หลังจากผสมบอร์ดความถี่สูงของ Rogers กับ FR-4 แล้ว ข้อบกพร่องในการแยกชั้นที่ซ่อนอยู่จะถูกสร้างขึ้นได้อย่างง่ายดายที่อินเทอร์เฟซระหว่างเลเยอร์ เนื่องจาก CTE ที่ไม่ตรงกันระหว่างวัสดุทั้งสองและความแตกต่างในความเข้ากันได้ของระบบเรซิน วิธีการตรวจจับสี่วิธีต่อไปนี้ครอบคลุมกระบวนการทั้งหมดตั้งแต่การคัดกรองเริ่มต้นอย่างรวดเร็วไปจนถึงการวิเคราะห์ความล้มเหลวที่แม่นยำ โดยปรับให้เข้ากับข้อกำหนดการตรวจจับการแยกตัวของบอร์ดผสมความถี่สูงได้อย่างเต็มที่:
การคัดกรองอย่างรวดเร็วโดยไม่ทำลาย: การตรวจจับด้วยกล้องจุลทรรศน์เสียงแบบสแกน SAM
นี่เป็นวิธีการที่ไม่ทำลาย-ที่ต้องการสำหรับการตรวจจับเลเยอร์ของเพลตแรงดันผสมความถี่สูง- และยังได้รับการยอมรับว่าเป็นมาตรฐานทองคำสำหรับการกำหนดเลเยอร์ในอุตสาหกรรม
หลักการสำคัญ: ด้วยการเจาะบอร์ดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกความถี่สูง 15-50MHz ความแตกต่างของอิมพีแดนซ์ทางเสียงระหว่างช่องว่างอากาศระหว่างชั้นและซับสเตรตจึงถูกนำมาใช้ในการถ่ายภาพด้วยความละเอียดสูงสุด 10 μm สามารถระบุข้อบกพร่องที่ซ่อนอยู่ เช่น ชั้นดิฟเฟอเรนเชียลและช่องว่างของเรซินได้อย่างแม่นยำที่อินเทอร์เฟซทางแยกเฮเทอโรจังก์ชั่นของ Rogers และ fr4
ประเด็นสำคัญของการทำงาน: ก่อนการตรวจสอบ ให้ทำความสะอาดพลาสมาบนพื้นผิวบอร์ดเพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อน มุ่งเน้นไปที่การสแกนพื้นที่ความเข้มข้นของความเครียด เช่น ส่วนต่อประสานแรงดันผสมระหว่าง Rogers และ fr4 ใต้แผ่นบัดกรี BGA และพื้นที่ที่มีรูผ่านรูหนาแน่น พื้นที่ที่เป็นชั้นๆ จะแสดงจุดสีขาวสว่างผิดปกติที่เห็นได้ชัดเจนในภาพสแกน C-
ข้อดี: ไม่จำเป็นต้องทำลายตัวอย่าง การตรวจสอบเพลตที่ผลิตจำนวนมาก-เต็ม 100% และอัตราการตรวจจับชั้นดิฟเฟอเรนเชียลที่สูงกว่ามากสำหรับซับสเตรตความถี่สูง-ของ PTFE เมื่อเทียบกับการตรวจจับรังสีเอกซ์-ทั่วไป
การตรวจสอบความเค้นจากความร้อน: การทดสอบการช็อกจากความร้อน+การแยกชั้น
เพื่อตอบสนองต่อ "ชั้นแฝง" ที่เกิดจากการยึดติดระหว่างชั้นที่ไม่เพียงพอ การแบ่งชั้นจะถูกกระตุ้นโดยการจำลองสภาพการทำงานที่รุนแรงเพื่อหลีกเลี่ยงการตรวจจับผลิตภัณฑ์ที่ล้มเหลวหลังการส่งมอบ
ขั้นตอนมาตรฐาน: ปฏิบัติตามมาตรฐาน IPC-TM-650 อย่างเคร่งครัด วางตัวอย่างไว้ในกล่องช็อกเย็นและร้อนของถังของเหลว -55 องศา ~+125 องศา ดำเนินการ 100-500 รอบที่อัตราอุณหภูมิ 20 องศา/นาที และอยู่ที่อุณหภูมิสูงและต่ำเป็นเวลา 15 นาทีในแต่ละรอบในรอบเดียว
ตรรกะการตัดสิน: หลังจากวงจรเสร็จสิ้น ให้ทดสอบซ้ำกับ SAM ทันที หากมีการเพิ่มเลเยอร์ใหม่หรือพื้นที่เลเยอร์เดิมขยายบนส่วนต่อประสานแรงดันแบบผสม จะถือว่าไม่มีคุณสมบัติโดยตรง การตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์ Dk/Df ไปพร้อมๆ กัน การแบ่งชั้นอาจทำให้การสูญเสียการแทรกสัญญาณความถี่สูง-เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันเกิน 0.5dB
สถานการณ์ในการปรับตัว: แผ่นแรงดันไฮบริดของ Rogers ที่มีข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือสูง เช่น คลื่นมิลลิเมตรทางการทหารและยานพาหนะ จำเป็นต้องทำการทดสอบนี้ให้เสร็จสิ้นก่อนจัดส่ง
การตรวจสอบประสิทธิภาพทางกล: การทดสอบเชิงปริมาณของแรงยึดเหนี่ยวระหว่างชั้น
วัดปริมาณความแข็งแรงของกาวโดยตรงระหว่าง Rogers และอินเทอร์เฟซทางแยกเฮเทอโรอิคชัน fr4 และลดความเสี่ยงของการหลุดลอกที่เกิดจากกระบวนการเคลือบที่ไม่ดีจากราก
วิธีการทดสอบ: นำชิ้นงานทดสอบมาตรฐานที่มีความกว้าง 25 มม. จากกระดานทดสอบ ใช้เครื่องทดสอบแรงดึงเพื่อลอกส่วนต่อประสานระหว่างชั้นออกด้วยความเร็วคงที่ 50 มม./นาที บันทึกแรงดึงสูงสุด และแปลงเป็นแรงยึดเหนี่ยวความกว้างหน่วย
เกณฑ์ขั้นต่ำที่ผ่านการรับรอง: แรงยึดเกาะระหว่างชั้นของบอร์ดไฮบริดความถี่สูง-ของ Rogers จะต้องมากกว่าหรือเท่ากับ 1.0N/mm ซึ่งสูงกว่าข้อกำหนด 0.8N/mm ของบอร์ด fr4 ทั่วไปมาก หากค่าการทดสอบต่ำกว่าเกณฑ์ แสดงว่าเรซินฟิวชันที่ส่วนต่อประสานของวัสดุทั้งสองไม่เพียงพอ และการแยกส่วนจะเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ในระหว่างกระบวนการบัดกรีแบบรีโฟลว์ที่ตามมา
การตรวจสอบเพิ่มเติม: การใช้ดิฟเฟอเรนเชียลสแกนนิงแคลอมิเตอร์ DSC พร้อมกันเพื่อทดสอบค่า Tg หากค่า Tg ที่วัดได้ต่ำกว่าค่าที่ระบุของวัสดุมากกว่า 15 องศา จะพิสูจน์ได้ว่าการบ่มแผ่นกึ่งแข็ง fr4 นั้นไม่สมบูรณ์ ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของการหลุดร่อนด้วย
การยืนยันความล้มเหลวขั้นสูงสุด: การวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ของชิ้นโลหะ
ทำการผ่าด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบทำลายตัวอย่างที่ผิดปกติแบบแบ่งชั้นที่พบในการตรวจจับครั้งก่อน ค้นหาตำแหน่งแบบแบ่งชั้นและสาเหตุที่แท้จริงอย่างแม่นยำ
กระบวนการดำเนินการ: ตัดตัวอย่างขนาดเล็กที่มีพื้นที่เป็นชั้น ๆ ฝังและรักษาด้วยอีพอกซีเรซิน บดและขัดมันทีละขั้นตอน และสังเกตส่วนต่อประสานระหว่างชั้นโดยตรงภายใต้กล้องจุลทรรศน์โลหะวิทยาที่กำลังขยาย 100-500 เท่า
มิติการวิเคราะห์: สามารถแยกแยะได้อย่างชัดเจนว่าการแยกส่วนเกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานระหว่างชั้นแกน Rogers กับ PP หรือที่ส่วนต่อประสานระหว่างชั้น fr4 และ PP และเพื่อตรวจสอบว่ามีข้อบกพร่องโดยละเอียดหรือไม่ เช่น การเติมเรซินไม่เพียงพอ รอยแตกขนาดเล็ก และเส้นใยแก้วที่เปลือยเปล่า เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์การผสมและการเคลือบในแบบย้อนกลับ
การตัดสินโดยทั่วไป: หากมีช่องว่างอย่างต่อเนื่องระหว่างซับสเตรต Rogers PTFE และชั้นอีพอกซี fr4 ในชิ้นงาน สามารถยืนยันได้ว่าการแยกส่วนนั้นเกิดจากการหลอมรวมส่วนต่อประสานที่ไม่ดีของวัสดุที่ต่างกัน ซึ่งเป็นพื้นฐานที่ชัดเจนสำหรับการปรับปรุงกระบวนการในภายหลัง