在ICT阶段HASL、OSP和银沉浸的比较考虑
现在我想重点关注这些表面加工技术以及它们如何影响ICT的性能。表面处理在测试点上留下软焊料“弧顶”和裸露的过孔,它们是理想的ICT测试对象。 HASL具有而OSP不具有的特性是吸收作用力,HASL是共晶SnPB,特别软。这种软目标具有两个好处:适应探针和吸收能量。
对于OSP PCB来说就没有这种软目标。相比而言,铜表面非常硬,不能吸收太多的能量,因此探针能“咬入”的直接接触的面积减少。外层的铜镀层一般在10到50微米 之间。把铜镀层与OSP覆层结合起来,你会看到用来探测HASL板的探针将不能在OSP表面处理的板子上使用。
研究表明,在回流焊和ICT 之间较长的传递时间内,OSP会在测试目标上产生很硬的“壳”。传递到ICT的最佳时间应小于24小时。有很多其他的工艺因素会对OSP对测试工程师带来 困扰的程度大小造成影响,其中的一些因素是:OSP提供商类型、在回流炉中经过的次数、是否去除了波峰工艺、氮回流还是空气回流,以及在ICT时的模拟测 试类型。
对铜表面的直接探测加上需要穿透OSP层的更高的探针作用力,产生了破坏薄铜层的实际潜在威胁,并导致内部短路。因此,我们的建议是永远别探测裸露的铜表面。
最近的事例显示,在5到10次的夹具激励之后,板子过孔或者测试点可能被戳穿。
对于某些PCA制造商来说,OSP对ICT的影响造成的问题如此之大,导致他们已经完全不用OSP了。其他的制造商开始学习如何遵照下面列出的“OSP规则”。
用于ICT测试夹具和程序的“OSP规则”:
注意最新的行业可测试性建议,例如www.smta.org。—总是加焊膏到测试连接点(测试焊盘或者过孔)上,不对OSP覆盖的裸露的铜层进行探测。如果你不能改变版膜,要准备:
* 对一次通过良率影响很大(FPY)
* 或许需要改变夹具探针以获得更大的作用力,例如从2牛顿到3牛顿
* 可能需要改变夹具探针类型,改变为更尖的类型*
* 可能需要一种“双击”夹具激励方法,或者利用气体力学、机械手*
* 模拟测试程序约束可能需要折衷、开放或者甚至忽略*
*研究表明这些带星号的规则对良率可能具有相对较小的影响,确保可靠测试接触的唯一方法是确保测试焊盘被焊接。
某些制造商看到了OSP产生的直接的成本节省,认为是无铅替代工艺的第一选择。然而,某些公司在考虑到生产中断和延时问题的相关实际成本时,最近态度出现完全转变,正在重新审视它们的策略。
银沉浸
银沉浸是在铜层上0.4到0.8微米的金属层,这个金属层提供测试探针能咬入的“肉”。银沉浸并没有HASL或者OSP那样应用广泛,但是初始的研究表明作 为一种制造工艺它是HASL一种自然的替代。已经有一些ICT可靠性的初步研究,研究表明蚀刻时间(表面粗糙度/光洁度)和表面厚度是可重复性的重要考虑 因素。在ICT阶段银表面处理的夹具接触可靠性还没有问题报告,因此对测试夹具不需调整,但应该需要对探针或者测试软件做出调整。
蚀刻率(etch rate)对ICT测试很重要,因为它决定银表面处理会光亮还是灰暗。在银沉积步骤中,银沉积到铜表面的等高线上,因此如果表面的粗糙度增加,因而面积增加,表现为灰暗表面,而具有最低粗糙度的表面表现为光亮的表面。
业界对这种表面加工工艺的研究非常有限,但是在技术上和商业上看起来是最具希望的。最近的经验表明这种表面处理对于ICT没有任何问题。PCB制造商现在提供银表面处理板,价格与HASL产品一样。
用户研究—从HASL到OSP的转变
研究1—欧洲一个OEM制造场所
来自OSP试验的一组数据显示如下。这个试验是由一个用户发起的,他们发现在引入OSP PCB表面处理作为他们一条产品线的无铅替代的试验时,对良率有很大的影响。这些是用户独立得到的结果,并没有受到安捷伦的任何影响。使用的测试设备是市 场领先者安捷伦3070在电路测试器,在业界这个设备被广泛用作最稳定的测试平台。
研究2—欧洲合同制造商
这个合同制造商的研究是受与研究1相似的经验驱动的,在ICT中得到很差的良率性能。这个研究目的是发现根本原因,并对OEM提供反馈信息。
这个试验被分割成两个实验部分。第一个实验部分是确定改变探针类型以及加到裸铜OSP测试点上的探针作用力的影响。第二个实验部分关注于当测试点被焊接时的性能。
在第一个实验期间,在传递到ICT之前将部件存储在氮中以防止氧化。采用了三种类型的探针,标准的7oz(2N)、7oz&10oz(3N)e类探针和螺旋状探针。
实验结果发现,当对裸露的铜OSP镀层进行探测时,不同的探针类型对良率没有改善。它平均采用5个夹具激励来“突破”OSP镀层。一旦设备的插脚接触测试通 过,测试程序余下的部分将正常地进行,不要求对模拟测试约束改变。然而实验发现若改变测试作用力和探针类型,对PCB测试点/过孔的损坏程度也会发生重大 改变。这个试验的结论是:没有焊接的测试点在ICT中具有很大的问题。使用更大的作用力或者更锋利的测试探针只会导致PCB损坏。
第二个实验是对具有焊接的测试点的OSP板间的比较,这个实验中还包含了少量纯粹的OSP样品。共试验了86个板子,其中焊接了77个,9个没有焊接。
在实验期间,合同制造商利用了他们的全球ICT设备专家来对测试夹具进行检测。这个试验出现了几个问题,即夹具压力和记录受到影响,不能满足用户的规格要求。这凸显了这样的事实:即必须一直监测未来的和现在的ICT测试夹具质量,以确保满足可接受的标准。
用户必须面对的另外一个问题是电路板上焊膏的应用。它们具有很小的测试对象,一英寸有3万个,因为需要考虑放置散热器,在某些区域的最大焊接高度限制大于0.11毫米。
本文小结
看起来某些公司的趋势是OSP被认为是HASL的自然替代。这种选择很可能是源于认识到单位成本的节省。ICT工程师应该关注这种趋势:OSP镀层的PCB 将达不到像其他的可选择的无铅表面处理工艺的性能,除非测试焊盘被焊料覆盖。如果没有改变工艺流程,可能因为改变夹具探针、夹具的维护、修改测试软件和损 坏板子的废料的成本,而抵消初始成本的可能节省。我们看到在OSP选择上最近的很多相反的情况发生。对那些还没有放弃有铅HASL工艺的客户的建议是,需 要考虑所有可行的无铅PCB替代工艺的优点和缺点,确保所有的制造阶段都在试验中包含到,包括测试!对于银PCB表面处理工艺对ICT的影响,我们没有任 何确定性的结果。我们与使用银处理工艺的客户讨论过,他们在使用这种表面处理工艺中没有发现任何夹具接触的问题。
本文关键字:表面处理 工艺技术,电子知识资料 - 工艺技术
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