CSTM團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《導(dǎo)電陽(yáng)極絲（CAF）試驗(yàn)熱成像輔助定位失效分析方法》（征求意見稿）編制說(shuō)明

一、工作簡(jiǎn)況1、任務(wù)來(lái)源印制電路板作為承載服務(wù)器電氣性能的關(guān)鍵部件，其設(shè)計(jì)需求與服務(wù)器整機(jī)性能強(qiáng)相關(guān)，隨著服務(wù)器產(chǎn)品的不斷迭代，無(wú)論是從計(jì)算速率、體積、能耗、存儲(chǔ)空間，都在呈急速上升的態(tài)勢(shì)。為了匹配服務(wù)器產(chǎn)品的需求，印制電路板的制造能力水平需要不斷提升。由于高性能服務(wù)器在普通服務(wù)器的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升計(jì)算速率，在進(jìn)行高速計(jì)算的同時(shí)滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性，確定了產(chǎn)品的以下特點(diǎn)：高運(yùn)算速率、高可靠性、超大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、高擴(kuò)展性高迭代性為主要核心要求。因此下游產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)印制電路板向高速、高頻和集成化、小型化、輕薄化的方向發(fā)展。在深南電路與工業(yè)和信息化部電子第五研究所合作的國(guó)家級(jí)項(xiàng)目“2021年高端服務(wù)器用高性能印制電路板項(xiàng)目（2021-2022年）”的推進(jìn)下，為了滿足用戶產(chǎn)品迭代的需求，支撐高可靠性變得至關(guān)重要。導(dǎo)電陽(yáng)極絲（后面簡(jiǎn)稱“CAF”）試驗(yàn)作為印制板可靠性驗(yàn)證的重要測(cè)試，其失效后的有損定位分析方法一直是業(yè)界的“痛”，因此，深南電路打算結(jié)合行業(yè)需求和自身研究建立一份無(wú)損定位失效點(diǎn)的CAF失效分析方法，即導(dǎo)電陽(yáng)極絲（CAF）試驗(yàn)熱成像輔助定位失效分析方法。2、主要參加單位及工作組成員在確定需要開發(fā)此份行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)后，2月16號(hào)跟工業(yè)和信息化部電子第五研究所召開了首次會(huì)議，成立了該標(biāo)準(zhǔn)工作小組，標(biāo)準(zhǔn)工作組成員組成與分工見下表。工作組于2022年2月17日立項(xiàng)啟動(dòng)《導(dǎo)電陽(yáng)極絲（CAF）試驗(yàn)熱成像輔助定位失效分析方法》的編制工作，并開始著手收集相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及資料，工作組在經(jīng)過(guò)小組討論、內(nèi)部驗(yàn)證后于2022年5月15號(hào)形成了標(biāo)準(zhǔn)工作組討論稿，并于2022年5月31在CSTM網(wǎng)站上面提交立項(xiàng)申請(qǐng)。2022年6根據(jù)CSTM調(diào)研結(jié)果，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)編制的必要性，對(duì)編制組成員進(jìn)行擴(kuò)充，變更后的組員信息如下：導(dǎo)電陽(yáng)極絲（CAF）試驗(yàn)熱成像輔助定位失效分析方法-組員通訊錄姓名單位手機(jī)郵箱分工戴炯深南電路股份有限公aij@組長(zhǎng)孫朝寧工業(yè)和信息化部電子第五研究un92307@163.com副組長(zhǎng)陳利南通深南股份有限公henl@組員葉曉菁深南電路股份有限公exj@組員張凱深南電路股份有限公hangk@組員陳宗喜南通深南股份有限公司19925194263chenzx@組員朱李峰無(wú)錫深南股份有限公司19928716365zhulf@組員沈江華工業(yè)和信息化部電子第五研究henjh@組員何驍工業(yè)和信息化部電子第五研究ex@組員王碩深南電路股份有限公angshuo@組員張偉深圳市美信檢測(cè)技術(shù)股份有限公hangwei@組員黎欽源廣合科技(廣州)有限公y.li@組員馬峰嶺上海材料研究所1880179560318801795603@126.com組員周斌工業(yè)和信息化部電子第五研究houbin722@163.com組員張瑩潔工業(yè)和信息化部電子第五研究f_zyj@組員2022年7月13日，中國(guó)材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)電子材料領(lǐng)域委員會(huì)在廣州組織召開了《導(dǎo)電陽(yáng)極絲（CAF）試驗(yàn)熱成像輔助定位失效分析方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)審查會(huì)。會(huì)議成立了由7位專家組成的審查組（名單見附件1），對(duì)擬立項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了審查。會(huì)上，專家組聽取了標(biāo)準(zhǔn)申報(bào)單位對(duì)申報(bào)標(biāo)準(zhǔn)的情況介紹，包括標(biāo)準(zhǔn)制定的必要性和可行性、現(xiàn)行相關(guān)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)情況、項(xiàng)目涉及專利情況、項(xiàng)目的應(yīng)用前景、項(xiàng)目工作組構(gòu)成以及標(biāo)準(zhǔn)草案等。經(jīng)過(guò)審查，《導(dǎo)電陽(yáng)極絲（CAF）試驗(yàn)熱成像輔助定位失效分析方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)立項(xiàng)。經(jīng)過(guò)討論，專家組對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容提出主要建議和意見如下，標(biāo)準(zhǔn)編制組按照會(huì)議提出的意見盡快修改，形成本次征求意見稿。序號(hào)意見及建議內(nèi)容1標(biāo)題部分：1）補(bǔ)充CAF的中文全稱2）實(shí)際試驗(yàn)步驟除了熱成像分析還有切片觀察，請(qǐng)確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)題是否需要重新調(diào)整2范圍部分：需要進(jìn)一步明確、細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)的范圍，如說(shuō)明這個(gè)測(cè)試適用于印制板裸板3正文的技術(shù)內(nèi)容部分：1）補(bǔ)充細(xì)化紅外熱成像測(cè)試條件，包括時(shí)間、失效點(diǎn)判定依據(jù)、探測(cè)器靈敏度要求2）進(jìn)一步規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)草案中的術(shù)語(yǔ)定義、試驗(yàn)條件、圖示說(shuō)明、實(shí)驗(yàn)步驟等表述及內(nèi)容4編制說(shuō)明：1）修訂標(biāo)準(zhǔn)來(lái)源，可補(bǔ)充國(guó)家項(xiàng)目等具體信息，弱化深南電路自身的相關(guān)說(shuō)明2）補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)必要性等內(nèi)容，加熱激勵(lì)源選擇依據(jù)，進(jìn)一步驗(yàn)證測(cè)試電壓和限流設(shè)置條件，增加驗(yàn)證數(shù)據(jù)二、制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則1、試驗(yàn)方法的水平及使用情況，試驗(yàn)設(shè)備及儀器情況1）本試驗(yàn)方法目前處理行業(yè)領(lǐng)先水平，暫時(shí)還未大范圍使用2）本方法將主要用到以下a)~c)儀器和設(shè)備:a)紅外熱成像顯微鏡(包含兩個(gè)探針座的探針臺(tái)；加熱臺(tái)溫度可達(dá)40℃；直流電源（可獨(dú)立調(diào)整電流和電壓，最小值可設(shè)置0.1v的測(cè)試電壓和1μA的限流）；分析軟件具有鎖相熱成像功能)；b)烙鐵；c)能譜儀(EnergyDispersiveSpectrometer,以下簡(jiǎn)稱EDS)。2、制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則1）制修訂標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)或理由目前國(guó)內(nèi)CAF的失效分析方法主要是參考IPC-TM-6502.6.26和IPC9691,我國(guó)國(guó)內(nèi)國(guó)標(biāo)和行標(biāo)是缺失的。現(xiàn)有IPC標(biāo)準(zhǔn)中大都是通過(guò)絕緣電阻的測(cè)量分區(qū)來(lái)定位的。需要對(duì)樣品進(jìn)行破壞性分析，時(shí)常會(huì)破壞失效點(diǎn)，而且對(duì)于絕緣墊子在1MΩ以上的失效，分析更加困難。國(guó)外的熱成像分析主要集中在載板及IC級(jí)產(chǎn)品。PCB的分析還是以傳統(tǒng)的絕緣電阻測(cè)量分區(qū)法來(lái)定位，因此迫切需要制定一種新的無(wú)損的CAF試驗(yàn)換效分析方法。2）制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則本標(biāo)準(zhǔn)在制定中遵循以下基本原則：a標(biāo)準(zhǔn)的格式嚴(yán)格按GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則》要求；b本標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)能指導(dǎo)濕敏器件的處理、標(biāo)記、包裝和分類；c本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)內(nèi)容及要求應(yīng)科學(xué)、合理，具有實(shí)用性和可操作性；標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容協(xié)調(diào)、簡(jiǎn)明、清楚、準(zhǔn)確、邏輯性強(qiáng)。d本標(biāo)準(zhǔn)的編制應(yīng)與已發(fā)布的國(guó)家印制板相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)；e本標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)具有規(guī)范性、完整性，內(nèi)容滿足任務(wù)書規(guī)定的要求。三、各標(biāo)準(zhǔn)方法參數(shù)一覽表標(biāo)準(zhǔn)號(hào)GB/T38883-2020IPC-9691BT/CSTMXXXXX-2022（本標(biāo)準(zhǔn)）標(biāo)準(zhǔn)名稱無(wú)損檢測(cè)主動(dòng)式紅外熱成像檢測(cè)方法ConductiveAnodicFilament(CAF)ResistanceandOtherInternalElectrochemicalMigrationTesting導(dǎo)電陽(yáng)極絲（CAF）試驗(yàn)熱成像輔助定位失效分析方法范圍主要檢測(cè)復(fù)合材料、金屬材料和涂層材料，如材料空隙/裂紋/分層和涂層厚度的評(píng)估對(duì)IPC-TM-6502.6.25方法的補(bǔ)充指引，主要評(píng)估印刷板內(nèi)導(dǎo)電陽(yáng)極絲(CAF)生長(zhǎng)和其他形式的電化學(xué)遷移失效模式的方法主要檢測(cè)電子電路行業(yè)，CAF試驗(yàn)后絕緣阻值低于108Ω的樣品，使用熱成像顯微鏡定位失效點(diǎn)，對(duì)失效樣品進(jìn)行分析原理主動(dòng)式紅外熱成像檢測(cè)針對(duì)被測(cè)件的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和不連續(xù)類型等選擇不同的熱激勵(lì)，通過(guò)熱激勵(lì)施加激勵(lì)后。被測(cè)件中的不連續(xù)對(duì)熱的傳導(dǎo)造成影響，異常區(qū)域與正常區(qū)域?qū)?yīng)的表面產(chǎn)生溫度差異，導(dǎo)致被測(cè)件表面熱輻射強(qiáng)度分布發(fā)生變化，利用紅外熱成像儀記錄下這一熱輻射強(qiáng)度變化過(guò)程，可獲取物體表面及內(nèi)部信息對(duì)于失效點(diǎn)的定位為有損分析，將切片研磨至可能失效的層，通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察失效點(diǎn)CAF失效造成的短路，通電時(shí)會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱產(chǎn)生微弱紅外能量發(fā)射，高靈敏度的紅外探測(cè)器能夠捕捉熱源產(chǎn)生的位置，精確定位故障。紅外系統(tǒng)結(jié)合鎖相技術(shù)硬件和軟件特殊算法，通過(guò)給樣品提供周期性的脈沖電源，使樣品失效點(diǎn)處產(chǎn)生周期性的熱變化，結(jié)合算法可以檢測(cè)到短路缺陷。制樣要求無(wú)無(wú)無(wú)試驗(yàn)條件排除或減少周圍環(huán)境背景的熱輻射干擾，例如不必要的可見光、被測(cè)件附近的熱源環(huán)境溫度為（15-25）℃，相對(duì)濕度≤65％環(huán)境溫度為（15-25）℃，相對(duì)濕度≤65％儀器設(shè)備紅外熱成像儀光學(xué)顯微鏡、切片研磨機(jī)紅外熱成像顯微鏡、切片研磨機(jī)試劑材料無(wú)無(wú)Sn63/Pb37錫絲，帶有絕緣層的銅導(dǎo)線試驗(yàn)方法完成熱激勵(lì)的選擇以及檢測(cè)準(zhǔn)備和設(shè)置后，觸發(fā)熱激勵(lì)單元對(duì)被測(cè)件表面進(jìn)行激勵(lì)，利用熱像儀進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)同步采集、記錄與存儲(chǔ)控制Z軸研磨至受影響層，使用帶有背光的光學(xué)顯微鏡定位和辨別導(dǎo)電絲使用紅外熱成像顯微鏡觀察到失效樣品的失效點(diǎn)后，切片研磨失效位置，使用光學(xué)顯微鏡觀察導(dǎo)電絲，必要時(shí)可使用EDS對(duì)失效通道進(jìn)行元素分析試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)熱異常的熱圖序列并分析熱異常區(qū)域可觀察到失效位置和形貌的切片圖紅外熱成像分析圖和切片分析圖試驗(yàn)有效性判斷無(wú)切片圖可觀察到失效位置和形貌為有效紅外熱圖可觀察到失效點(diǎn)四、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容（包括牌號(hào)、成分、性能指標(biāo)、型號(hào)、各種參數(shù)、公式、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則等）確定的論據(jù)（包括試驗(yàn)、驗(yàn)證、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等）紅外熱成像檢測(cè)原理：根據(jù)熱激勵(lì)信號(hào)的分類，本標(biāo)準(zhǔn)使用的紅外系統(tǒng)為鎖相熱成像，通過(guò)給樣品連接脈沖電源，提供周期性的熱激勵(lì)源，若樣品存在缺陷，熱波會(huì)被缺陷反射回表面，樣品表面紅外輻射分布將發(fā)生周期性變化，利用對(duì)紅外輻射敏感的紅外探測(cè)器把紅外輻射變成電信號(hào)，該信號(hào)的大小可以反映出紅外輻射的強(qiáng)弱，進(jìn)而通過(guò)顯像系統(tǒng)將反映紅外輻射分布的電子視頻信號(hào)顯示出來(lái)，最后得到反映缺陷的紅外熱像圖。參數(shù)設(shè)置：紅外熱成像試驗(yàn)的初始電壓設(shè)置0.1v，限流設(shè)置1μA，相當(dāng)于初始功率0.1μW，小于常用設(shè)備的最小設(shè)置功率，不會(huì)破壞導(dǎo)電陽(yáng)極絲，若限流設(shè)置更小，電壓初始設(shè)置不調(diào)整的情況下，初始功率過(guò)小，失效樣品的熱輻射不會(huì)發(fā)生明顯變化。需注意的是，在調(diào)整參數(shù)過(guò)程中，漏電流的設(shè)置應(yīng)小于1mA，加載電壓設(shè)置與失效時(shí)絕緣阻值的大小呈正比，且小于CAF試驗(yàn)給樣品加載的電壓。試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于CAF高溫測(cè)試的最終阻值小于106Ω的樣品，精準(zhǔn)定位到失效點(diǎn)的概率約為90%（300/340），對(duì)于最終阻值為106~108Ω的樣品，定位到失效點(diǎn)的概率約為50%（150/310）；使用熱成像顯微鏡鎖定失效點(diǎn)后，切片研磨觀察到離子遷移的概率約為80%（350/450）。注：以上數(shù)據(jù)均為SCC在2021年4月至2022年6月收集統(tǒng)計(jì)五、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）結(jié)果的分析、綜述報(bào)告、技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果等對(duì)比有損分析—割線法，使用本標(biāo)準(zhǔn)無(wú)損分析鎖定失效點(diǎn)結(jié)果更精準(zhǔn)、更大程度的保護(hù)樣品且大幅提升效率。割線法的結(jié)果為某個(gè)區(qū)域，測(cè)試時(shí)效約40~60min，但本標(biāo)準(zhǔn)采用的熱成像分析方法僅需5~10min可快速精準(zhǔn)的定位到失效點(diǎn)。六、與有關(guān)的現(xiàn)行的方針、政策、法律、法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行的方針、政策、法律、法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致七、對(duì)征求意見及重大分歧意見的處理經(jīng)過(guò)和依據(jù)無(wú)八、標(biāo)準(zhǔn)水平建議，預(yù)期的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效果標(biāo)準(zhǔn)水平為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，標(biāo)準(zhǔn)制定后將大大減少CAF失效點(diǎn)分析對(duì)板件造成的損傷，提高和普及無(wú)損分析方法，將PCBCAF失效點(diǎn)分析方法提高一個(gè)新臺(tái)階。九、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議（包括組織措施、技術(shù)措施、過(guò)渡辦法等內(nèi)容），根據(jù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)、技術(shù)政策需要和該標(biāo)準(zhǔn)涉及的產(chǎn)品的技術(shù)改造難度等因素提出標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施日期的建議本標(biāo)準(zhǔn)目前為行業(yè)空白，建議在2022年發(fā)布實(shí)施。十、廢止有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議無(wú)十一、標(biāo)