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EIPC(欧洲印刷电路协会)2017冬季会议回顾第二部分

四月 12, 2017 | Pete Starkey, I-Connect007
EIPC(欧洲印刷电路协会)2017冬季会议回顾第二部分

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EIPC冬季会议于Salzburg举办,在会议召开的第二天,几乎所有人都再次回到会议厅参加研讨会,其中包括那些参加了一整晚网络会议的人!

我很荣幸主持了第一场会议,其主题为“未来电子产品的应用及对可靠性、安全性的影响”。我们请来的第一位发言人是Emma Hudson,她是UL在欧洲、中东、非洲和拉丁美洲的PCB行业领导者,同时也是EPIC董事会成员之一。她的演讲名为“UL PCB 认证:用20分钟为你讲解UL 796安全标准”,通过对安全认证过程的分析解读,她向与会代表们提出了专业的建议。

她从元件的UL认证开始说起,元件的UL认证是由终端产品的安全考量为中心的,这些安全考量包括火灾和触电;UL的PCB要求提供了关于材料性能和PCB性能的数据,为的是指导材料制造商、PCB制造商和终端产品生产商在安全性设计时正确使用电器中的元件。

UL 796主要分为四个部分:介绍、制造、性能和标记,外加一个附录是关于后续检查的。这项标准只适用于刚性PCB;柔性板的认证标准名为UL 796F。有一部分术语和普通工业术语不同,例如,“单层板”指的是线路板上有一层电介质层,而不是指一层铜层。

在介绍部分中明确了需要评估的参数;制造部分说明了PCB在“认证”时会涉及到的所有细节——材料、结构、参数及制造工艺;性能部分明确了试样的结构要求和试样设计,以及进行测试时所涉及的所有细节。为了得到全面认证,需要进行所有测试;若只进行可燃性认证,则只需要进行温度冲击测试和可燃性测试。标记部分列出了所有强制性标记要求:公司标识、工厂标识、线路板种类名称以及UL认证标识。

她说明了UL标准是以共识为基础的,并且标准技术小组(STP)是受ANSI批准的规章制度管理监督的。UL本身只有一票投票权,并且45个小组成员中只有2位是来自欧洲。欢迎更多的欧洲代表加入,“你们可以帮助制定UL标准”。

与Emma Hudson的演讲背景不同,AT&S Austria 的供应商质量管理经理Jürgen Deutschmann从PCB行业用户角度出发做了演讲,他在公司主要负责AT&S集团遍布全球的公司的UL认证。

全面认证?还是仅需要可燃性认证?需要哪种最大操作温度?需要哪类可燃性等级?需要哪类材料或是哪种材料组合?明确了解客户这些要求之后,核查一下有哪些是已经存在于PCB制造商的UL档案中,以及是否需要重新启动一个UL项目,因为如果所用材料没有通过UL认证,那么就会花费更多的时间和成本。根据Deutschmann的经验,获得可耐燃性认证需要2~3个月的时间,做全面认证要花5~6个月的时间。他还讲述了发布顺序和完成强制性测试的时间表。

他展示了一个PCB制造商的UL列表文件,解释了模式限制、焊接限制、最大操作温度、UL 94可燃性等级和适当阻焊剂的重要性,随后讲述了正确进行UL标记的流程——有哪些是必须具备的,以及有哪些是客户要求的。

“那么现在该给大家介绍一个与前面完全不同的领域了,”随后我介绍了来自Taiyo America的阻焊剂专家Don Monn,他的演讲向来在EIPC上广受欢迎,演讲以散热型阻焊剂为主题,引起了与会代表的强烈兴趣。

Monn提到传统的液体感光阻焊剂相对来讲导热性差,但是高密度PCB组件需要尽一切可能散热。这一点就是Taiyo研发新型高导热阻焊剂的原因和动力。在传统阻焊剂的成分中,连续的树脂相中含有少量颜料和无机填充剂,而这些成分对散热起不到多少作用,新的成分含有大量导热性陶瓷材料,能在PCB基板和外部环境间形成热流路径,从而通过辐射和对流散热。

新的导热型阻焊剂经过了激光脉冲法测量,也就是在一毫秒或更短的时间内用激光脉冲来瞬时加热一块2 mm厚的样品前侧,然后测量其后侧的温度变化。后侧温度上升至一恒定值,并且热扩散率的协同因素也被计算在内,也就是当比热容和密度成倍增加时,用W/m-K来表示导热率。新型阻焊剂成分的导热率是2.2 W/m-K,而标准液体可感光阻焊剂的导热率是0.2 W/m-K。

Monn用图表阐述了导热型阻焊剂在元件终端和电路特征散热的途径,这些是根据测试结果得出的,显示出被测量的芯片温度有所降低。材料已经进行了彻底的热循环测试,没有发现裂缝和剥离现象。它具有低吸湿性和对ENIG良好的耐受性。因为填充剂含量高,曝光速度有所降低,但材料仍然适合激光直接成像,并且分辨率和标准液体感光阻焊剂的分辨率相等。

会议的最后一部分由EIPC技术总监Michael Weinhold主持,该部分主题为PCBA和PCB的可靠性。他请来的第一位演讲者是Datest的总裁Robert Boguski,该公司位于美国,由专门负责检测装配完成的板的专家工程师组成。Boguski就无损性故障分析给出了具有启发性的见解,以“印象和现实——将调查结果(事实)和预期(理论)联系在一起——或无法联系在一起:工作现场案例分析”为副标题。

Boguski的团队善于使用CT扫描能力,在2D和3D X射线图像的解读上有着丰富的经验,该团队充当了第二双眼睛的角色,能够有效找出会被客户认为是有缺陷的组件。客户总是对的吗?不一定!那些线路板出故障的客户往往对他们线路板出故障的原因已经有了先入之见,经常伴随着对根本原因的假设,认为问题出在高密度组件上,例如BGA,但出故障的地方往往是在别处,比如电阻、电容器以及线路板上的其他区域。Boguski的员工毫无先入之见,只对他们所见到的做出理解判断,并且对模式识别和发现异常尤为擅长。

他展示了许多案例,每个案例他都给出了客户最初认为故障出在哪里以及最终故障实际出在了哪里,而结果往往会大相径庭,而且最后发现的故障问题一般要比一开始设想的还要严重。值得一提的是,很少出现裸板缺陷,大多数情况下都是组装工艺问题导致的缺陷。

在一些情况下,Datest可以识别和修复故障,并把出故障的组件维修得能够正常工作,在许多情况下Datest能够挽救价值成千上万美金的本该报废的组件。Boguski 说这是“在白骨堆里找骨头拼人”,逗得大家都笑了。Boguski很高兴地说道:“客户们来到我们这里的时候都是一脸愁云、压力巨大,可离开的时候却是如释重负、一脸幡然醒悟的表情!”

因为如今Polar Instruments公司已成为高速电路叠层软件的一般来源,所以Polar自40年前成立以来就涉足装配完成的板测试这一事实常常被忽视。Hermann Reische来自奥地利的Polar Instruments GmbH,他就电子组装中的原型构建和小批量生产的高效检测方法给出了信息丰富的讲解。

在讨论Analog Signature Analysis(模拟信号分析)的原理之前,Reischer回顾了一系列测试方法的原理、优点和局限性:功能测试是用来检测组件内部功能是否正常、编程是否正确的,但是该测试只能测出故障的地方而不能测出故障的根本原因;在线测试需要复杂的编程和复杂的板接口;边界扫描测试需要简单的板接口和复杂的编程。

他解释说模拟信号分析依靠电气特性的变化来侦测线路板上的故障,并且能找出典型的生产故障和有缺陷的组件。它不需要元件库,技术独立,能在不供电的情况下测试并且编程很简单。这项技术不测量元件的值或是公差,所以对元件内部故障和时序故障或热故障只能进行有限的测试,并且需要使用者自己对结果进行解读。

这项技术是在一个组件或电路两端加上一个限流交流正弦波,并且将得到的电流/电压波形图作为独一无二的模拟信号叠加在一个已知完好线路板的参考信号上。通过将已知完好线路板上的信号和可疑线路板上的信号作对比,出故障的组件和位置就能很快找到。Reicher展示了一系列检查到的典型故障的例子。Polar发布了一款新型半自动图形维修系统,适用于小批量、高价值生产,或R&D原型测试,以及高密度负载线路板的退货返修。

第二天的最后一位演讲者是来自德国Ilfa的Andreas Gombert,他从一位PCB制造商的角度讲解了可靠PCB的公差要求。他解释道,对于PCB的不同特性,例如环形圈、筒壁厚度、配准、电介质间距和导线分布等,都存在着许多公差。有的标准对其中一些公差有明确的定义,如IPC-2221。有一些公差则是根据具体的项目要求而定,例如高速设计或HDI应用。

通常来说人们希望产品与设计一致,确保装配完成后的可靠性,虽然很难证明一致性就等同于可靠性。因此,基于已获得的经验,他从一个PCB制造商的角度阐述了他认为最重要的五个公差:环形圈、筒壁厚度、介质间距、阻焊层厚度和表面处理。他就每一点都给出了具体的公差要求,并举例说明了能够显示出潜在故障的特征表现,以及对可靠性的影响。

他的结论是, IPC-2221定义的环形圈最小焊盘尺寸对于复杂组合的材料也是合理的。根据叠层结构,将生产公差缩小是可行的,但是这种做法需要具体情况具体分析。就厚度而言,他的建议是满足IPC第三类甚至是第二类板的要求。他还建议在5~10微米的范围内进行正向回蚀。电介质间距对需要控制阻抗的导体至关重要;电介质间距越小,偏差对阻抗的影响就越大。阻焊层厚度对可焊性、电介质强度、用于表面处理的化学物质的保护层及阻抗均有影响。最后,表面处理的公差会对可焊性、粘合程度及腐蚀程度产生影响。他建议任何人在购买PCB时都应该首先向线路板供应商询问公差:“他们知道那个行得通、哪个行不通,也知道可以达到哪种效果…”

最后,会议由Alun Morgan做结尾致辞,他向所有与会者对大会的支持表示了感谢;还感谢了所有乐于分享知识和经验的演讲者,对各与会代表所给予的关注和响应表示感激。她还对大会赞助商Adeon, Isola, Polar和Ventec表示了感谢,尤其是对Kirsten Smit-Westenberg和Carol Pelzers能够再一次组织一场成功的EIPC会议表示敬意。Morgan还热烈欢迎大家届时出席于6月1日至2日在英国伯明翰举办的夏季会议。

感谢Alun Morgan允许我使用他所拍摄的照片。

标签:
#EIPC  #技术会议 


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