CSTM团体标准《导电阳极丝（CAF）试验热成像辅助定位失效分析方法》（征求意见稿）编制说明

一、工作简况1、任务来源印制电路板作为承载服务器电气性能的关键部件，其设计需求与服务器整机性能强相关，随着服务器产品的不断迭代，无论是从计算速率、体积、能耗、存储空间，都在呈急速上升的态势。为了匹配服务器产品的需求，印制电路板的制造能力水平需要不断提升。由于高性能服务器在普通服务器的基础上进一步提升计算速率，在进行高速计算的同时满足数据存储的可靠性，确定了产品的以下特点：高运算速率、高可靠性、超大容量数据存储、高扩展性高迭代性为主要核心要求。因此下游产品驱动印制电路板向高速、高频和集成化、小型化、轻薄化的方向发展。在深南电路与工业和信息化部电子第五研究所合作的国家级项目“2021年高端服务器用高性能印制电路板项目（2021-2022年）”的推进下，为了满足用户产品迭代的需求，支撑高可靠性变得至关重要。导电阳极丝（后面简称“CAF”）试验作为印制板可靠性验证的重要测试，其失效后的有损定位分析方法一直是业界的“痛”，因此，深南电路打算结合行业需求和自身研究建立一份无损定位失效点的CAF失效分析方法，即导电阳极丝（CAF）试验热成像辅助定位失效分析方法。2、主要参加单位及工作组成员在确定需要开发此份行业标准后，2月16号跟工业和信息化部电子第五研究所召开了首次会议，成立了该标准工作小组，标准工作组成员组成与分工见下表。工作组于2022年2月17日立项启动《导电阳极丝（CAF）试验热成像辅助定位失效分析方法》的编制工作，并开始着手收集相关标准及资料，工作组在经过小组讨论、内部验证后于2022年5月15号形成了标准工作组讨论稿，并于2022年5月31在CSTM网站上面提交立项申请。2022年6根据CSTM调研结果，结合标准编制的必要性，对编制组成员进行扩充，变更后的组员信息如下：导电阳极丝（CAF）试验热成像辅助定位失效分析方法-组员通讯录姓名单位手机邮箱分工戴炯深南电路股份有限公aij@组长孙朝宁工业和信息化部电子第五研究un92307@163.com副组长陈利南通深南股份有限公henl@组员叶晓菁深南电路股份有限公exj@组员张凯深南电路股份有限公hangk@组员陈宗喜南通深南股份有限公司19925194263chenzx@组员朱李峰无锡深南股份有限公司19928716365zhulf@组员沈江华工业和信息化部电子第五研究henjh@组员何骁工业和信息化部电子第五研究ex@组员王硕深南电路股份有限公angshuo@组员张伟深圳市美信检测技术股份有限公hangwei@组员黎钦源广合科技(广州)有限公y.li@组员马峰岭上海材料研究所1880179560318801795603@126.com组员周斌工业和信息化部电子第五研究houbin722@163.com组员张莹洁工业和信息化部电子第五研究f_zyj@组员2022年7月13日，中国材料与试验团体标准委员会电子材料领域委员会在广州组织召开了《导电阳极丝（CAF）试验热成像辅助定位失效分析方法》团体标准立项审查会。会议成立了由7位专家组成的审查组（名单见附件1），对拟立项标准进行了审查。会上，专家组听取了标准申报单位对申报标准的情况介绍，包括标准制定的必要性和可行性、现行相关国内外标准情况、项目涉及专利情况、项目的应用前景、项目工作组构成以及标准草案等。经过审查，《导电阳极丝（CAF）试验热成像辅助定位失效分析方法》团体标准通过立项。经过讨论，专家组对标准的技术内容提出主要建议和意见如下，标准编制组按照会议提出的意见尽快修改，形成本次征求意见稿。序号意见及建议内容1标题部分：1）补充CAF的中文全称2）实际试验步骤除了热成像分析还有切片观察，请确认标准标题是否需要重新调整2范围部分：需要进一步明确、细化标准的范围，如说明这个测试适用于印制板裸板3正文的技术内容部分：1）补充细化红外热成像测试条件，包括时间、失效点判定依据、探测器灵敏度要求2）进一步规范标准草案中的术语定义、试验条件、图示说明、实验步骤等表述及内容4编制说明：1）修订标准来源，可补充国家项目等具体信息，弱化深南电路自身的相关说明2）补充标准必要性等内容，加热激励源选择依据，进一步验证测试电压和限流设置条件，增加验证数据二、制修订标准的原则1、试验方法的水平及使用情况，试验设备及仪器情况1）本试验方法目前处理行业领先水平，暂时还未大范围使用2）本方法将主要用到以下a)~c)仪器和设备:a)红外热成像显微镜(包含两个探针座的探针台；加热台温度可达40℃；直流电源（可独立调整电流和电压，最小值可设置0.1v的测试电压和1μA的限流）；分析软件具有锁相热成像功能)；b)烙铁；c)能谱仪(EnergyDispersiveSpectrometer,以下简称EDS)。2、制修订标准的原则1）制修订标准的依据或理由目前国内CAF的失效分析方法主要是参考IPC-TM-6502.6.26和IPC9691,我国国内国标和行标是缺失的。现有IPC标准中大都是通过绝缘电阻的测量分区来定位的。需要对样品进行破坏性分析，时常会破坏失效点，而且对于绝缘垫子在1MΩ以上的失效，分析更加困难。国外的热成像分析主要集中在载板及IC级产品。PCB的分析还是以传统的绝缘电阻测量分区法来定位，因此迫切需要制定一种新的无损的CAF试验换效分析方法。2）制修订标准的原则本标准在制定中遵循以下基本原则：a标准的格式严格按GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》要求；b本标准应能指导湿敏器件的处理、标记、包装和分类；c本标准规定的技术内容及要求应科学、合理，具有实用性和可操作性；标准内容协调、简明、清楚、准确、逻辑性强。d本标准的编制应与已发布的国家印制板相关标准相协调；e本标准应具有规范性、完整性，内容满足任务书规定的要求。三、各标准方法参数一览表标准号GB/T38883-2020IPC-9691BT/CSTMXXXXX-2022（本标准）标准名称无损检测主动式红外热成像检测方法ConductiveAnodicFilament(CAF)ResistanceandOtherInternalElectrochemicalMigrationTesting导电阳极丝（CAF）试验热成像辅助定位失效分析方法范围主要检测复合材料、金属材料和涂层材料，如材料空隙/裂纹/分层和涂层厚度的评估对IPC-TM-6502.6.25方法的补充指引，主要评估印刷板内导电阳极丝(CAF)生长和其他形式的电化学迁移失效模式的方法主要检测电子电路行业，CAF试验后绝缘阻值低于108Ω的样品，使用热成像显微镜定位失效点，对失效样品进行分析原理主动式红外热成像检测针对被测件的材质、结构和不连续类型等选择不同的热激励，通过热激励施加激励后。被测件中的不连续对热的传导造成影响，异常区域与正常区域对应的表面产生温度差异，导致被测件表面热辐射强度分布发生变化，利用红外热成像仪记录下这一热辐射强度变化过程，可获取物体表面及内部信息对于失效点的定位为有损分析，将切片研磨至可能失效的层，通过光学显微镜观察失效点CAF失效造成的短路，通电时会因为发热产生微弱红外能量发射，高灵敏度的红外探测器能够捕捉热源产生的位置，精确定位故障。红外系统结合锁相技术硬件和软件特殊算法，通过给样品提供周期性的脉冲电源，使样品失效点处产生周期性的热变化，结合算法可以检测到短路缺陷。制样要求无无无试验条件排除或减少周围环境背景的热辐射干扰，例如不必要的可见光、被测件附近的热源环境温度为（15-25）℃，相对湿度≤65％环境温度为（15-25）℃，相对湿度≤65％仪器设备红外热成像仪光学显微镜、切片研磨机红外热成像显微镜、切片研磨机试剂材料无无Sn63/Pb37锡丝，带有绝缘层的铜导线试验方法完成热激励的选择以及检测准备和设置后，触发热激励单元对被测件表面进行激励，利用热像仪进行检测数据同步采集、记录与存储控制Z轴研磨至受影响层，使用带有背光的光学显微镜定位和辨别导电丝使用红外热成像显微镜观察到失效样品的失效点后，切片研磨失效位置，使用光学显微镜观察导电丝，必要时可使用EDS对失效通道进行元素分析试验结果出现热异常的热图序列并分析热异常区域可观察到失效位置和形貌的切片图红外热成像分析图和切片分析图试验有效性判断无切片图可观察到失效位置和形貌为有效红外热图可观察到失效点四、标准主要内容（包括牌号、成分、性能指标、型号、各种参数、公式、试验方法、检验规则等）确定的论据（包括试验、验证、统计数据等）红外热成像检测原理：根据热激励信号的分类，本标准使用的红外系统为锁相热成像，通过给样品连接脉冲电源，提供周期性的热激励源，若样品存在缺陷，热波会被缺陷反射回表面，样品表面红外辐射分布将发生周期性变化，利用对红外辐射敏感的红外探测器把红外辐射变成电信号，该信号的大小可以反映出红外辐射的强弱，进而通过显像系统将反映红外辐射分布的电子视频信号显示出来，最后得到反映缺陷的红外热像图。参数设置：红外热成像试验的初始电压设置0.1v，限流设置1μA，相当于初始功率0.1μW，小于常用设备的最小设置功率，不会破坏导电阳极丝，若限流设置更小，电压初始设置不调整的情况下，初始功率过小，失效样品的热辐射不会发生明显变化。需注意的是，在调整参数过程中，漏电流的设置应小于1mA，加载电压设置与失效时绝缘阻值的大小呈正比，且小于CAF试验给样品加载的电压。试验统计数据：本标准对于CAF高温测试的最终阻值小于106Ω的样品，精准定位到失效点的概率约为90%（300/340），对于最终阻值为106~108Ω的样品，定位到失效点的概率约为50%（150/310）；使用热成像显微镜锁定失效点后，切片研磨观察到离子迁移的概率约为80%（350/450）。注：以上数据均为SCC在2021年4月至2022年6月收集统计五、主要试验（或验证）结果的分析、综述报告、技术经济论证，预期的经济效果等对比有损分析—割线法，使用本标准无损分析锁定失效点结果更精准、更大程度的保护样品且大幅提升效率。割线法的结果为某个区域，测试时效约40~60min，但本标准采用的热成像分析方法仅需5~10min可快速精准的定位到失效点。六、与有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准的关系本标准与现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准协调一致七、对征求意见及重大分歧意见的处理经过和依据无八、标准水平建议，预期的社会经济效果标准水平为国内领先，标准制定后将大大减少CAF失效点分析对板件造成的损伤，提高和普及无损分析方法，将PCBCAF失效点分析方法提高一个新台阶。九、贯彻标准的要求和措施建议（包括组织措施、技术措施、过渡办法等内容），根据国家经济、技术政策需要和该标准涉及的产品的技术改造难度等因素提出标准的实施日期的建议本标准目前为行业空白，建议在2022年发布实施。十、废止有关标准的建议无十一、标