在IPC APEX展会期间我很高兴得采访了我的老朋友Bob Neves先生。Bob在微孔及通孔测试技术上有一些令人兴奋的新信息。

Happy Holden：Bob，让我们开始讨论这个大新闻——你研发的这个新测试试样。

 

Bob Neves：在过去两年，IPC的一个工作组一直忙于开发一种新的测试方法，试图快速测试孔是否符合IPC文件（如6012或挠性板性能文件）中的一致性要求。我们确定在回流模拟过程中进行电气性能测试是个好主意。因此，我们提出了一种方法， 将IPC “D”试片置于多次回流模拟中，并尝试在回流焊过程中对孔和微孔进行实时电气检测，一般这些孔在回流循环的高温部分显示失效却可能在冷却后恢复电气正常。

我对我们始于21世纪初的HATS技术进行了更新，以便能够进行这个新的IPC-TM-650 2.6.27B测试。除此之外，我们一直在中国的麦可罗泰克实验室进行汽车行业的微孔和单孔的可靠性测试。2009年，ZVEI的一个工作组确定了测试孔的菊花链只显示了孔失效的结束，而不是开始。他们想了解孔失败的开始，因此提出了汽车行业的测试，即一次测试一个孔。如果这个孔开始失效，你马上就能看到它的电效应。

这个方法始于2011年，我们将这一测试能力投入到了麦可罗泰克实验室，目前我们在中国有14个双箱式高低温冲击箱，为汽车领域进行单孔测试。当我对HATS2技术进行更新时，决定要增加这项能力，以加快单孔测试的过程，无论是通孔/埋孔还是微孔。现在，我们能够在HATS2测试箱中快速测试孔的可靠性和稳健性。

 

汽车行业用的HATS孔可靠性试样：（A）7个单孔4线桥通道加上一个菊花链通道可用于测试 （B）7个单孔 （图源：麦可罗泰克实验室）

Holden：这在测试试样上是令人激动的改变。

 

Neves：我们设计了一个试样，可以在一块试样上测试七个单孔。因为大家仍然想对多数量的孔有所了解，因此HATS测试仪将在一次运行中测试252个这类单孔。你可以得到一定数量孔的数据。当你拿走菊花链后会失去一些东西，那就是多孔结构和更多的失效机会。

 

Holden：但是你并不是一定要去掉菊花链。

 

Neves：对。我们增加的另一个功能是，HATS2单孔试样允许你用菊花链替换这7个单孔通道中的任何一个，这样你可以在同一块试样上有一个或两个菊花链以及5个或6个单孔。假设一个复杂的孔结构，我们监测一个微孔或叠孔，然后在试样的另一面监测埋孔或相同的微孔结构。

你可以做一个菊花链形成的完整孔结构，一个带这个孔结构可进行彻底检测的单孔，然后所有其他的单孔都可以用这个结构制造，但是你只测量该结构的一部分，比如试样顶部的微孔结构；第二，你可测量试样底部的微孔部分；第三，你可测量埋孔；第四，你可测量整个孔结构。

你可以从完整的孔制造工艺中单独查看复杂孔结构的各个部分，也可以从一块试样中获得多个孔、单孔以及每个孔结构的所有方面。

 

Holden：这也可以是一块IPC标准的“D”型试样。

 

Neves：对的。这台设备还可以测试标准的IPC “D”型试样，现在是菊花链结构。你也可以把它们加工成单个孔，而且按照IPC “D”试样的设置设计，通道一和通道二之间有机会创建一个单孔甚至另一个菊花链通道。HATS设备将允许在IPC “D”试样上添加第三个通道，而以往最多只有两个通道。

 

Holden：这很令人兴奋。因为现在我们有一种方法，可以在同一个测试中，在同一块试样上做这两种结构。

 

Neves：是的。你可以把两个菊花链放在你的IPC “D”试样上，然后在中间放一个单孔，这样你可以用一个单孔彻底测量一个孔结构，并了解这个孔可能从哪里开始失效。

 

Holden：我敢打赌你会想出办法，让“D”试样上放5个单孔或类似结构。

 

Neves：有很多可能性。我想我们可以想出一种方法，将新的HATS技术与20P连接器和另一边的传统IPC 8P连接器组合起来。

 

Holden：那么这些试样在哪里测试呢？

 

Neves：现在，我正在把HATS2系统放进全世界经过认证的A2LA、17025或ITAR实验室。我们在北美有NTS，在亚洲有麦可罗泰克中国实验室。我们正在欧洲寻找合作伙伴，以便能够在那里安装HATS2系统。我们得知欧洲航天局对此也产生了一些兴趣，并在微孔圆桌会议上进行介绍，试图帮助他们了解其孔结构。

 

Holden：我与IPC的特别顾问或委员会一起研究弱界面微导通孔的问题，Bob Willis和他的测试一直是该信息的重要提供者。

 

Neves：使用菊花链观察弱微导通孔的一个问题是，当你看到菊花链中的电阻变化时，其中一个或多个微导通孔已经严重受损，可能已经受损80%-90%。而一两个孔中的微小变化将淹没在菊花链所有电阻的噪点中，而这些噪点大多数来源是连接菊花链通道的所有电路。

进行失效分析时，微导通孔已经彻底断开了，在大多数情况下你都会面临很大的障碍。而用一个单孔，你可以在灾难性的失效发生之前阻止它。如果单孔中电阻变化达到10%时停止测试，你就能找到失效开始的地方，在那里10%的电阻变化等于你的微孔中出现10%的裂缝或分离。

 

Holden：这太棒了。因为我们目前专注于5G和新材料，而新材料将必须通过这种可靠性元器件测试。

 

Neves：完全正确。让人困惑的是，我们把所有的东西都汇聚在“孔可靠性”这几个字中，而孔可靠性是要经过与产品所处环境的可靠性相关的途径得到，但我们不想等那么久。

我们朝着我喜欢称之为“孔稳健性”的方向发展。我们取试样、在材料的Tg 点以上进行测试、将其多次加热到焊接温度，并尽可能快和严酷地进行测试，直到它们发生断裂，试图看到这些新材料之间的差异和工艺之间的差异。人们往往把孔稳健性和孔可靠性的结果混淆起来。

 

Holden：既然我们的话题是可靠性，你为什么不给我们说一下欧洲航天局的想法，他们有一个包括漏电测试和CAF测试的完整项目。

 

Neves：他们的项目中包含CAF和孔的可靠性，并且想让材料保持低于层压板结构的Tg点，因为在Tg点或接近Tg点，材料会产生一些极端膨胀，导致孔的退化，而这一情况在现实生活中是不存在的。在产品的生命周期中，从来没有这种压力。即使在卫星上，你也看不到材料在运行过程中超过了它的Tg点。他们也希望在测试中获得非常高的温度梯度。比如200°C的梯度，因此我们的测试温度从-55°C到145°C。我们对此进行循环，然后让他们获取这些信息，并将其与现实生活中的可靠性联系起来，看看产品在这个温度变化环境中能持续多久。与此同时，现在很多测试都是——“把它加热到220℃、230℃、250℃或260℃，然后一直循环直到它破裂。”

这种孔稳健性的方法可以告诉你哪种材料更好，但不一定与最终使用情况有关联。可以有两种材料，其中一种在孔稳健性测试中明显表现较差，但在预期的最终使用环境中可能同样可靠，而且不同孔稳健性材料之间也会存在成本差异。人们将不得不决定，“我愿意为这个额外的孔稳健性支付多少钱，这稳健性可能会或可能不会对我正在使用的最终产品环境中的孔可靠性产生任何影响？” 

 

Holden：可靠性越来越重要。如果你不太了解这一点，我建议你看第七版《印制电路手册》，其中第53章《成品印制板的可接受性和质量》是Bob Neves写的。这是一个很好的开始，其中也有六章是关于裸板和组装可靠性的，由Reza Ghaffarian博士编写，非常出色，提供了关于建模、可靠性和测试的基本知识。如果您想了解这些主题，请获取手册、阅读它，以便获取更多信息。

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