对留存 coupon 做针对性试验支撑根因分析

逐批测试是成本大头。如果不需要每批都测,就写明不测,改为要求每批 coupon 按约定期限留存,出问题时再拿出来测。

可改写的 PO 条款

以下文本供你方质量协议参考改写,不构成法律意见,也不是 PCB168 的标准条款。每个 [N] 请替换为你方选定或双方约定的数值。

> 微孔可靠性。 对料号 [P/N],供应商应在每张生产拼板上放置可靠性 coupon,其微孔结构(叠构、堆叠/交错方式、填孔类型、焊盘尺寸)应代表产品。

>

> 认可。 首次交货前,取 [N] 张拼板的 coupon,按 [IPC-TM-650 2.6.27 回流模拟 / IPC-TM-650 2.6.7.2 热循环 / IPC-TM-650 2.6.26 IST] 进行 [N] 次循环。合格判据:菊花链电阻变化不超过 [N]%。失效及试验结束的 coupon 须切片并报告失效位置。

>

> 重新认可。 层压材料、电镀或填孔工艺、激光钻孔来源、生产地点任一变更后,须重新进行认可。

>

> 批次控制。 [每批测试 / 每批 coupon 留存 [N] 个月,供买方要求时测试。]

>

> 不合格。 任一 coupon 失效,该批次冻结,待买方处置。未经买方批准,重测替换 coupon 不得放行该批次。

>

> 报告。 报告须注明试验方法、coupon 编号、拼板与批次追溯、循环数、电阻数据及切片图像。

这段条款管用的关键有两点:一是点名试验方法,而不是笼统写「可靠性测试」;二是把重新认可和最可能影响微孔的工艺变更绑在一起。第二点应与供货协议里的变更通知条款对齐,让供应商一通知变更,就自动触发重测。

与 HDI 资料包其他部分的关系

可靠性测试建立在你在询价阶段已经做出的几项决定之上:

电测确认的是常温下网络的导通与绝缘;可靠性测试确认的是受热后连接还在。两者在 PO 里分成两行写,不要默认其中一项包含另一项。

如果还在选择叠构,可以先看 HDI PCB 产品页和能力概览。试验方案定好后,随资料一起通过询价页面提交,让它从一开始就计入报价,而不是定标之后再追加。

下 PO 前的检查清单

  • 试验方法按 IPC-TM-650 编号点名,而不是「按 IPC」
  • coupon 结构与产品微孔叠构一致
  • coupon 由谁设计、放在生产拼板上,已约定
  • 电阻变化阈值和循环数写成你方选定的具体数值
  • 失效须切片并报告位置
  • 重新认可的触发条件已列明
  • 批次策略已选定:逐批测试或留存 coupon
  • 失效 coupon 的冻结与处置规则
  • 报告内容与追溯字段已定义

FAQ

有切片报告,能证明微孔可靠吗?

不能。切片只显示常温下被切开位置的状态。堆叠微孔的界面分离常常只在受热时出现,需要带电阻监测的应力试验才能证明微孔扛得住。

先要求哪一项试验?

对要走无铅贴装的堆叠微孔,通常先做回流模拟,因为它复现了贴装受热。如果产品需要寿命数据,或者要对比供应商,再加热循环或 IST。

coupon 能由供应商设计吗?

可以,前提是书面同意,且 coupon 与你的微孔结构一致。请供应商说明哪种 coupon 结构代表产品上的哪种过孔。

合格阈值由谁定?

由你方定,或在试验前由双方书面约定。阈值应来自产品要求或你所遵循的行业规范,而不是根据试验结果反推。

每批都要测吗?

不一定。很多买家的做法是:完整认可一次,工艺变更后重做,每批 coupon 留存,需要时再测。逐批测试会增加成本,应当是有意的选择。

coupon 失效了怎么办?

在 PO 里写明:批次冻结、coupon 切片、供应商报告失效位置和原因、由你方决定处置。重测其他 coupon 不应自动放行该批次。

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