CN109526135A - 一种线路板可靠性评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线路板可靠性评价方法，通过将线路板加工工艺中的多个重要的可靠性测试结合在一个可靠性测试线路板上通过一次加工工艺完成，比较重要的可靠性评估包括线路板基材的材质测试、加工后的线路板在极端环境下的电路可靠性和力学性能可靠性等的测试等，本发明能够科学、准确的对产品可靠性做出准确判断与识别，具有操作简单、设计合理、容量掌握、制造成本低、效果明显等特点。

Description

一种线路板可靠性评价方法

技术领域

本发明涉及印制线路板领域，更具体地，涉及一种线路板可靠性评价方法。

背景技术

线路板作用电子元器件的有效载体一直被喻为电子元器件的航母，是现代电子设备、产品的关键核心部件，是对现代科技技术水平得以快速发展的有力支撑，其对产品的安全、稳定、高效、可靠性具有巨大的作用与影响，特别是在航空、航天、军工、汽车、造船、发电的领域要求就更为严格，因此，人们通过各种技术手段来保证线路板高效、高速、高品质、低成本的生产成为重要研究课题与活动内容。

可靠性指的是指元件、产品、系统在一定时间内、在一定条件下无故障地执行指定功能的能力或可能性，可通过可靠度、失效率、平均无故障间隔等来评价产品的可靠性。对产品而言，可靠性越高就越好。可靠性高的产品，可以长时间正常工作(这正是所有消费者需要得到的)；从专业术语上来说，就是产品的可靠性越高，产品可以无故障工作的时间就越长。目前线路板产品可靠性测试工艺非常复杂、工艺方法也是风格各异，但都没有统一的标准，由技术人员根据自己的经验、水平、专业知识等进行测试，由于方法不同因此造成结果也会有很大差异，导致很多时候并不能对产品的可靠性做出准确的测试与判断，因此影响产品的最终使用性能，所以，对产品可靠性的测试的研究具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种线路板可靠性评价方法，将多个重要的可靠性测试综合在一个可靠性测试线路板上通过一次加工工艺完成，具有操作简单、设计合理、容易掌握、制造成本低、效果明显等特点。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种线路板可靠性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：根据评价对象确定线路板的层数N，N为大于等于1的整数，根据线路板加工工艺总结工艺中出现的钻孔的孔径，根据不同孔径数量确定测试区数量，根据测试区数量及线路板尺寸确定每个测试区的钻孔区域内测试孔行数R和列数C；

步骤S2：设计测试区图形、测试区内的钻孔区域图形和孔壁状态测试区域图形、钻孔区域内的测试孔阵列图形和连通性测试焊盘图形、测试孔之间的位于层间及外层的导电测试线路图形；连通性测试焊盘的数量为两个，并且分别通过一导线分别与导电测试线路的始、末端所对应的测试孔连接；

步骤S3：利用线路板加工工艺制备层压后的多层线路板，按照导电测试线路图形的设计在多层线路板的层间加工有导电测试线路；

步骤S4：对层压后的多层线路板按测试孔阵列图形的设计进行钻孔，对一个钻孔区域进行钻孔时，使用同一钻头依次加工各测试孔，并且每加工一定数量的测试孔后在该钻孔区域对应的孔壁状态测试区域内加工一个孔壁状态测试孔；

步骤S5：在测试孔以及孔壁状态测试孔的内壁依次加工导电层和保护层；

步骤S6：利用线路板加工工艺，在多层线路板外层，按照导电测试线路图形的设计加工导电测试线路；以及按照连通性测试焊盘图形的设计加工两个连通性测试焊盘和位于连通性测试焊盘与导电测试线路的始、末端所对应的测试孔之间的两个导线；

步骤S7：将各钻孔区域和孔壁状态测试区域从多层线路板上切割下来；

步骤S8：使用钻孔区域的多层线路板进行电路连通性测试，将钻孔区域的多层线路板进行热应力实验，测试两个连通性测试焊盘之间的电阻值在热应力实验前后的变化率，根据电阻变化率的大小评估线路板层间及外层电路的可靠性；

步骤S9：使用孔壁状态测试区域的多层线路板进行线路板的抗冲击、抗磨损、抗撕裂及不同材料间的结合强度测试，将孔壁状态测试区域的多层线路板进行热应力实验，然后，将孔壁状态测试孔研磨半孔，通过比较依次加工的孔壁状态测试孔的孔壁粗糙度状态的变化评估线路板的抗冲击和抗磨损能力，通过观察铜层与铜保护层的结合状态评估材料间的结合强度，通过观察铜层与基材间的灯芯效应评估线路板的抗撕裂能力。

进一步地，所述步骤S2中，所述导电测试线路图形在每行测试孔的沿多层线路板的厚度的截面方向上呈“V”型折线分布。

进一步地，所述步骤S2中，所述孔壁状态测试区域图形内还包括孔壁状态测试孔的加工定位孔和切片制作定位孔的设计，所述步骤S4中还包括使用钻孔工艺制作加工定位孔和切片制作定位孔的过程。

进一步地，所述步骤S2中，所述钻孔区域图形和所述孔壁状态测试区域图形还包括标识的设计，所述步骤S6之后，还包括使用钻孔工艺加工标识的过程。

进一步地，所述步骤S10和S11中的所述热应力实验的过程为：将线路板在高温锡铅锅中浸泡，重复3-6次。

从上述技术方案可以看出，本发明通过将线路板加工工艺中的多个重要的可靠性测试结合在一个可靠性测试线路板上通过一次加工工艺完成，比较重要的可靠性评估包括线路板基材的材质测试、加工后的线路板在极端环境下的电路可靠性和力学性能可靠性等的测试，该方法能够科学、准确的对产品可靠性能做出准确判断与识别，具有操作简单、设计合理、容量掌握、制造成本低、效果明显等特点。

附图说明

图1是本发明的可靠性评价线路板的结构示意图；

图2是图1中的钻孔区域的放大结构示意图；

图3是沿线路板厚度方向的截面局部结构示意图；

图4是图1中的孔壁状态测试区域的放大结构示意图；

图中100为钻孔区域，101为焊盘，102为测试孔阵列，103和105为连通性测试焊盘，104为测试区标识，106为测试线路，107为测试孔，200为孔壁状态测试区域，201为孔壁状态测试孔，202为切片制作定位孔，203为孔壁状态测试孔的加工定位孔，300为工艺定位孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。

本发明公开了一种线路板可靠性评价方法，参考图1～图4，包括以下步骤：

步骤S1：根据评价对象确定线路板的层数N，N为大于等于1的整数，根据线路板加工工艺总结工艺中出现的钻孔的孔径，根据不同孔径数量确定测试区数量，根据测试区数量及线路板尺寸确定每个测试区的钻孔区域内测试孔行数R和列数C。

在本步骤中，评价对象为使用特定批次的线路板基材采用特定线路板加工工艺制得的成品线路板，线路板基材和线路板加工工艺参数相互匹配，制得的成品线路板的可靠性才越高。

步骤S2：设计测试区图形、测试区内的钻孔区域101图形和孔壁状态测试区域201图形、钻孔区域内的测试孔阵列102图形和连通性测试焊盘103图形、测试孔之间的位于层间及外层的导电测试线路图形；连通性测试焊盘103的数量为两个，并且分别通过一导线分别与导电测试线路的始、末端所对应的测试孔连接。

测试孔阵列图形以尽可能多的测试孔为原则，通常几千到几万。在本实施例中，孔水平与垂直间距均为0.60mm，每行200孔，共20行，累计4000测试孔。

在本实施例中，导电测试线路的具体实现方式参考图2和图3，导电测试线路由多个测试线路串联构成，测试线路均匀分布在整个钻孔区域的线路板的层间和外层，在每行测试孔的沿多层线路板的厚度的截面方向上呈“V”型折线分布。具体地，以6层线路板为例，包括L1～L6层板面，在每一板面上刻蚀测试线路，在多层线路板第L1层建立第一连通性测试焊盘103，第一连通性测试焊盘103与层合线路板第L1层的第1行的第1个孔与用导线连接，层合线路板第L1层的第1行的第1个孔与沿测试区长度方向的第2孔之间用测试线路连接，层合线路板第L2层的第2孔与沿测试区长度方向的第3孔之间用测试线路连接，依次连接直至第L6层电路板的第6孔与第7孔用测试线路连接，之后，再沿厚度方向向上连接，即层合线路板第5层的第7孔与第8孔用测试线路连接，直至第1行测试孔都连接完毕。采取就近原则，与第2行测试孔连接，之后，沿从右至左的方向，按照与第1行测试孔在层间的测试线路相同的方式在第2行测试孔间继续布置测试线路，直至所有行的所有测试孔均连接测试线路，最后一个测试孔通过导线与第二连通性测试焊盘105连接。测试孔和测试线路构成串联电路，利用电阻测试仪分别连接两连通性测试焊盘，通过测电阻值来评估导电线路是否连通。优选地，测试孔周围通过焊盘与测试线路连接。

根据上述导电测试线路的图形，分别设计线路板各层线路图形。

步骤S3：按照步骤S2的设计，利用线路板加工工艺制备层压后的多层线路板，常规线路板加工工艺包括以下步骤，前期准备→工程设计→开料→下料→打销→内层制作→层压，层压后的多层线路板的层间加工有导电测试线路。

步骤S4：对层压后的多层线路板按测试孔阵列图形的设计进行钻孔，对一个钻孔区域进行钻孔时，使用同一钻头依次加工各测试孔，并且每加工一定数量的测试孔后在该钻孔区域对应的孔壁状态测试区域内加工一个孔壁状态测试孔。由于使用的是同一钻头，因此，依次加工的孔壁状态测试孔的孔壁粗糙度随钻头的磨损程度而不同，间接反映线路板基材的硬度。

步骤S5：在测试孔以及孔壁状态测试孔的内壁依次加工导电层和保护层。在本实施例中，采用化学沉铜的方法在测试孔内壁先镀一层铜的导电层，再采用电镀的方法在铜层外面镀锡层，防止铜层被氧化。导电层和保护层的材质视具体工艺而定，并不仅仅局限在铜层和锡层。

步骤S6：利用线路板加工工艺，在多层线路板外层，按照导电测试线路图形的设计加工导电测试线路；以及按照连通性测试焊盘图形的设计加工两个连通性测试焊盘和位于连通性测试焊盘与导电测试线路的始、末端所对应的测试孔之间的两个导线。

步骤S7：将各钻孔区域和孔壁状态测试区域从多层线路板上切割下来。

步骤S8：使用钻孔区域的多层线路板进行电路连通性测试，将钻孔区域的多层线路板进行热应力实验，使用阻值测试仪测试两个连通性测试焊盘之间的电阻值在热应力实验前后的变化率，根据电阻变化率的大小评估线路板层间及外层电路的可靠性。

该步骤中，热应力实验的具体步骤为：将钻孔区域的多层线路板放在188℃锡铅锅中浸泡约10秒种左右，重复3-6次。

该步骤中，热应力实验前后的阻值的变化率，一般以不大于2％为合格，或者以行业标准或客户要求标准进行评价。

如果阻值变化过大，则导电线路在破坏性实验中发生了断路，利用阻值测试仪连接任意测试孔，可以确定导电线路发生断路的具体位置(例如位于具体哪一层线路板)。由于测试孔数量较多，对发生断路的具体位置进行统计，统计结果更加可靠，则发生断路较多的位置所代表的工艺步骤就为需要改进的工艺步骤。

步骤S9：使用孔壁状态测试区域的多层线路板进行线路板的抗冲击、抗磨损、抗撕裂及不同材料间的结合强度测试，将孔壁状态测试区域的多层线路板进行热应力实验，然后，将孔壁状态测试孔研磨半孔，通过比较依次加工的孔壁状态测试孔的孔壁粗糙度状态的变化评估线路板的抗冲击和抗磨损能力，通过观察铜层与铜保护层的结合状态评估材料间的结合强度，通过观察铜层与基材间的灯芯效应评估线路板的抗撕裂能力。

由于此切片上的所有孔是刀具在间隔499孔状态加工出来的，基本可以评价出此类材料在不同刀径、不同刀具磨损状态、不同环境温度下所呈现的孔壁状态，具有一定的覆盖面，可以准确、科学的判断出材料的物理性能与化学性能稳定性状态。

该步骤中，热应力实验的具体步骤为：将孔壁状态测试区域的多层线路板放在188℃锡铅锅中浸泡约10秒种左右，重复3-6次。

在该步骤中，由于每个孔壁状态测试区域都需要做切片研磨处理，为了提高加工速度，可以在孔壁状态测试区域内增加孔壁状态测试孔的加工定位孔和切片制作定位孔的设计，使用销钉将多个线路板连在一起进行研磨，可提高研磨效率。孔壁状态测试孔的加工定位孔和切片制作定位孔可以在步骤S4的钻孔工艺中一并进行。

为了避免混淆，可以在每个钻孔区域和孔壁状态测试区域增加标识的设计，该标识可以在步骤S6之后采用钻孔工艺加工。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种线路板可靠性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：根据评价对象确定线路板的层数N，N为大于等于1的整数，根据线路板加工工艺总结工艺中出现的钻孔的孔径，根据不同孔径数量确定测试区数量，根据测试区数量及线路板尺寸确定每个测试区的钻孔区域内测试孔行数R和列数C；

步骤S2：设计测试区图形、测试区内的钻孔区域图形和孔壁状态测试区域图形、钻孔区域内的测试孔阵列图形和连通性测试焊盘图形、测试孔之间的位于层间及外层的导电测试线路图形；连通性测试焊盘的数量为两个，并且分别通过一导线分别与导电测试线路的始、末端所对应的测试孔连接；

步骤S3：利用线路板加工工艺制备层压后的多层线路板，按照导电测试线路图形的设计在多层线路板的层间加工有导电测试线路；

步骤S4：对层压后的多层线路板按测试孔阵列图形的设计进行钻孔，对一个钻孔区域进行钻孔时，使用同一钻头依次加工各测试孔，并且每加工一定数量的测试孔后在该钻孔区域对应的孔壁状态测试区域内加工一个孔壁状态测试孔；

步骤S5：在测试孔以及孔壁状态测试孔的内壁依次加工导电层和保护层；

步骤S6：利用线路板加工工艺，在多层线路板外层，按照导电测试线路图形的设计加工导电测试线路；以及按照连通性测试焊盘图形的设计加工两个连通性测试焊盘和位于连通性测试焊盘与导电测试线路的始、末端所对应的测试孔之间的两个导线；

步骤S7：将各钻孔区域和孔壁状态测试区域从多层线路板上切割下来；

步骤S8：使用钻孔区域的多层线路板进行电路连通性测试，将钻孔区域的多层线路板进行热应力实验，测试两个连通性测试焊盘之间的电阻值在热应力实验前后的变化率，根据电阻变化率的大小评估线路板层间及外层电路的可靠性；

步骤S9：使用孔壁状态测试区域的多层线路板进行线路板的抗冲击、抗磨损、抗撕裂及不同材料间的结合强度测试，将孔壁状态测试区域的多层线路板进行热应力实验，然后，将孔壁状态测试孔研磨半孔，通过比较依次加工的孔壁状态测试孔的孔壁粗糙度状态的变化评估线路板的抗冲击和抗磨损能力，通过观察铜层与铜保护层的结合状态评估材料间的结合强度，通过观察铜层与基材间的灯芯效应评估线路板的抗撕裂能力。

2.根据权利要求1所述的线路板可靠性评价方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述导电测试线路图形在每行测试孔的沿多层线路板的厚度的截面方向上呈“V”型折线分布。

3.根据权利要求1所述的线路板可靠性评价方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述孔壁状态测试区域图形内还包括孔壁状态测试孔的加工定位孔和切片制作定位孔的设计，所述步骤S4中还包括使用钻孔工艺制作加工定位孔和切片制作定位孔的过程。

4.根据权利要求1所述的线路板可靠性评价方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述钻孔区域图形和所述孔壁状态测试区域图形还包括标识的设计，所述步骤S6之后，还包括使用钻孔工艺加工标识的过程。

5.根据权利要求1所述的线路板可靠性评价方法，其特征在于，所述步骤S10和S11中的所述热应力实验的过程为：将线路板在高温锡铅锅中浸泡，重复3-6次。