直播回顾|兴森实验室先进电子电路高可靠性方案大揭秘

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。

 

瓷片电容失效分析案例

兴森实验室成立至今已积累了不少元器件失效分析案例,且都建立起每类器件的失效故障树,为元器件筛选后出现问题做足了充足的解决方案。

MOS管短路失效故障树

元器件DPA

破坏性物理分析 destructive physical analysis (DPA)为验证元器件的设计、结构、材料和制造质量是否满足预定用途或有关规范的要求,对元器件样品进行解剖。解剖前后进行一系列检验和分析的全过程。

破坏性物理分析一般有以下用途:

1、批质量一致性检验抽样;

2、关键过程(工艺)监控的抽样;

3、交货检验或到货检验抽样;

4、超期复验抽样;

5、重新抽样。

兴森实验室可提供覆盖被动元件、分立器件和集成电路在内的元器件破坏性物理分析服务。电子元器件破坏性物理分析主要有这三大类,国产、进口、非标元器件,兴森会参考相应标准进行检测分析。

总结

经过三十年的经验沉淀,兴森科技建立了完整的电路板可靠性体系,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。

如果说“种一棵树最好的时间是十年前,其次是现在”,那么兴森科技三十年来的行业沉淀已由苍天大树逐渐变成一片茂密的森林,每颗大树不同的丰硕果实就如兴森各个领域中的成熟解决案例,将为每一位客户提供不同的服务,未来,兴森将持续技术迭代,为客户创造更多解决方案,让可靠性继续延续。

审核编辑 黄宇