HATS²™单孔试样

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HATS²™单孔试样已获技术专利,可使用在技术换代后的HATS™设备中,对7个单孔和或菊花链测试通道进行更精确、大电流、毫欧级别的精度、4线桥电阻测量。该技术让技术换代后的HATS™设备可对单孔可靠性测试通道进行更快速的测试。
测试菊花链和单孔有什么不同?
串联起来的孔菊花链结构曾被用来测试孔的可靠性,以此获取统计学上足够多的孔采样数据。孔菊花链的一个问题是它依赖设计,所测阻值的70-90%来自把孔连接起来的导线线路而并非实际孔的构造。

一个常规单个镀覆孔的电阻值小于0.001欧姆。在一个0.200欧姆的菊花链通道中,仅有0.0200.060欧姆代表了镀覆孔的阻值。所有镀覆孔同时开裂/分离了10%,菊花链的阻值才仅仅变化了1%3%,并不会触发失效。即是菊花链中所有镀覆孔同时发生了30%的开裂/分离,也不会超过菊花链测试通道常规10%阻值变化的失效标准。而且一个菊花链中所有镀覆孔同时失效的概率是极低的,一般会把一个或几个镀覆孔出现95%的开裂/失效认为是一个孔菊花链通道出现了10%的阻值变化。在一个0.200欧姆的菊花链中出现0.001欧姆的变化(意味着2-3个镀覆孔内有50+%的开裂/分离),被认为是菊花链阻值出现0.5%的变化,这个数值通常会被视为电气干扰或者测试箱的温度偏差甚至被忽视掉。

测试箱内的温度每变化1摄氏度,会导致铜电阻出现~0.393%的变化。一个常规冲击/循环箱的精度为+/- 1.5C的话,等于箱体本身温度偏差导致的电阻偏差就有+/- 0.6%

很明显镀覆孔的菊花链仅仅在孔失效的最后段才会在电气测量上显现出来,而并不能在孔失效过程的开始就被快捷地捕捉到。菊花链毫无疑问在孔的可靠性测试上有一席之地,且可以判断一个镀覆孔出现百分百失效的时候,但是单孔测试才是观察镀覆孔从开始开裂/分离到失效的唯一方法。
为什么现在测试单孔?
了解失效机制对追溯失效的根源很重要。知道你的镀覆孔是什么时候开始失效的,对可靠性评估、材料选择及工艺控制很重要。能够在一个单孔通道中孔失效的起始阶段就看到,而不是在一个菊花链通道中孔失效后期才看到,可以对生产工艺的区别有更好的了解。随着镀覆孔结构变得越来越复杂,由多重技术组合来生成越来越复杂的结构,如果能够敏锐地在孔结构中测量到由于机械变化而引起的小阻值变化,则对了解这些互连机构之间的相互关系及失效机制有着显著作用。
单孔测试是全新的未经验证的试验吗?
2009年,一个德国的汽车制造商组织(ZVEI)委员会发表了一个关于在双箱式热冲击/循环箱测试中进行单孔测试的方法,此后行业多数人士就开始采用该方法进行孔的可靠性测试。麦可罗泰克中国实验室拥有14台双箱式热冲击/热循环试验箱和HATS™试验箱可进行单孔的孔可靠性试验。实验室自2011年就开始进行单孔的可靠性试验,主要测试要求按照汽车行业进行。
我已经有了菊花链测试多年的数据,现在我怎么用这些和单孔测试进行比对?
已获专利的HATS™单孔试样包含7个单孔通道。每个单孔通道可以替换成菊花链通道。该设计可以使得HATS™设备在试样上既能够从单孔又能够从菊花链测试通道上采集电阻值数据。设计师可以在试样上包括12个菊花链加上56个单孔。这提供了从从老数据到新变更之间的桥梁,并提供了看到单孔和菊花链通道之间测试结果不同的机会。
我怎么才能使用已经获取专利的HATS2单孔试样?
HATS²™单孔试样的设计使用专利设计。为了让公司在他们的测试试样设计中使用该技术,他们必须与专利拥有者签署授权许可协议。授权许可条款和费用将取决于项目数,但其条款和条件是合理公平的,以方便申请方更便利地获取许可证。有关HATS²™单孔试样的授权许可,如有需求,请使用导航条的联系方式表格。
我怎么才能获取仅一个孔的足够统计数量的测试?
多数菊花链极少能代表PCB的统计显著性。每个的HATS²™专利单孔试样包括7个单孔通道。7个单孔通道中的每个都可以替换成菊花链,使单孔和菊花链通道数据都能得到采集。在HATS™设备的每箱可测试36块这种试样,您可以获得252个单孔(或者单孔和菊花链)通道的采样,且可以在每个孔出现开裂/分离过程的初始就能精确捕获到,并可使用包含的菊花链通道与历史信息进行比较。

为了获取一个菊花链中孔采样的“显著性”, 数学模型可用于假设菊花链代表的PCB中孔群体的相似性和可变性。例如,对钻孔而言,一个“相似工艺生产而成”的群体可能由经同一个钻头钻好的1200个孔组成。为了获得95%的数据置信度和5%的误差,该1200个孔的组内有125个孔需要包含在一个菊花链里。再对“相似工艺生成”的孔进行分组以形成一个孔群、因而来计算统计显著的采样量,这其中有很多问题。但是无论你怎么算,为了获取统计显著性,一个菊花链中必须包括的孔数量只增不减。

菊花链中如没有几百个孔的话,所测结果对其代表的PCB不足以形成统计显著性,且在最佳和最差数值上“感觉良好”的统计法可能隐藏了电阻值的少量增加,而这些增加表明了孔结构的问题。为了测试一个大菊花链的高阻值,经过该菊花链的电流必须减少才能获得电阻测试的精确度和有效位数。一个单孔内50%的开裂或分离可能被忽视掉,因为它仅记录了一个可能超过1欧姆的菊花链的<0.0005欧姆的变化(0.05%的变化)。即使我们有好几个孔出现50%的开裂或分离,我们也只能看出所测测量值的干扰。

菊花链毫无疑问在孔的可靠性测试上有一席之地,但是单孔测试才是观察孔从开始开裂/分离到失效的唯一方法。
获取专利的HATS2单孔试样有什么特别之处?
HATS²™专利单孔试样包含7个单孔通道。7个单孔通道中每个都可以用菊花链设计取代,使得可对HATS²™单孔试样进行进行单孔和菊花链组合的采样。每个单孔通道通常的阻值小于0.001欧姆。要达到在这个阻值范围上测量百分数变化,意味着要进行低于0.001欧姆的精确测量。这是很有挑战性的要求,要求测试试样和测量系统能同时匹配。

单孔阻值必须从整个测试电路的总阻值中抽取出来,这整个电路中包括测试引脚的电、样品温度差异导致的阻值、偏移(仪表、导线、温度)和最后的孔实际阻值。

HATS²™技术使用4线桥开尔文技术解决了测试引脚的电阻,该技术在一个方向上决定了测试引脚的电阻值。HATS²™技术通过测量双向的测试引脚电阻更进了一步,从而更精确地计算测试引脚的阻值。
HATS²™技术通过HATS²™专利单孔试样表面上构成的的特殊电路解决了偏移问题。一旦这些电路>0.050欧姆且其中一个<0.010欧姆,通过使用这2个电路,使用经HATS²™改进过的新版HATS™设备可以计算出偏移值并把它从单孔通道的测量值中去除,从而给出通道值的更精确数值。



*美国专利号10,379,15。德国专利号 10 2019 006 553.0。中国专利号 ZL 201922142627.1。全球其他专利号更新中。
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