印制电路板的可靠性试验与评价.doc

印制电路板的可靠性试验与评价编者按:为了PCB行业的需求,全面了解PCB的可靠性试验与评价,本期起逢单月刊登此系列文章(约为11篇),供业内人士探讨交流。印制电路板的可靠性试验与评价李小明翟玉环卜宏坤(江南计算技术研究所,江苏无锡214083)摘要文章把印制电路板的可靠性概括为三个方面,并分别就其可靠性的试验和评价方法进行了简要综述,提出了后续要介绍的印制电路板领域多种可靠性试验和评价方法。关键词可靠性试验;可焊性;连接可靠性;绝缘可靠性中图分类号:TN41文献标识码:A文章编号:1009-0096(2010)7-0035-03ReliabilityTestandEvaluationforPrintedCircuitBoardLIXiao-mingZHAIYu-huanPUHong-;soldering;reliabilityofjunction;reliabilityofinsulation在近年的高科技印制电路板产品发展潮流中,高密度互连(HDI)印制板和高频化的高速数字电路印制板的需求正急速膨胀,成为企业新的经济增长点。但高密度互连组装的大幅度提高,使得PCB板的孔径、焊盘、布线宽度和线距都愈来愈微细化,介质基材日益薄型化,这既给PCB的内部导线与孔互连可靠性、内部导线与孔绝缘可靠性提出了挑战,也给外部PCB与器件的焊接可靠性带来了新的问题。高频化的高速数字电路印制板由于存在信号的趋肤效应,需要尽量保证铜箔平整、光滑,但这又导致PCB的表面导线、焊盘与介质层的粘合力下降,直接影响产品的使用寿命;无铅工艺焊接窗口温度的提高,使得这些高科技印制板产品存在的可靠性问题更加突出。为此,我们将结合近几年来的一些测试与评估案例,和大家一起分期探讨如何应用相关的测试标准或方法,来开展样品的质量检测和可靠性评价。本文作为印制板可靠性专题的前文,将简要归纳总结印制板可靠性存在的几个方面,并相应介绍列出一些试验的方法,最后给出将陆续发表的印制板典型的质量检测和可靠性评价方法。1可靠性试验的意义与目的印制电路板的可靠性,主要包括两层意义:(1)长期使用的稳定性,这是从产品使用寿命上讲的可靠性;(2)保证批次内每个产品的优良品质的可靠性。对于PCB可靠性,进行高频率的检验是困难的。但又需要有连续性,以积累各方面的检测数据,从而改善PCB产品的潜在缺陷。针对PCB的可靠性,通常开展的是可靠性的增长试验和统计试验,可靠性增长试验是一个有计划地试验、分析及确定问题的过程。在这个过程中,产品处在实际环境、模拟环境或加速变化的环境下经受试验,以暴露设计和工艺中的缺陷。统计试验包括可靠性鉴定试验和可靠性验收试验:可靠性鉴定试验的目的是向订购方提供合格证明,即产品在批准投产之前已经符合最低可接收的可靠性要求。可靠性验收试验的目的在于对交付的某些产品或-35-生产批次进行评价。这种试验必须反应实际使用情况,并提供验证可靠性的估计。PCB可靠性试验流程如图1所示。从图1可以看出,样品的性能检测(主要以电性能为主)分试验前、试验中、试验后三个阶段。在传统的PCB可靠性试验中,中间检测必须中断试验进行,具有较大的局限性,无法真实地反应样品的整个失效变化趋势,对材料、工艺的失效模式不能获取有价值的细节因素。因此,我们将在后续的可靠性评价方法中为大家更多的介绍自动测试系统的应用。小,PCB板面的每个焊盘或孔的可焊性要求更高。(2)大尺寸多引脚的阵列BGA芯片焊接需要PCB具有更好的共面性,而无铅焊接工艺的温度提升给PCB的板面翘曲带来了隐患。(3)PCB生产及存放过程中带来的表面污染和氧化,造成焊盘或孔的可焊性不良。对于PCB焊盘或孔的可焊性测试,目前除图3所示传统的浮焊、浸焊定性试验判定方法外,定量的润湿天平测试方法也已应用于PCB的来料检验、产品开发、工艺设计、生产管理等方面。图1可靠性试验与测试流程图3印制板孔、焊盘的可焊性样品图2印制电路板可靠性的“三个要点”从图2多层PCB的结构示意图中可以看出,信号电互连介质一般都是由蚀刻而成的铜线和金属化的孔组成,电气绝缘则是由玻纤布、树脂组成的介质层特性决定。因此,我们可以这样认为,保证印制电路板的可靠性只需做到三点:(1)在存放、组装环境条件下能保持“焊盘、孔焊接可靠性”;(