Po zmieszaniu płytki wysokiej częstotliwości Rogers z FR-4, na styku międzywarstw łatwo powstają ukryte defekty rozwarstwiania ze względu na niedopasowanie współczynnika CTE obu materiałów i różnice w kompatybilności systemu żywic. Poniższe cztery metody wykrywania obejmują cały proces, od szybkiego wstępnego sprawdzenia do precyzyjnej analizy uszkodzeń, w pełni dostosowując się do wymagań wykrywania rozwarstwień w przypadku płyt mieszanych o wysokiej częstotliwości:
Nieniszczące, szybkie badanie przesiewowe: wykrywanie za pomocą skaningowej mikroskopii akustycznej SAM
Jest to preferowana-nieniszcząca metoda wykrywania warstw w-mieszanych płytach dociskowych o wysokiej częstotliwości, a także uznawana za złoty standard w branży określania warstw.
Podstawowa zasada: penetrując płytkę falami ultradźwiękowymi o wysokiej częstotliwości 15-50 MHz, różnica w impedancji akustycznej między szczeliną powietrzną międzywarstwową a podłożem jest wykorzystywana do obrazowania z rozdzielczością do 10 μm. Może dokładnie identyfikować ukryte defekty, takie jak warstwy różnicowe i puste przestrzenie żywicy na styku heterozłącza Rogersa i fr4.
Kluczowe punkty działania: Przed inspekcją należy wykonać czyszczenie plazmowe powierzchni płyty w celu usunięcia zanieczyszczeń. Skoncentruj się na skanowaniu obszarów koncentracji naprężeń, takich jak interfejs mieszanego ciśnienia pomiędzy Rogersem i fr4, pod polami lutowniczymi BGA i obszarami z gęstymi otworami przelotowymi. W obszarach warstwowych będą widoczne jasne, białe, nieprawidłowe plamy na obrazie C-zeskanowanym.
Zalety: brak konieczności niszczenia próbki, 100% pełna kontrola płyt produkowanych masowo-i znacznie wyższy współczynnik detekcji warstwy różnicowej w przypadku podłoży z PTFE-o wysokiej częstotliwości niż w przypadku zwykłej detekcji-promienia rentgenowskiego.
Weryfikacja naprężenia termicznego: szok termiczny + test odtwarzania rozwarstwienia
W odpowiedzi na „ukryte nakładanie się warstw” spowodowane niewystarczającym wiązaniem międzywarstwowym, nakładanie warstw jest uruchamiane poprzez symulację ekstremalnych warunków pracy, aby uniknąć pominięcia wykrycia produktów, które uległy uszkodzeniu po dostawie.
Procedura standardowa: Ściśle przestrzegaj normy IPC-TM-650, umieść próbkę w zimnym i gorącym zbiorniku szokowym o temperaturze -55 ~+125 stopni, wykonaj 100–500 cykli przy szybkości temperatury 20 stopni/min i pozostaw w wysokich i niskich temperaturach przez 15 minut każdy w pojedynczym cyklu.
Logika oceny: po zakończeniu cyklu natychmiast przetestuj ponownie za pomocą SAM. Jeżeli zostaną dodane nowe warstwy lub pierwotny obszar warstwy powiększy się na granicy faz mieszanego ciśnienia, zostanie to bezpośrednio ocenione jako niekwalifikowane; Jednocześnie monitorując zmiany parametrów Dk/Df, nakładanie warstw może prowadzić do nagłego wzrostu-straty wtrąceniowej sygnału o wysokiej częstotliwości przekraczającej 0,5 dB.
Scenariusz adaptacji: Do ukończenia tego testu przed wysyłką wymagane są hybrydowe płyty dociskowe Rogers spełniające wysokie wymagania dotyczące niezawodności, takie jak fala milimetrowa dla celów wojskowych i pojazdów.
Weryfikacja właściwości mechanicznych: ilościowe badanie siły wiązania międzywarstwowego
Bezpośrednio ilościowo określ siłę adhezji pomiędzy interfejsem heterozłącza Rogers i fr4 i wyeliminuj ryzyko rozwarstwienia spowodowanego złym procesem laminowania od nasady.
Metoda badania: Z płytki testowej należy pobrać standardową próbkę o szerokości 25 mm, za pomocą maszyny do próby rozciągania odkleić warstwę międzywarstwową przy stałej prędkości 50 mm/min, zarejestrować maksymalną siłę rozciągającą i przeliczyć ją na siłę wiązania o jednostkowej szerokości.
Kwalifikowany próg: siła wiązania międzywarstwowego płytki hybrydowej wysokiej-częstotliwości Rogers musi być większa lub równa 1,0 N/mm, czyli znacznie wyższa niż wymagana wartość 0,8 N/mm w przypadku zwykłej płyty fr4; Jeśli wartość testowa jest niższa od progu, oznacza to, że stopienie żywicy na styku dwóch materiałów jest niewystarczające i nieuchronnie nastąpi rozwarstwienie podczas kolejnego procesu lutowania rozpływowego.
Weryfikacja uzupełniająca: Jednoczesne użycie różnicowego kalorymetru skaningowego DSC do badania wartości Tg. Jeżeli zmierzona Tg jest o więcej niż 15 stopni niższa od wartości nominalnej materiału, świadczy to o niepełnym utwardzeniu półutwardzonego arkusza fr4, co jest również podstawową przyczyną rozwarstwiania.
Ostateczne potwierdzenie niepowodzenia: analiza mikroskopowa przekrojów metalograficznych
Wykonaj niszczącą sekcję mikroskopową warstwowych nieprawidłowych próbek odkrytych podczas poprzedniej detekcji, dokładnie zlokalizuj położenie warstw i pierwotną przyczynę.
Proces operacji: Wytnij małą próbkę zawierającą obszary warstwowe, zatop i utwardz ją żywicą epoksydową, stopniowo szlifuj i poleruj i bezpośrednio obserwuj granicę międzywarstwową pod mikroskopem metalograficznym przy powiększeniu 100-500 razy.
Wymiar analityczny: Możliwe jest jednoznaczne rozróżnienie, czy rozwarstwienie występuje na styku warstwy rdzenia Rogersa z PP, czy na styku warstwy fr4 z PP oraz zbadanie, czy występują szczegółowe defekty, takie jak niewystarczające wypełnienie żywicą, mikropęknięcia i odsłonięte włókna szklane, w celu optymalizacji parametrów mieszania i laminowania w odwrotnym kierunku.
Typowa ocena: Jeśli pomiędzy podłożem Rogers PTFE a warstwą epoksydową fr4 w plasterku występuje ciągła przerwa, można potwierdzić, że rozwarstwienie jest spowodowane słabym stopieniem powierzchni styku materiałów heterogenicznych, co stanowi wyraźną podstawę do późniejszego udoskonalenia procesu.