板級可靠度服務 Board Level Reliability Integrated Service
元件經表面貼裝製程固定於印刷電路板上後的可靠度驗證稱為板級可靠度(Board Level Reliability),板級可靠度主要是探討聯結「封裝元件」與 「電路板」之間的錫球焊點可靠度。
隨著科技的迅速發展,可攜式電子產品趨向於輕、薄、短小、功能多的方向,同時環保意識抬頭,導致無鉛焊料與無鹵電路板逐漸地取代有鉛焊料(又名錫鉛焊料)與有鹵電路板於電子產品上,使材料漸偏向於脆性材料。產品在使用或者搬運過程中受到碰撞或掉落時,電路板與封裝元件間的錫球(solder ball)焊點在動態荷載下極易發生破裂,由於焊點在可攜式電子產品趨勢的發展也趨於微小,對於產品焊點的可靠度越來越面臨更嚴苛的挑戰,所以板級試驗越來越受到業界的重視
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板級可靠度服務

 

 

板級可靠度範圍屬於電子封裝的五個層級封裝技術中的第二層級組合結構的可靠度。在 IPC 9703 規範中將板級可靠度細分為元件板級試驗與系統板級試驗。
其中「元件板級試驗」指的是使用一個簡化的測試板,測試板上只有單一種元件,分成不同的組別進行測試,而且可能在一塊電路板上含有多個相同元件,此級所使用測試板不需要與最終系統產品的電路板類似;而「系統板級試驗」則表示使用於系統板上所有主要元件的試驗,其使用驗證元件為實際元件或等效的測試元件。


封裝是以建立各層級間介面結合(Interconnection)為基礎的技術,如下圖所示,其製程技術以五個不同層級區分:

第零層級(晶片層級介面結合):IC晶片上的電路設計與製造。
第一層級(單晶片或多晶片模組):將IC晶片封裝於殼體中,並完成電路及密封保護的製程又稱為模組(Module)或晶片層級封裝(Chip-level Packages)。
第二層級(印刷電路板,PCB):將第一層級封裝完成的元件組合於電路卡上的製程。
第三層級(母板):將數個電路版組合於主機板(Board)上成為次系統的製程。
第四層級(電子產品):將數個次系統組合成為一完整的電子產品(Gate)的製程。
 

 

元件板級試驗
 

根據IPC/JEDEC-9703的定義,元件級板階測試是指在簡化的測試板針對單一種元件進行不同的測試。測試板設計時會使用daisy chain以監測焊點品質。可靠度測試項目包含:

板階溫度循環測試(Board Level Thermal Cycling Test)
評估在熱疲勞效應下,電子產品的焊點材料,元件或電路板在熱應力的影響下的熱疲勞壽命。一般失效標準可根據IPC-9701的定義,電路阻值在連續五次讀值時上升20%,即判斷為失效。失效模式可以透過切片觀察或紅墨水測試進行分析。

板階摔落測試(Board Level Drop Test)
評估在摔落加速度的環境下,電子產品在機械衝擊的影響下的摔落壽命。根據JESD22-B111標準,元件面將朝下固定在測試機台的基座上,然後根據測試條件進行。測試條件包括:最大衝擊加速度(Acceleration Peak)、衝擊時間(Pulse Duration)以及速度改變量(Velocity Change)。根據標準的失效定義為,當偵測到阻值大於100歐姆或上升20%後,在接下來的五次中出現三次讀值時偵測到大於100歐姆或上升20%,即判斷為失效。

系統可靠度測試(System Reliability Test)
 

電子產品因為使用環境的多元化,在不同環境條件下進行可靠度評估已成為必要,常見的影響因子有溫度、濕度、外力等。透過設備可以模擬因子的影響並可以加速評估時間,確認產品在極端環境下的表現。

可提供以下的環境應力試驗(Environmental Stress Test):

溫度儲存試驗(Thermal Storage Test)
溫度/濕度儲存試驗(Temperature/humidity Storage Test)
溫度循環試驗(Thermal Cycling Test)
溫度衝擊試驗(Thermal Shock Test)
溫度/濕度循環試驗(Temperature/humidity Cycling Test)
高加速應力試驗(Highly Accelerated Stress Test, HAST)
機械衝擊試驗(Mechanical Shock Test)
彎曲試驗(Bending Test)

 

設備能力

溫度循環測試機
Temperature:-70.00℃~+150.00℃
Time:0H1m~9999h 59m
Cycle: 1~9999cycle
解析度: Temperature: 0.01℃ / Time:1 min


機械衝擊設備
平台尺寸: 450 x 450mm
最高加速度: 500g
最大衝程:1800mm
最大速度變化率:7.4m/sec

板級可靠度服務

 

 

板級可靠度範圍屬於電子封裝的五個層級封裝技術中的第二層級組合結構的可靠度。在 IPC 9703 規範中將板級可靠度細分為元件板級試驗與系統板級試驗。
其中「元件板級試驗」指的是使用一個簡化的測試板,測試板上只有單一種元件,分成不同的組別進行測試,而且可能在一塊電路板上含有多個相同元件,此級所使用測試板不需要與最終系統產品的電路板類似;而「系統板級試驗」則表示使用於系統板上所有主要元件的試驗,其使用驗證元件為實際元件或等效的測試元件。


封裝是以建立各層級間介面結合(Interconnection)為基礎的技術,如下圖所示,其製程技術以五個不同層級區分:

第零層級(晶片層級介面結合):IC晶片上的電路設計與製造。
第一層級(單晶片或多晶片模組):將IC晶片封裝於殼體中,並完成電路及密封保護的製程又稱為模組(Module)或晶片層級封裝(Chip-level Packages)。
第二層級(印刷電路板,PCB):將第一層級封裝完成的元件組合於電路卡上的製程。
第三層級(母板):將數個電路版組合於主機板(Board)上成為次系統的製程。
第四層級(電子產品):將數個次系統組合成為一完整的電子產品(Gate)的製程。
 

 

元件板級試驗
 

根據IPC/JEDEC-9703的定義,元件級板階測試是指在簡化的測試板針對單一種元件進行不同的測試。測試板設計時會使用daisy chain以監測焊點品質。可靠度測試項目包含:

板階溫度循環測試(Board Level Thermal Cycling Test)
評估在熱疲勞效應下,電子產品的焊點材料,元件或電路板在熱應力的影響下的熱疲勞壽命。一般失效標準可根據IPC-9701的定義,電路阻值在連續五次讀值時上升20%,即判斷為失效。失效模式可以透過切片觀察或紅墨水測試進行分析。

板階摔落測試(Board Level Drop Test)
評估在摔落加速度的環境下,電子產品在機械衝擊的影響下的摔落壽命。根據JESD22-B111標準,元件面將朝下固定在測試機台的基座上,然後根據測試條件進行。測試條件包括:最大衝擊加速度(Acceleration Peak)、衝擊時間(Pulse Duration)以及速度改變量(Velocity Change)。根據標準的失效定義為,當偵測到阻值大於100歐姆或上升20%後,在接下來的五次中出現三次讀值時偵測到大於100歐姆或上升20%,即判斷為失效。

系統可靠度測試(System Reliability Test)
 

電子產品因為使用環境的多元化,在不同環境條件下進行可靠度評估已成為必要,常見的影響因子有溫度、濕度、外力等。透過設備可以模擬因子的影響並可以加速評估時間,確認產品在極端環境下的表現。

可提供以下的環境應力試驗(Environmental Stress Test):

溫度儲存試驗(Thermal Storage Test)
溫度/濕度儲存試驗(Temperature/humidity Storage Test)
溫度循環試驗(Thermal Cycling Test)
溫度衝擊試驗(Thermal Shock Test)
溫度/濕度循環試驗(Temperature/humidity Cycling Test)
高加速應力試驗(Highly Accelerated Stress Test, HAST)
機械衝擊試驗(Mechanical Shock Test)
彎曲試驗(Bending Test)

 

設備能力

溫度循環測試機
Temperature:-70.00℃~+150.00℃
Time:0H1m~9999h 59m
Cycle: 1~9999cycle
解析度: Temperature: 0.01℃ / Time:1 min


機械衝擊設備
平台尺寸: 450 x 450mm
最高加速度: 500g
最大衝程:1800mm
最大速度變化率:7.4m/sec

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