HDI 맨 보드 테스트: 품질과 신뢰성을 보장하기위한 표준 및 고급 방법

고밀도 인터커넥트 (HDI) 베어 보드는 현대 전자 제품의 중추로 5G 장치, 의료 임플란트 및 항공 우주 시스템에서 발견되는 소형 고성능 설계를 가능하게합니다. 표준 PCB와 달리 HDI 보드는 Microvias (≤150μm), 미세 피치 추적 (≤50μm) 및 밀도가 높은 레이어 스택을 특징으로합니다. HDI 보드의 단일 숨겨진 결함은 신호 고장, 열 응력 또는 총 장치 분해를 유발하여 종합적인 테스트를 해제 할 수 없습니다.

이 안내서는 표준 및 고급에서 중요한 테스트 방법을 간략하게 설명합니다. 우리는 IPC 표준, 육안 검사 기술, 전기 테스트 및 X- 선 및 Microvia 분석과 같은 고급 도구를 다루어 조립 전에 결함을 포착하는 로드맵을 제공합니다. 의료 기기 나 5G 인프라를 제조하든 이러한 관행은 엄격한 산업 요구 사항을 충족시키고 안정적인 제품을 제공하는 데 도움이됩니다.

주요 테이크 아웃
1.HDI 고유성 : Microvias, 미세한 흔적 및 조밀 한 층은 HDI 보드가 표준 테스트가 놓칠 수있는 숨겨진 결함 (예 : 무효, 층 오정렬)에 더 취약하게 만듭니다.
2. IPC 표준 : IPC-A-600 (Visual), IPC-6012 (성능) 및 IPC-2226 (설계)을 준수하는 것은 신뢰할 수있는 HDI 보드, 특히 클래스 3 응용 프로그램 (항공 우주, 의료)에 필수적입니다.
3. 테스트 층 : 내부 검사 (X-ray) 및 전기 검증 (비행 프로브)과 표면 테스트 (AOI)를 결합하여 모든 잠재적 결함을 커버합니다.
4. 조항 방법 : X- 선 검사 및 미세한 스트레스 테스트는 다층 HDI 설계에서 숨겨진 문제를 감지하는 데 중요합니다.
5. 비용 대 품질 : 철저한 테스트에 투자하면 현장 장애가 60-70%감소하여 재 작업 및 보증 청구를 통해 초기 비용을 상쇄합니다.

HDI 베어 보드 테스트가 중요한 이유
HDI 보드는 0.1mm microvias 및 3/3 mil trace/space와 같은 기능으로 PCB 제조의 한계를 뛰어 넘습니다. 이러한 발전은 특수 테스트를 요구하는 고유 한 신뢰성 위험을 만듭니다.

1. 숨겨진 결함
a.microvia voids : 소형 공기 주머니 (Via Via Via Vical)조차도 전기 연결을 약화시키고 저항을 증가시켜 고주파 설계에서 신호 손실을 초래합니다.
B. 층 오정렬 : 12 층 HDI 보드의 레이어 사이의 0.05mm 이동은 조밀 한 회로 (예 : 0.4mm 피치 BGA)의 연결을 중단 할 수 있습니다.
C. 텔라미네이션 : 내부 층의 라미네이션 불량 (종종 표면 테스트에 보이지 않는 경우)은 시간이 지남에 따라 수분 수입과 열전을 유발합니다.

2. 산업 결과
A. Medical Devices : 맥박 조정기 PCB의 단일 균열은 장치 고장과 환자 피해로 이어질 수 있습니다.
B. AEROSPACE SYSTEMS : 항공 전자국의 층 박리 HDI 보드는 높은 고도에서 열 응력으로 실패 할 수 있습니다.
c.5G 인프라 : 테스트되지 않은 흔적과의 임피던스 편차는 신호 반사를 유발하여 네트워크 범위를 20-30%줄입니다.

HDI 베어 보드 테스트를위한 IPC 표준
IPC 표준 준수는 HDI 제조 전반에 걸쳐 일관된 품질을 보장합니다. 다음은 가장 중요한 표준과 요구 사항입니다.

클래스 차이점 :

클래스 1 : 기본 신뢰성 요구가있는 소비자 전자 장치 (예 : 장난감).
클래스 2 : 일관된 성능이 필요한 상용 장치 (예 : 스마트 폰).
클래스 3 : 결함에 대한 관용이없는 고 신뢰도 응용 (항공 우주, 의료).

HDI 베어 보드의 표준 테스트 방법
표준 테스트는 표면 결함 및 기본 전기 무결성에 중점을 둔 HDI 품질 관리의 기초를 형성합니다.
1. 자동 광학 검사 (AOI)
AOI는 고해상도 카메라 (5–10μm/픽셀)를 사용하여 HDI 표면을 스캔하여 이미지를 디자인 파일 (Gerbers)과 비교하여 다음을 감지합니다.

A.Surface 결함 : 긁힘, 솔더 마스크 오정렬, 노출 된 구리.
B. 트레이스 문제 : 개방, 반바지 또는 가늘어지기 (공칭 폭의 ≤70%).
C. 패드 문제 : 패드가 누락, 잘못된 크기 또는 산화.

모범 사례 : HDI 보드에는 3D AOI를 사용하여 솔더 마스크 두께를 측정하고 미묘한 표면 변화 (예 : 5μm 우울증)를 감지합니다.

2. 비행 프로브 테스트
Flying Probe Systems는 로봇 프로브를 사용하여 HDI 보드의 전기 연속성을 확인하여 다음을 확인합니다.

A. 오펜 (연결이 깨진 트레이스/연결을 통해).
B. 쇼트 (NET 간의 의도하지 않은 연결).
c.resistance 편차 (설계 사양보다 ≥10%).

HDI 보드에 이상적입니다.

A.NO 사용자 정의 비품이 필요합니다 (프로토 타입 또는 저용량 실행에 중요).
B. 프로브는 단단한 공간에 액세스 할 수 있습니다 (예 : Microvias 간의 0.2mm 테스트 포인트).

팁 : 접근 할 수없는 내부 레이어가있는 HDI 보드의 경계 스캔 테스트 (JTAG)와 결합하여 테스트 범위가 40-50%향상되었습니다.

3. 용해성 테스트
미세 피치 패드 (≤0.3mm)가있는 HDI 보드는 조립 장애를 피하기 위해 정확한 납땜 가능성이 필요합니다. 테스트에는 다음이 포함됩니다.

A.DIP 테스트 : 용융 솔더 (245 ° C ± 5 ° C)에 샘플 패드를 담그기 위해 습윤을 점검합니다 (클래스 3에 필요한 ≥95% 적용 범위).
B. 서면 저항성 : 신뢰할 수있는 납땜을 보장하기 위해 산화 수준 (≤0.5Ω/sq) 측정.

숨겨진 결함을위한 고급 테스트 방법
표준 테스트는 HDI 보드에서 결함의 30-40%를 놓치므로 내부 기능을 검사하기 위해 고급 방법이 필요합니다.

1. X- 선 검사 (Axi)
X- 선 시스템은 HDI 보드에 침투하여 숨겨진 결함을 드러내므로 필수 불가결합니다.

A.Microvia 분석 : 공극 검출 (부피의 ≥5%), 불완전한 도금 또는 통화의 균열.
B. 층 정렬 : 내부 층 간 등록 확인 (클래스 3의 경우 공차 ± 0.05mm).
C.BGA 패드 연결 : 구성 요소 아래 솔더 조인트 점검 (BGA가 포함 된 HDI 보드의 경우 중요).

기술 참고 : 컴퓨터 단층 촬영 (CT) X-ray는 HDI 보드의 3D 이미지를 제공하여 엔지니어가 벽 두께 및 층 갭을 통해 ± 1μm 정확도로 측정 할 수 있습니다.

2. Microvia 스트레스 테스트
Microvias는 HDI 보드에서 가장 약한 점으로 열 또는 기계적 응력 하에서 고장이 발생하기 쉽습니다. 주요 테스트에는 다음이 포함됩니다.

A. INTERCONNECT 응력 테스트 (IST) : 저항을 모니터링하는 동안 열 마이크로 비아 (125 ° C ± 5 ° C)에 전류를 적용합니다. > 5% 증가는 균열을 나타냅니다.
B. 분열 사이클링 : 500 사이클에 대해 -40 ° C ~ 125 ° C에 보드를 노출시킨 다음 미세 소로를 통해 균열을 확인합니다.

데이터 포인트 : 스택 된 Microvias (3+ 층)는 열 응력 하에서 단일 레벨 미세 미세 비아보다 3 배 더 자주 실패합니다. 이러한 설계를 검증하는 데 중요합니다.

3. 환경 테스트
가혹한 환경의 HDI 보드 (예 : Automotive Unber-Hood, Industrial Plant)는 추가 검증이 필요합니다.

a.moisture 내성 : VIA의 전도성 양극 필라멘트 (CAF) 성장을 테스트하기 위해 1000 시간 동안 85 ° C/85% RH (IPC-TM-650 2.6.3.7).
B. Mechanical Shock : 방울 또는 진동을 시뮬레이션하기위한 11ms (MIL-STD-883H)의 50g 가속도.
C. 고온 보관 : 물질 분해를 확인하기 위해 150 ° C. 1000 시간.

HDI 베어 보드 테스트를위한 모범 사례

1. 테스트 가능성 설계 (DFT)
검사를 단순화하기 위해 HDI 설계 중에 테스트 기능을 통합하십시오.

모든 신호 레이어에서 A.ADD 0.2mm 테스트 포인트 (프로브 액세스를 위해 ≥0.5mm 떨어져있는 간격).
B. AOI/X- 선 정렬을 위해 보드 가장자리를 따라 100mm마다 계시 (≥1mm 직경)를 포함시킵니다.
C. X- 선 검사를 완화하기 위해 임계 그물에서 더 큰 미세 미세 (≥80μm)를 사용하십시오.

예 : DFT가있는 12 층 HDI 보드는 테스트 시간이 30% 감소하고 결함 감지 개선이 25% 감소했습니다.

2. 계층 테스트 전략
모든 결함 유형을 다루는 방법을 결합하십시오.

A. Pre-Lamination : 라미네이션 전에 미량 결함을 포착하기 위해 내부 층의 AOI.
B. 포스트 라미네이션 : 층 정렬 및 품질을 통해 X- 레이.
C.Electrical : 연속성을위한 플라잉 프로브 + 경계 스캔.
D. Reliability : Microvia 검증을위한 열 사이클링 + IST.

결과 :이 접근법은 클래스 3 HDI 보드의 탈출 속도 (고객 도달)를 <0.1%로 줄입니다.

3. 재료 별 테스트
HDI 보드에 사용되는 High-TG (≥170 ° C) 및 저 -DK (≤3.0) 재료는 특수 점검이 필요합니다.

A.TG 검증 : 유리 전이 온도 (± 5 ° C)를 확인하기위한 열 기계적 분석 (TMA).
B. 전기 상수 (DK) 테스트 : 네트워크 분석기를 사용하여 1-40GHz에서 DK 안정성 (± 0.05)을 보장합니다.

테스트 방법 비교 : 각각을 사용하는시기

FAQ
Q : HDI 보드에서 X- 선 검사를 얼마나 자주 수행해야합니까?
A : 클래스 3 HDI 보드 (항공 우주, 의료)에는 100% X- 레이 검사가 권장됩니다. 클래스 2 (Consumer Electronics)의 경우 10-20% 샘플링으로 충분하며 임계 계층 (예 : Microvia Stacks)을 완전히 검사합니다.

Q : 플라잉 프로브 테스트가 HDI 보드의 회로 테스트 (ICT)를 대체 할 수 있습니까?
A : 그렇습니다. ICT에는 프로토 타입에 비현실적인 맞춤형 비품 ($ 5,000 ~ $ 15,000)이 필요하지만 Flying Probe Systems는 고정 장치가없는 HDI의 고급 기능에 적응해야합니다.

Q : HDI 보드에서 가장 일반적인 숨겨진 결함은 무엇입니까?
A : Microvia voids, 종종 불완전한 도금으로 인해 발생합니다. X- 선 검사는이 중 95%를 차지하고 표준 테스트는 80%를 놓쳤습니다.

Q : HDI 보드의 임피던스를 어떻게 검증합니까?
A : 샘플 보드에서 임피던스 (RF 추적의 경우 50Ω ± 5%)를 측정하기 위해 시간 도메인 반사계 (TDR)를 사용하십시오. 설계 중에 3D EM 시뮬레이션과 결합하여 편차를 예측하십시오.

Q : 고급 테스트를 건너 뛰는 데 드는 비용은 얼마입니까?
A : 현장 실패율은 <0.1%에서 5-10%로 증가하여 보증 청구 및 평판 손상을 초래합니다. 10k-unit HDI 배치의 경우 $ 50,000 ~ $ 200,000의 비용으로 변환됩니다.

결론
HDI Bare Board 테스트는 Microvias, 미세한 흔적 및 조밀 한 레이어의 고유 한 과제를 해결하기 위해 표준 및 고급 방법을 전략적으로 혼합해야합니다. IPC 표준에 따라 DFT를 통합하고 X- 선 검사 및 IST와 같은 도구를 활용함으로써 제조업체는 HDI 보드가 가장 중요한 응용 프로그램의 신뢰성 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다.

철저한 테스트에 대한 투자는 재 작업이 적고 현장 실패가 적고 고객 신뢰를 강화하여 배당금을 지불합니다. HDI 기술이 더 작은 VIA와 높은 계층 수로 계속 발전함에 따라, 강렬한 테스트는 고성능 전자 제품의 품질 보증의 초석으로 남아있을 것입니다.