直播回顾|兴森实验室先进电子电路高可靠性方案大揭秘-电子发烧友网

8月17日,兴森科技携手电巢科技联合推出的《兴森大求真》第5期“兴森实验室,让可靠看得见”直播活动圆满结束。

本期《兴森大求真》之“兴森实验室,让可靠看得见”用真实案例为基础,剖析PCB电路板可靠性体系,通过厚实力展示了行业翘楚的标准,证明了兴森实验室拥有开展电路板检测分析、电子元器件检测分析、及其环境可靠性评估的对外服务。面对市场环境中众多的电路板种类,兴森用经验和案例沉淀逐一应对,累积了海量的解决方案,在元器件检测方面更是服务了100+客户,做到了用数据说真话,让可靠性真实可见。

干货一:电路板可靠性体系

兴森科技致力于成为全球先进电子电路方案数字制造领军者,核心价值观是顾客为先,高效可靠,持续创新,共同成长。三十年来,兴森科技始终如一地追求电路板的高品质和高可靠性。

兴森科技产品种类多,涵盖高多层PCB、高密度互联HDI、软硬结合板、CSP封装基板、FCBGA封装基板、ATE测试板。PCB制造工艺则涵盖了Tenting工艺、Msap工艺、ETS工艺、SAP工艺、RDL工艺,并提供从电路板设计、制造、SMT组装的一站式服务。

多年沉淀下来,兴森科技已建立了完整的电路板可靠性体系和管理流程。根据客户需求,通过可靠性仿真及设计、工艺过程控制、测试评估、失效分析,帮助客户以合理的成本,实现满足应用场景的产品可靠性。

兴森科技旗下的兴森实验室成立于2010年,拥有各类检测试验设备100多台,可开展电路板检测分析、电子元器件检测分析、可靠性试验。

1、电路板检测分析:包括板材性能测试、PCB测试及失效分析、焊点测试及失效分析;

2、电子元器件检测分析:包括电子元器件的补充筛选、失效分析、DPA破坏物理分析等;

3、可靠性试验:包括早期筛选试验、寿命验证试验、焊点可靠性试验等。

兴森实验室不仅支撑兴森内部产品的研发创新、品质及可靠性,并且是一个对外开放的实验室。接下来,我们将以PCB板材性能评估、电路板可靠性评估、元器件检测分析为例,一一给大家介绍。

干货二:PCB板材性能评估

板材的性能,对成品电路板性能有全方位的影响,包括电路的导通性、导体之间的绝缘性、高温涨缩的尺寸稳定性、高速信号和高频信号的质量、高功率场景下的导热性等,是影响成品电路板的可靠性和性价比的重要因素。

同时,板材性能评估对电路板整体业务流程有重要的意义。其构建的板材性能参数库,能为硬件工程师提供电路板仿真和设计的依据。能为板材供应商,提供材料性能改进的参考数据和方向。并且输入到“制造工艺参数库”中,能在电路板的制造环节,有效地指导质量预防管控,确保取得较高的电路板良率。

兴森根据多年经验及与客户的合作,建立了“PCB板材性能评估”流程,除了材料基础性能,还可以量身定制测试板,以便评估板材的可加工性和可靠性。

以生益科技S9NH板材为例,这是一款超低损耗高多层高可靠性电路板基材,其相对于行业内的同级别产品,具有更低的热膨胀系数和更好的介电性能。S9NH采用NE-glass做增强材料时,可达到P公司产品使用NE2-glass的插损水平,NE2-glass目前在行业内的供应不足,因此S9NH具有更好的供应和成本优势。S9N2H采用NE2-glass和High RC的方案在测试中表现出112G+或接近224G应用的水平,目前已在国内主要终端的公司进行认证测试。

下图是生益科技与兴森科技合作,针对这款板材进行了完整的性能评估。

干货三:电路板可靠性评估

兴森电路板种类多,每种电路板的特征和应用场景不同,对应的可靠性要求也不同。常规来说,电路板可靠性比较关注热力、导通、绝缘可靠性;此外,高速板关注信号完整性、射频板关注PIM、测试板会关注接触性能等等。兴森以三十年经历,积累了大量电路板可靠性的评估案例,并建立了自己的电路板可靠性评估方法。

ATE BIB板可靠性

以BIB(芯片老化测试板)为例,需要特别关注的可靠性风险有:

1)高温老化寿命需要比芯片更长;

2)DUT区域需要保持良好的接触性、可焊性;

3)由密间距带来的绝缘、导通、耐热风险。

FCBGA基板可靠性

在本次直播中,有一款基板最为引人注目,它就是让直播间评论区观众都沸腾的“兴森FCBGA基板”,这也是兴森科技第一次揭秘FCBGA基板的相关技术内容。

以下面这款兴森7+2+7 FCBGA产品板为例,其针对热变形风险、导通可靠性、绝缘可靠性,都通过了严苛的加严测试。目前裸基板和封装均已通过可靠性测试,并实现了量产。

兴森FCBGA基板产品示例

兴森7+2+7 FCBGA基板可靠性测试结果

兴森7+2+7 FCBGA基板模拟回流的热变形测试结果

干货四:元器件检测分析

电路板的构成除了上述介绍的PCB外,还包含连接器和电子元器件,它们的质量均会影响电路板的可靠性。

元器件可靠性体系包含两个部分:供应商和使用方。

元器件供应商:通常是通过材料/工艺/设计可靠性、及可靠性验证、制造及测试等方面去保障电子元器件的可靠性。

使用方:通常首先提出“需求规格及相应的验证方法”,通过可靠性认证、可靠应用、系统可靠性设计,来料检验、补充筛选、破坏性物理分析,批量生产一致性监控等手段去保证产品的可靠性。

而失效分析贯穿可靠性活动的所有环节。

元器件可靠性体系

元器件补充筛选

元器件补充筛选是现在供应链格局下保障产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,加速产品成熟。主要适用范围是使用方对生产方的筛选项目和应力不了解,或项目集不满足质量目标需求,有些是特殊场景下对前期筛选有怀疑,需要自己补充筛选。而补充筛选覆盖的器件范围也很广,包括:电子元件、半导体分立器件、半导体集成电路、电子模块。综上所述,选择一家可靠的元器件补充筛选服务方尤为重要,而兴森恰恰满足其需求。

兴森在提供元器件代采和元器件补充筛选的服务中,高质量保证是基础。兴森工程师会参照元器件筛选标准和客户技术规范进行筛选,更重要的是通过科学严谨、服务客户的工作准则,把好器件关。从筛选手段上讲,兴森元器件补充筛选有外部目检、X射线检查、超声波扫描显微镜(SAT),还有电性能测试、可靠性试验、寿命试验等一系列的检测筛选手段……

兴森元器件补充筛选案例

元器件失效分析

关于器件筛选,也许有人会质疑,万一筛选后出现了问题,那该如何解决?兴森实验室拥有失效分析的能力,元器件筛选发现问题后可以得到很好的解决。例如下面瓷片电容失效的案例。

客户反馈胶囊电路板1.2V与GND网络短路,导致电池耗电极快。我们根据客户的局部电路图和失效现象,进行故障定位,确认为瓷片电容失效。对失效瓷片电容进行剖面分析,发现瓷片电容从焊盘延45°角开裂,属于典型机械应力失效形貌。最后,建议客户调整了电容的布局方向和位置,同时优化了装配工艺。优化之后再无此类失效,通过失效分析(FA)反馈至设计端(DFR)及生产工艺(DFM)形成可靠性提升的闭环。