Die Maßhaltigkeitsanalyse

Jede Leiterplatte hat neben ihren elektrischen Eigenschaften die Aufgabe des mechanischen Bauteilträgers und dient in der Regel auch dazu, die komplette Baugruppe nach der erfolgten Bestückung in einem Gehäuse zu befestigen. Daher sind die Abmessungen und Bohrdurchmesser von elementarer Bedeutung für die Verwendbarkeit.

In Zeiten innovativer CNC-Technik haben wir bei der mechanischen Bearbeitung hochpräzise Bohr-, Fräs- und Laserautomaten im Einsatz, die hunderttausendfach reproduzierbare Ergebnisse liefern. Trotzdem ist es unerlässlich, diese Ergebnisse zu überprüfen. Dazu kommt bei ILFA zeitgemäße Koordinatenmesstechnik zum Einsatz.

Die Kontur Ihrer Leiterplatte vermessen wir optisch mit einer 2-Koordinaten-Messmaschine, die Bohrdurchmesser prüfen wir im Durchlichtverfahren. Auch Ausbrüche in der Leiterplatte, besondere Leiterbild-Geometrien oder einzelne Bohrpositionen können wir punktgenau anfahren und messen, wenn es sich um kritische Maße handelt. Die Ergebnisse der Maßhaltigkeitsanalyse dokumentieren und bewerten wir für Sie im Prüfbericht in Tabellenform.

Die Schliffanalyse

Eine der Prüfungen, die wir in unserem Labor am häufigsten durchführen, ist die Schliffanalyse zur Bewertung der strukturellen Integrität. Dabei handelt es sich um eine zerstörende Prüfung, bei der wir unter anderem die Qualität von Durchkontaktierungen, Blind Vias (Sacklochbohrungen) oder Burried Vias (vergrabene Bohrungen) beurteilen.

Dazu entnehmen wir einen Coupon aus einer Leiterplatte Ihres Auftrages und betten ihn in ein transparentes Zwei-Komponenten-Harz ein. Anschließend präparieren wir die Probe mit Nassschleifpapier verschiedener Körnungen auf einem rotierenden Schleifteller. Der Schliff endet in einer Politur mit einer Diamant-Emulsion mit einer Korngröße von 1µm. Die kristalline Struktur der verschiedenen Kupferschichten können wir mit einem zusätzlichen Präparationsschritt herausarbeiten, um das Gefüge der Metallisierung sichtbar zu machen.

Unter einem Lichtmikroskop mit digitalem Kamerasystem werten wir die Schliffprobe aus. Die in Ihrem Analysebericht dokumentierten quantitativen Merkmale einer Multilayer-Leiterplatte sind üblicherweise:

• Kupferschichtdicke der Metallisierung der kleinsten nicht verfüllten Bohrung (Bohrhülse).
• Kupferschichtdicken der Außen- und Innenlagen.
• Isolationsschichtdicken (Prepreg- und Kernlagen).
• Lackschichtdicke auf der Leiterbahnkante und auf dem Basismaterial.
• Gesamtschichtdicke der Endoberfläche (z.B. ENIG).

Wenn Sie es wünschen, können wir auch die Leiterbahnbreiten von strukturierten Innenlagen im Schliffbild darstellen, was zum Beispiel zur Prüfung der Vorgaben für gesteuerte Impedanzen sinnvoll sein kann.

Die Impedanzmessung

Für die einwandfreie Signalübertragung in High Speed-Leiterplatten ist die Messung der gesteuerten Impedanz genauso wichtig, wie der elektrische Verbindungstest. Weicht die tatsächlich erzielte Impedanz wesentlich von der zuvor berechneten Impedanz ab, hat dies entscheidenden Einfluss auf die Signalintegrität der Baugruppe. Die Folgen sind Reflexionen in der Übertragungsleitung und Schaltsignale, die zur falschen Zeit an den Bauteilen anliegen.

Bei der Impedanzmessung bedienen wir uns der TDR-Methode (Time Domain Reflectometer – Zeitbereichsreflektometer). Die Messung führen wir an einem Coupon durch, der im Fertigungsnutzen der Leiterplatte platziert ist und die Leiterbahnstrukturen der Leiterplatte nachbildet.

Mit dem TDR schicken wir einen Impuls mit einer kurzen Anstiegszeit in den Coupon und messen die Reflexionen des Impulses in der definierten Übertragungsleitung. Aus dem Reflexionsverhalten lassen sich direkte Rückschlüsse ziehen, ob die berechnete Zielimpedanz erreicht wird. Das Ergebnis der Impedanzmessung fließt in Form eines Messprotokolls für jeden einzelnen Coupon in Ihre Lieferdokumentation ein.

Der elektrische Test

Der wesentliche Zweck der Leiterplatte ist die elektrische Verbindung definierter Bauteilanschlüsse eines gemeinsamen Potentials und die zuverlässige Isolation von unterschiedlichen elektrischen Potentialen. Welche Bauteilanschlüsse untereinander verbunden sein müssen, ist in der Netzliste der Baugruppe beschrieben. Wenn wir mit Ihren Fertigungsdaten keine Netzliste erhalten haben, erzeugen wir eine eigene Netzliste aus unseren CAM Daten und testen die elektrische Funktion dagegen.

Für den Bare Board-Test setzen wir bei ILFA sogenannte Fingertester (engl.: Flying Probe Test) ein. Diese Geräte verfügen über bewegliche, numerisch gesteuerte Prüfnadeln (engl. Probes), mit denen definierte Prüfpunkte auf der Ober- und Unterseite der Leiterplatte angefahren und kontaktiert werden. Das Testprogramm ist in diesem Fall der virtuelle Prüfadapter, der es ermöglicht, sowohl Kurzschlusstests als auch Verbindungstests mit vorher eingestellten Parametern durchzuführen.

Im Prüfbericht dokumentieren wir für Sie die Testbedingungen (Prüfspannung und Widerstandsschwellenwerte) und das Bestehen des E-Tests. So können Sie jederzeit nachvollziehen, welcher Mitarbeiter die Leiterplatten auf welcher Prüfanlage getestet hat und wie viele der getesteten Leiterplatten den Test bestanden haben.

---