高精密印刷電路板、HDI高密度的發(fā)展趨勢以及無鉛與無鹵的環(huán)保要求，越來越多的HDI出現(xiàn)了潤濕不良、爆板、分層、CAF等等各種失效問題。介紹這些分析技術(shù)在實際案例中的應用。HDI制造中失效機理與原因的獲得將有利于將來對HDI的質(zhì)量控制，從而避免類似問題的再度發(fā)生。
　　作為各種元器件的載體與電路信號傳輸?shù)臉屑~HDI已經(jīng)成為電子信息產(chǎn)品的最為重要而關鍵的部分，其質(zhì)量的好壞與可靠性水平?jīng)Q定了整機設備的質(zhì)量與可靠性。但是由于成本以及技術(shù)的原因，HDI在生產(chǎn)和應用過程中出現(xiàn)了大量的失效問題。
　　那么久要用到一些常用的失效分析技術(shù)。介于HDI的結(jié)構(gòu)特點與失效的主要模式，本文將重點介紹九項用于HDI失效分析的技術(shù)，包括：外觀檢查、X射線透視檢查、金相切片分析、熱分析、光電子能譜分析、顯微紅外分析、掃描電鏡分析以及X射線能譜分析等。HDI打樣其中金相切片分析是屬于破壞性的分析技術(shù)，一旦使用了這兩種技術(shù)，樣品就破壞了，且無法恢復;另外由于制樣的要求，可能掃描電鏡分析和X射線能譜分析有時也需要部分破壞樣品。此外，在分析的過程中可能還會由于失效定位和失效原因的驗證的需要，可能需要使用如熱應力、電性能、可焊性測試與尺寸測量等方面的試驗技術(shù)，這里就不專門介紹了。
　　1 外觀檢查外觀檢查就是目測或利用一些簡單儀器，如立體顯微鏡、金相顯微鏡甚至放大鏡等工具檢查HDI的外觀，尋找失效的部位和相關的物證，主要的作用就是失效定位和初步判斷HDI的失效模式。外觀檢查主要檢查HDI的污染、腐蝕、爆板的位置、電路布線以及失效的規(guī)律性、如是批次的或是個別，是不是總是集中在某個區(qū)域等等。另外，有許多HDI的失效是在組裝成HDIA后才發(fā)現(xiàn)，是不是組裝工藝過程以及過程所用材料的影響導致的失效也需要仔細檢查失效區(qū)域的特征。
　　2 X射線透視檢查對于某些不能通過外觀檢查到的部位以及HDI的通孔內(nèi)部和其他內(nèi)部缺陷，只好使用X射線透視系統(tǒng)來檢查。X光透視系統(tǒng)就是利用不同材料厚度或是不同材料密度對X光的吸濕或透過率的不同原理來成像。該技術(shù)更多地用來檢查HDIA焊點內(nèi)部的缺陷、通孔內(nèi)部缺陷和高密度封裝的BGA或CSP器件的缺陷焊點的定位。目前的工業(yè)X光透視設備的分辨率可以達到一個微米以下，并正由二維向三維成像的設備轉(zhuǎn)變，甚至已經(jīng)有五維(5D)的設備用于封裝的檢查，但是這種5D的X光透視系統(tǒng)非常貴重，很少在工業(yè)界有實際的應用。

　　3 切片分析切片分析就是通過取樣、鑲嵌、切片、拋磨、腐蝕、觀察等一系列手段和步驟獲得HDI橫截面結(jié)構(gòu)的過程。通過切片分析可以得到反映HDI制造(通孔、鍍層等)質(zhì)量的微觀結(jié)構(gòu)的豐富信息，為下一步的質(zhì)量改進提供很好的依據(jù)。但是該方法是破壞性的，一旦進行了切片，樣品就必然遭到破壞;同時該方法制樣要求高，制樣耗時也較長，需要訓練有素的技術(shù)人員來完成。要求詳細的切片作業(yè)過程，可以參考IPC的標準IPC-TM-650 2.1.1和IPC-MS-810規(guī)定的流程進行。
　　4 掃描聲學顯微鏡目前用于電子封裝或組裝分析的主要是C模式的超聲掃描聲學顯微鏡，它是利用高頻超聲波在材料不連續(xù)界面上反射產(chǎn)生的振幅及位相與極性變化來成像，其掃描方式是沿著Z軸掃描X-Y平面的信息。因此，掃描聲學顯微鏡可以用來檢測元器件、材料以及HDI與HDIA內(nèi)部的各種缺陷，包括裂紋、分層、夾雜物以及空洞等。如果掃描聲學的頻率寬度足夠的話，還可以直接檢測到焊點的內(nèi)部缺陷。典型的掃描聲學的圖像是以紅色的警示色表示缺陷的存在，由于大量塑料封裝的元器件使用在SMT工藝中，由有鉛轉(zhuǎn)換成無鉛工藝的過程中，大量的潮濕回流敏感問題產(chǎn)生，即吸濕的塑封器件會在更高的無鉛工藝溫度下回流時出現(xiàn)內(nèi)部或基板分層開裂現(xiàn)象，在無鉛工藝的高溫下普通的HDI也會常常出現(xiàn)爆板現(xiàn)象。此時，掃描聲學顯微鏡就凸現(xiàn)其在多層高密度HDI無損探傷方面的特別優(yōu)勢。而一般的明顯的爆板則只需通過目測外觀就能檢測出來。
　　5 顯微紅外分析顯微紅外分析就是將紅外光譜與顯微鏡結(jié)合在一起的分析方法，它利用不同材料(主要是有機物)對紅外光譜不同吸收的原理，分析材料的化合物成分，再結(jié)合顯微鏡可使可見光與紅外光同光路，只要在可見的視場下，就可以尋找要分析微量的有機污染物。如果沒有顯微鏡的結(jié)合，通常紅外光譜只能分析樣品量較多的樣品。而電子工藝中很多情況是微量污染就可以導致HDI廠焊盤或引線腳的可焊性不良，可以想象，沒有顯微鏡配套的紅外光譜是很難解決工藝問題的。顯微紅外分析的主要用途就是分析被焊面或焊點表面的有機污染物，分析腐蝕或可焊性不良的原因。

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