2025-09-05
उच्च घनत्व इंटरकनेक्ट (एचडीआई) नंगे बोर्ड आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स की रीढ़ हैं, जो 5 जी उपकरणों, चिकित्सा प्रत्यारोपण और एयरोस्पेस प्रणालियों में पाए जाने वाले कॉम्पैक्ट, उच्च-प्रदर्शन डिजाइन को सक्षम करते हैं।मानक पीसीबी के विपरीतएचडीआई बोर्डों में माइक्रोविया (≤150μm), फाइन-पिच ट्रेस (≤50μm), और घने परत स्टैक हैं, जो विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए कठोर परीक्षण की आवश्यकता होती है।एचडीआई बोर्ड में एक छिपा दोष सिग्नल विफलता का कारण बन सकता है, थर्मल तनाव, या कुल उपकरण टूटना, व्यापक परीक्षण को गैर-वार्तालाप योग्य बना रहा है।
इस गाइड में HDI नंगे बोर्ड की गुणवत्ता को मान्य करने के लिए आवश्यक महत्वपूर्ण परीक्षण विधियों की रूपरेखा दी गई है। हम IPC मानकों, दृश्य निरीक्षण तकनीकों, विद्युत परीक्षणों,और एक्स-रे और माइक्रोविया विश्लेषण जैसे उन्नत उपकरण, जो असेंबली से पहले दोषों को पहचानने के लिए एक रोडमैप प्रदान करता है। चाहे आप चिकित्सा उपकरणों या 5G बुनियादी ढांचे का निर्माण कर रहे हों,ये प्रथाएं आपको सख्त उद्योग आवश्यकताओं को पूरा करने और विश्वसनीय उत्पाद देने में मदद करेंगी.
महत्वपूर्ण बातें
1एचडीआई विशिष्टताः माइक्रोविया, ठीक निशान और घनी परतें एचडीआई बोर्डों को छिपे हुए दोषों (जैसे, रिक्त स्थान, परत असंगतता) के प्रति अधिक संवेदनशील बनाती हैं जो मानक परीक्षणों में छूट सकते हैं।
2.आईपीसी मानक: विश्वसनीय एचडीआई बोर्डों के लिए, विशेष रूप से कक्षा 3 अनुप्रयोगों (एयरोस्पेस, चिकित्सा) में, आईपीसी-ए-600 (दृश्य), आईपीसी-6012 (प्रदर्शन) और आईपीसी-2226 (डिज़ाइन) का अनुपालन अनिवार्य है।
3परीक्षण परतेंः सभी संभावित दोषों को कवर करने के लिए सतह परीक्षण (एओआई) को आंतरिक जांच (एक्स-रे) और विद्युत सत्यापन (फ्लाइंग जांच) के साथ मिलाएं।
4उन्नत पद्धतियाँ: बहुस्तरीय एचडीआई डिजाइनों में छिपी हुई समस्याओं का पता लगाने के लिए एक्स-रे निरीक्षण और माइक्रोविया तनाव परीक्षण महत्वपूर्ण हैं।
5लागत बनाम गुणवत्ताः गहन परीक्षण में निवेश करने से क्षेत्र में विफलता 60 से 70% तक कम हो जाती है, कम पुनर्मिलन और वारंटी दावों के माध्यम से प्रारंभिक लागत की भरपाई होती है।
एच.डी.आई. के नंगे बोर्ड परीक्षण का महत्व
एचडीआई बोर्ड पीसीबी विनिर्माण की सीमाओं को आगे बढ़ाते हैं, जैसे कि 0.1 मिमी माइक्रोविया और 3/3 मिमी ट्रेस / स्पेस जैसी सुविधाएं। ये प्रगति अद्वितीय विश्वसनीयता जोखिम पैदा करती हैं जिन्हें विशेष परीक्षण की आवश्यकता होती हैः
1छिपे हुए दोष
a.माइक्रोविया खोखलेपनः यहां तक कि छोटी हवा की जेबें (वॉल्यूम का ≥10%) विद्युत कनेक्शन को कमजोर करती हैं और प्रतिरोध को बढ़ाती हैं, जिससे उच्च आवृत्ति डिजाइनों में सिग्नल हानि होती है।
b.लेयर डिसअलाइनिंगः 12-लेयर HDI बोर्ड में परतों के बीच 0.05 मिमी का बदलाव घने सर्किट (जैसे, 0.4 मिमी पिच BGA) में कनेक्शन तोड़ सकता है।
c. Delamination: आंतरिक परतों में खराब लेमिनेशन (अक्सर सतह परीक्षणों के लिए अदृश्य) समय के साथ नमी के प्रवेश और थर्मल विफलता का कारण बनता है।
2उद्योग के परिणाम
a.चिकित्सा उपकरण: पेसमेकर पीसीबी में एक एकल दरार के कारण उपकरण विफल हो सकता है और रोगी को नुकसान हो सकता है।
b.एयरोस्पेस सिस्टमः एवियोनिक्स HDI बोर्ड में परत विघटन उच्च ऊंचाई पर थर्मल तनाव के तहत विफल हो सकता है।
c.5G इन्फ्रास्ट्रक्चरः अप्रमाणित निशानों से प्रतिबाधा विचलन संकेत प्रतिबिंब का कारण बनता है, जिससे नेटवर्क रेंज 20-30% कम हो जाती है।
एचडीआई नंगे बोर्ड परीक्षण के लिए आईपीसी मानक
आईपीसी मानकों का अनुपालन एचडीआई विनिर्माण में सुसंगत गुणवत्ता सुनिश्चित करता है। नीचे सबसे महत्वपूर्ण मानकों और उनकी आवश्यकताएं दी गई हैंः
| आईपीसी मानक | फोकस क्षेत्र | मुख्य एचडीआई आवश्यकताएं |
|---|---|---|
| आईपीसी-ए-600 | दृश्य/यांत्रिक निरीक्षण | न्यूनतम अंगूठीदार अंगूठी (≥ 0.1 मिमी माइक्रोविया के लिए), कंडक्टर अंतर (≥ 50μm), प्लेटिंग एकरूपता। |
| IPC-6012 | प्रदर्शन/विश्वसनीयता | वेल्डेबिलिटी (≥95% गीलापन), तांबा छीलने की ताकत (≥1.5 N/mm), थर्मल शॉक प्रतिरोध (-100 चक्रों के लिए -55°C से 125°C तक) । |
| IPC-2226 | एचडीआई डिजाइन नियम | माइक्रोविया पहलू अनुपात (≤1: 1), कोरलेस निर्माण दिशानिर्देश, संकेत अखंडता के लिए स्टैक-अप आवश्यकताएं। |
| IPC-TM-650 | परीक्षण विधियाँ | माइक्रोसेक्शन विश्लेषण, थर्मल साइक्लिंग और अखंडता परीक्षण के लिए प्रक्रियाएं। |
वर्ग भेद:
वर्ग 1: उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स (उदाहरण के लिए, खिलौने) बुनियादी विश्वसनीयता आवश्यकताओं के साथ।
वर्ग 2: वाणिज्यिक उपकरण (जैसे, स्मार्टफ़ोन) जिन्हें लगातार प्रदर्शन की आवश्यकता होती है।
वर्ग 3: उच्च विश्वसनीयता वाले अनुप्रयोग (एयरोस्पेस, चिकित्सा) दोषों के लिए शून्य सहिष्णुता के साथ।
एचडीआई नंगे बोर्डों के लिए मानक परीक्षण विधियाँ
मानक परीक्षण HDI गुणवत्ता नियंत्रण की नींव बनाते हैं, जो सतह दोषों और बुनियादी विद्युत अखंडता पर ध्यान केंद्रित करते हैं।
1स्वचालित ऑप्टिकल निरीक्षण (एओआई)
एओआई एचडीआई सतहों को स्कैन करने के लिए उच्च-रिज़ॉल्यूशन कैमरों का उपयोग करता है, डिजाइन फ़ाइलों (जर्बर्स) की तुलना करने के लिए छवियों की तुलना करता हैः
a.सतह दोषः खरोंच, सोल्डर मास्क का गलत संरेखण, उजागर तांबा।
b.Trace issues: खुलता है, शॉर्ट्स या पतला होता है (नामी चौड़ाई का ≤70%).
c.पैड समस्याएंः पैड गायब, गलत आकार या ऑक्सीकरण।
| एओआई की ताकतें | एओआई की सीमाएँ |
|---|---|
| तेज़ (प्रति पैनल 1 ¢ 2 मिनट) | आंतरिक दोषों का पता नहीं लगा सकता है (उदाहरण के लिए, खोखलेपन के माध्यम से) । |
| संपर्क रहित (कोई क्षति का जोखिम नहीं) | छाया वाले क्षेत्रों के साथ संघर्ष (उदाहरण के लिए, बीजीए के तहत) । |
| बड़ी मात्रा में संगतता | सटीक तुलना के लिए स्पष्ट डिजाइन फ़ाइलों की आवश्यकता होती है। |
सर्वोत्तम प्रथाः एलडीआई बोर्डों के लिए 3 डी एओआई का उपयोग लोडर मास्क की मोटाई को मापने और सूक्ष्म सतह भिन्नताओं का पता लगाने के लिए करें (जैसे, निशान में 5μm अवसाद) ।
2उड़ान जांच परीक्षण
फ्लाइंग प्रोब सिस्टम एचडीआई बोर्डों के बीच विद्युत निरंतरता की जांच करने के लिए रोबोटिक जांच का उपयोग करते हैं, यह जांचते हुए किः
a.खुला हुआ (टूटे हुए निशान/कनेक्शन के माध्यम से) ।
b.शॉर्ट्स (नेटों के बीच अनचाहे कनेक्शन) ।
c.प्रतिरोध विचलन (डिजाइन विनिर्देशों से ≥ 10% अधिक) ।
एचडीआई बोर्डों के लिए आदर्श है क्योंकिः
a.कोई कस्टम फिक्स्चर की आवश्यकता नहीं है (प्रोटोटाइप या कम मात्रा में चलने के लिए महत्वपूर्ण) ।
b.प्रोब्स संकीर्ण स्थानों तक पहुँच सकते हैं (उदाहरण के लिए, माइक्रोविया के बीच 0.2 मिमी के परीक्षण बिंदु) ।
| फ्लाइंग प्रोब की ताकत | फ्लाइंग प्रोब की सीमाएँ |
|---|---|
| लचीला (डिजाइन परिवर्तनों के अनुकूल) | धीमी गति से (जटिल एचडीआई के लिए 30 से 60 मिनट प्रति बोर्ड) । |
| फिक्स्ड लागत नहीं | पहुँच योग्य परीक्षण बिंदुओं तक सीमित (छिपे हुए जाल को याद करता है) । |
टिप: दुर्गम आंतरिक परतों वाले एचडीआई बोर्डों के लिए बॉर्डर स्कैन परीक्षण (जेटीएजी) के साथ संयोजन करें, जिससे परीक्षण कवरेज में 40%-50% की वृद्धि होती है।
3. वेल्डेबिलिटी टेस्टिंग
ठीक पिच पैड (≤0.3 मिमी) वाले एचडीआई बोर्डों को असेंबली विफलताओं से बचने के लिए सटीक सोल्डरेबिलिटी की आवश्यकता होती है। परीक्षणों में शामिल हैंः
a.डिप टेस्टः नमूनों के पैड को पिघले हुए सोल्डर (245°C ±5°C) में डुबोकर गीलापन की जांच की जाती है (वर्ग 3 के लिए ≥95% कवरेज की आवश्यकता होती है)
b.सतह प्रतिरोधः विश्वसनीय मिलाप सुनिश्चित करने के लिए ऑक्सीकरण स्तरों (≤0.5Ω/sq ENIG खत्म के लिए) को मापना।
| सतह खत्म | वेल्डेबिलिटी जीवन काल | आम मुद्दे |
|---|---|---|
| एनआईजी | 12 महीने से अधिक | खराब चढ़ाव के कारण काली पैड (जंगग्रस्त निकेल) |
| HASL | 6~9 महीने | बारीक पैड पर असमान मिलाप वितरण। |
| ओएसपी | ३६ महीने | आर्द्र वातावरण में ऑक्सीकरण। |
छिपे हुए दोषों के लिए उन्नत परीक्षण विधियाँ
मानक परीक्षण एचडीआई बोर्डों में दोषों के 30~40% को याद करते हैं। आंतरिक विशेषताओं की जांच के लिए उन्नत तरीकों की आवश्यकता होती है।
1एक्स-रे निरीक्षण (एक्सआई)
एक्स-रे प्रणाली छिपे हुए दोषों को प्रकट करने के लिए एचडीआई बोर्डों में प्रवेश करती है, जिससे वे निम्नलिखित के लिए अपरिहार्य हो जाते हैंः
a.माइक्रोविया विश्लेषणः रिक्त स्थान (वॉल्यूम का ≥ 5%) का पता लगाना, अपूर्ण आवरण या बैरल के माध्यम से दरारें।
b.स्तर संरेखणः आंतरिक परतों के बीच पंजीकरण की पुष्टि (वर्ग 3 के लिए सहिष्णुता ± 0.05 मिमी) ।
सी.बीजीए पैड कनेक्शनः घटकों के नीचे मिलाप जोड़ों की जांच (बीजीए के साथ HDI बोर्डों के लिए महत्वपूर्ण) ।
| दोष का प्रकार | एक्स-रे द्वारा पता लगाया जा सकता है? | AOI द्वारा पता लगाया जा सकता है? |
|---|---|---|
| माइक्रोविया खोखले | हाँ | नहीं |
| आंतरिक परत का विघटन | हाँ | नहीं |
| बीजीए सॉल्डर शॉर्ट्स | हाँ | नहीं |
| निशान पतला होना (सतह) | नहीं | हाँ |
प्रौद्योगिकी नोटः कम्प्यूटरीकृत टोमोग्राफी (सीटी) एक्स-रे एचडीआई बोर्डों की 3 डी छवियां प्रदान करता है, जिससे इंजीनियरों को ±1μm सटीकता के साथ दीवार मोटाई और परत अंतराल के माध्यम से मापने की अनुमति मिलती है।
2सूक्ष्मजीव तनाव परीक्षण
माइक्रोविया एचडीआई बोर्डों में सबसे कमजोर बिंदु हैं, जो थर्मल या यांत्रिक तनाव के तहत विफलता के लिए प्रवण हैं। प्रमुख परीक्षणों में शामिल हैंः
a.इंटरकनेक्ट स्ट्रेस टेस्टिंग (IST): प्रतिरोध की निगरानी करते हुए माइक्रोविया (125°C ±5°C) को गर्म करने के लिए वर्तमान लागू करना। एक > 5% वृद्धि एक दरार का संकेत देती है।
b.थर्मल साइक्लिंग: 500 चक्रों के लिए -40°C से 125°C तक बोर्डों को उजागर करना, फिर माइक्रोसेक्शनिंग के माध्यम से माइक्रोविया को दरारों के लिए जांचना।
डेटा पॉइंटः थर्मल तनाव के तहत स्टैक्ड माइक्रोविया (3+ परतें) थर्मल तनाव के तहत एकल-स्तरीय माइक्रोविया की तुलना में 3 गुना अधिक बार विफल होती हैं।
3पर्यावरण परीक्षण
कठोर वातावरण में एचडीआई बोर्डों (जैसे, ऑटोमोबाइल हुड के नीचे, औद्योगिक संयंत्रों) को अतिरिक्त सत्यापन की आवश्यकता होती हैः
a.नमी प्रतिरोधः 85°C/85% आरएच 1000 घंटे के लिए (IPC-TM-650 2.)6.3.7) वायस में चालक एनोडिक फिलामेंट (CAF) की वृद्धि के लिए परीक्षण करने के लिए।
b.मैकेनिकल सदमेः गिरने या कंपन का अनुकरण करने के लिए 11ms के लिए 50G त्वरण (MIL-STD-883H) ।
c.उच्च तापमान भंडारणः सामग्री के अपघटन की जांच के लिए 1000 घंटे के लिए 150°C पर।
| परीक्षण प्रकार | एचडीआई पास मानदंड | मानक पीसीबी पास मानदंड |
|---|---|---|
| थर्मल साइकिल | माइक्रोविया में प्रतिरोध में < 5% परिवर्तन | < 10% प्रतिरोध परिवर्तन पार छेद में |
| नमी प्रतिरोध | कोई CAF वृद्धि नहीं (अलगाव के माध्यम से ≥100MΩ) | कोई CAF वृद्धि नहीं (अलगाव के माध्यम से ≥10MΩ) |
| यांत्रिक झटका | कोई निशान दरारें या अलगाव के माध्यम से | कोई प्रमुख निशान दरारें नहीं |
एचडीआई नंगे बोर्ड परीक्षण के लिए सर्वोत्तम अभ्यास
1परीक्षण के लिए डिजाइन (डीएफटी)
निरीक्षण को सरल बनाने के लिए एचडीआई डिजाइन के दौरान परीक्षण सुविधाओं को शामिल करेंः
a.सभी सिग्नल परतों पर 0.2 मिमी के परीक्षण बिंदु जोड़ें (सॉन्ड एक्सेस के लिए ≥ 0.5 मिमी के अंतर पर) ।
एओआई/एक्स-रे संरेखण के लिए बोर्ड के किनारे के साथ प्रत्येक 100 मिमी में फिड्यूशियल (≥1 मिमी व्यास) शामिल करें।
c. एक्स-रे निरीक्षण को आसान बनाने के लिए महत्वपूर्ण जाल में बड़े माइक्रोविया (≥ 80μm) का प्रयोग करें।
उदाहरण: डीएफटी के साथ 12 परतों वाले एचडीआई बोर्ड में परीक्षण समय में 30% की कमी और दोष का पता लगाने में 25% की सुधार की सुविधा है।
2स्तरित परीक्षण रणनीति
सभी प्रकार के दोषों को कवर करने के लिए तरीकों का संयोजनः
a.प्री-लेमिनेशनः लेमिनेशन से पहले ट्रेस दोषों को पकड़ने के लिए आंतरिक परतों पर AOI।
b.पोस्ट-लैमिनेशनः परत संरेखण और गुणवत्ता के माध्यम से जांच करने के लिए एक्स-रे।
c. विद्युत: निरंतरता के लिए फ्लाइंग जांच + सीमा स्कैन।
d.विश्वसनीयताः थर्मल साइक्लिंग + माइक्रोविया सत्यापन के लिए आईएसटी।
परिणाम: इस दृष्टिकोण से कक्षा 3 के एचडीआई बोर्डों के लिए पलायन दर (ग्राहकों तक पहुंचने वाले दोष) को <0.1% तक कम किया जाता है।
3सामग्री-विशिष्ट परीक्षण
एचडीआई बोर्डों में प्रयुक्त उच्च-टीजी (≥170°C) और निम्न-डीके (≤3.0) सामग्री के लिए विशेष जांच की आवश्यकता होती हैः
a.Tg सत्यापनः शीशे के संक्रमण के तापमान की पुष्टि के लिए थर्मल मैकेनिकल विश्लेषण (TMA) (स्पेक के ± 5°C) ।
b.Dielectric Constant (Dk) परीक्षण: 1 ′40GHz पर Dk स्थिरता (±0.05) सुनिश्चित करने के लिए एक नेटवर्क विश्लेषक का उपयोग करना।
परीक्षण विधियों की तुलना करना: प्रत्येक का उपयोग कब करना है
| परीक्षण विधि | के लिए सर्वश्रेष्ठ | लागत (प्रति बोर्ड) | गति | दोष कवरेज |
|---|---|---|---|---|
| एओआई | सतह दोष, सोल्डर मास्क के मुद्दे | $0.50$1$00 | तेज़ (1 मिनट) | संभावित दोषों का 30~40% |
| फ्लाइंग जांच | विद्युत निरंतरता, खुला/शॉर्ट्स | $2.00$500 | धीमा (30 मिनट) | 50~60% संभावित दोष |
| एक्स-रे (2डी) | माइक्रोविया खोखलेपन, परत संरेखण | $3.00$700 | मध्यम (5 मिनट) | 70~80% संभावित दोष |
| एक्स-रे (सीटी) | विश्लेषण के माध्यम से 3 डी, आंतरिक परत विच्छेदन | $10.00$20.00 | धीमा (15 मिनट) | संभावित दोषों का 90-95% |
| आई. एस. टी. | तनाव के तहत माइक्रोविया की विश्वसनीयता | $5.00$10.00 | धीमा (2 घंटे) | विफलताओं पर ध्यान केंद्रित किया |
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
प्रश्न: एचडीआई बोर्डों पर एक्स-रे निरीक्षण कितनी बार किया जाना चाहिए?
A: कक्षा 3 HDI बोर्डों (एयरोस्पेस, चिकित्सा) के लिए 100% एक्स-रे निरीक्षण की सिफारिश की जाती है। कक्षा 2 (उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स) के लिए, महत्वपूर्ण परतों (जैसे,माइक्रोविया स्टैक).
प्रश्न: क्या एचडीआई बोर्डों के लिए फ्लाइंग जांच परीक्षण इन-सर्किट परीक्षण (आईसीटी) की जगह ले सकता है?
उत्तर: हां, कम मात्रा में चलने के लिए। आईसीटी के लिए कस्टम फिक्स्चर की आवश्यकता होती है (5,000 डॉलर की लागत ₹15,000 डॉलर) जो प्रोटोटाइप के लिए अव्यावहारिक हैं, जबकि फ्लाइंग जांच प्रणाली फिक्स्चर के बिना एचडीआई की बारीक विशेषताओं के अनुकूल होती है।
प्रश्न: एचडीआई बोर्डों में सबसे आम छिपा दोष क्या है?
उत्तर: सूक्ष्मजीवों के छिद्र, जो अक्सर अधूरे लेप के कारण होते हैं। एक्स-रे निरीक्षण में इनमें से 95% को पकड़ा जाता है जबकि मानक परीक्षण 80% को याद करते हैं।
प्रश्न: मैं एचडीआई बोर्डों में प्रतिबाधा को कैसे सत्यापित करूं?
उत्तरः नमूना बोर्डों पर प्रतिबाधा (50Ω ± 5% आरएफ निशान के लिए) को मापने के लिए समय-क्षेत्र परावर्तक (टीडीआर) का उपयोग करें। विचलन की भविष्यवाणी करने के लिए डिजाइन के दौरान 3 डी ईएम सिमुलेशन के साथ संयोजन करें।
प्रश्न: उन्नत परीक्षण को छोड़ने का लागत प्रभाव क्या है?
उत्तरः क्षेत्र में विफलता दर <0.1% से बढ़कर 5~10% हो जाती है, जिससे वारंटी दावे और प्रतिष्ठा क्षति होती है। 10k यूनिट एचडीआई बैच के लिए, यह लागत में $ 50,000~ $ 200,000 का अनुवाद करता है।
निष्कर्ष
एचडीआई नंगे बोर्ड परीक्षण के लिए मानक और उन्नत विधियों के रणनीतिक मिश्रण की आवश्यकता होती है ताकि माइक्रोविया, ठीक निशान और घनी परतों की अनूठी चुनौतियों का सामना किया जा सके।डीएफटी को शामिल करने वाला, और एक्स-रे निरीक्षण और आईएसटी जैसे उपकरणों का लाभ उठाते हुए, निर्माता यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि उनके एचडीआई बोर्ड सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों की विश्वसनीयता आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।
गहन परीक्षणों में निवेश कम पुनर्मिलन, कम क्षेत्र में विफलताओं और ग्राहकों के विश्वास को मजबूत करने के माध्यम से लाभांश देता है।जैसे-जैसे एचडीआई तकनीक आगे बढ़ती जाती है, छोटे माध्यमों और उच्च परतों की संख्या के साथ कठोर परीक्षण उच्च प्रदर्शन इलेक्ट्रॉनिक्स में गुणवत्ता आश्वासन की आधारशिला बने रहेंगे।.
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