聊天超高密度互连技术：Chrys Shea，PCB微型化及未来挑战

在这一集的OnTrack Podcast中，主持人技术顾问Zach Peterson与Shea工程的总裁Chrys Shea一起探索了Ultra HDI的革命性世界。两人揭示了PCB焊接和微型化的未来，阐明了前方复杂的挑战和即将到来的突破。Chrys以她的专业知识而闻名，分享了关于开发焊接测试车辆和导航Ultra HDI组装复杂性的宝贵见解。这次对话承诺深入理解塑造电子制造未来的尖端进展。

不要错过Chrys Shea提出的专家指导和创新策略，她是SMT组装和PCB设计世界的领军人物。

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重点内容：

• 介绍Shea工程的总裁Chrys Shea，讨论她在开发焊接测试车辆方面的参与，特别是关注于超高密度互连(UHDI)。
• 讨论事先制定计划的重要性，特别是在解决缺陷和DFM（可制造性设计）考虑方面。
• Chrys Shea作为一名SMT（表面贴装技术）组装过程工程师的背景，以及她转向独立咨询，专门从事焊接的过渡。
• 概述了为焊膏印刷开发的测试车辆及其演变，以适应各种焊接过程和组件大小，包括BGAs、QFNs和更小的无源元件。
• 介绍了用于UHDI组装的新测试车辆，突出了密度增加和挑战，如轴向偏移放置和模板印刷中的前沿效应。

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• 阅读这篇文章，了解微型化和超高密度互连技术的装配过程
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文字记录：

Zach Peterson: 计划是什么？有计划吗，还是我们只是要做一些实验，看看会发生什么？

Chrys Shea: 这叫做不断打击工艺工程师，直到他们将缺陷降到最低。在我看来，作为一个DFM的信徒，最重要的是要与设计师事先进行讨论，这样我们就知道可以期待什么。

Zach Peterson: 大家好，欢迎来到Altium OnTrack播客。我是你的主持人，Zach Peterson。今天，我们将与Shea Engineering的总裁Chrys Shea进行对话。Chrys参与开发了用于焊接的测试载具。我非常渴望了解她的工作以及她所涉及的关于UHDI的一些工作。Chrys，非常感谢你今天加入我们。

Chrys Shea: 谢谢你，Zach，邀请我。我非常感激这个机会。

Zach Peterson: 绝对的。我们很高兴你在这里。我已经说过很多次，我一直试图了解更多关于制造的信息，不仅仅是DFM，所以我真的很兴奋。

Chrys Shea: 太好了。我在研究生院学习DFM，所以我在过去的35到40年里一直是Boothroyd Dewhurst的信徒，所以我非常喜欢这个领域。

Zach Peterson: 太棒了。那太好了。如果可以的话，告诉我们你做什么。

Chrys Shea: 从1990年开始，我一直是一名SMT装配过程工程师，所以我从25 mil间距走到了铜柱，这是一段非常棒的旅程。我在行业的前20年，大约10年在用户端，运营装配线和NPI线，做DFM，接下来的10年，在供应商端，开发材料和新工艺。大约15年前，差不多现在是16年了，我决定自立门户。从那以后，我一直是一名独立顾问。现在，我被赋予了“焊接女王”的称号，我对此非常珍视。

Zach Peterson: 哦，你的高贵。这很有趣。我不知道有SMT焊接顾问这回事。我甚至不知道这是一件事。

Chrys Shea: 这是一个小众领域。我不做广告，不进行任何市场营销，也不做任何销售。它更多或少是通过口碑传播的，这样一直非常、非常令人满意。

Zach Peterson: 太棒了。太棒了。能够自立门户，真正做自己想做的事，并获得认可，总是很棒的。

Chrys Shea: 对焊接的热情，对制作焊点的热爱。我喜欢制作焊点。

Chrys Shea: 我能感受到。

Zach Peterson: 我能感受到。所以我看到你做的一件事是开发用于焊接的测试载具，对吗？

Chrys Shea: 是的，是的。

Zach Peterson: 你最近参与创建了一个相当复杂的用于UHDI组装的测试载具吗？

Chrys Shea: 是的，确实。我们所做的是，几年前，大概五六年前，我们开发了一个用于焊膏印刷的测试载具。我们在2019年引入了它。它最初用于焊膏印刷测试，并且将25种不同的焊膏测试集成到一个板上。这样，装配工可以在半个班的时间内决定这是否是正确的焊膏。并且你可以在一个等级上对它们进行排名，为他们的装配操作选择最佳的焊膏。同时也知道进入时的权衡。所以自从我们将其作为一个简单的焊膏测试载具引入以来，我们已经用它来进行焊膏印刷、评估模板、评估所有新出现的纳米涂层、评估新型刮刀、查看我们在需要坚固板支撑之前可以做多薄的制造、查看我们如何在模板下方擦拭、我们可以使用的不同类型的溶剂，这就是印刷。然后我们进行放置，这已被用来开发01005和008004装配过程。你会注意到我说oh-oh，而不是0-0，因为当你看到物料清单的数量时，我们都会说oh-oh，008004s。我们还用它来证明0.4毫米BGA的能力。最近我收到的一个有趣反馈是关于放置率验证，因为在SMT放置领域，我们有IPC标准的放置率，每个人的测试方式都略有不同。所以这些人拿着板子。我们做了一件事，我们在双面胶带上放置粘性胶带然后放置并验证放置。因此，我们能够验证放置率和放置位置。然后当我们进行回流时。我们已经用它来对底部终止组件、QFNs、晶体管和008004s（现在在你的电话中）的空洞进行了使用。我们还用它来开发许多设计规则，基于特征大小的掩膜与金属定义的焊盘、方形与圆形焊盘、优化这些小焊盘的孔径设计。所以就个人而言，我们已经用它做了很多事情，许多大型CEMS和OEMs已经采用它作为他们的测试载具。有时他们会对其进行修改，焊膏实验室使用它。所以它获得了很多里程，但它最初是为三到五年的时间框架设计的，我们已经达到了那个时间框架。所以是时候旋转它了。

Zach Peterson: 好的。

Zach Peterson: 这就是它如何演变到超高密度互连（Ultra HDI）。

Chrys Shea: 当然。现在我们降到了25毫米的线宽和间距，我确信这会带来一些挑战，对吧？一个可能是密度，那么另一个挑战是什么呢？可能是焊盘尺寸。

Chrys Shea: 焊盘尺寸和密度。你完全说到点子上了，因为，好消息，坏消息来说，对于组装商来说的好消息是我们还没有比008004更小的组件。坏消息是我们正在以更大的数量和更高的密度打包它们，甚至我们还在把那些微小的焊盘尺寸缩小到低于IPC材料条件的最小最大值，以便将它们全部装配到板上。所以Ultra HDI给组装带来的就是更多相同的挑战，数量更大。我做了35年的SMT工艺工程师。我生命中的三个确定性是死亡、税收和微型化。这已经持续了35年，而且还会继续。这是让我们保持好奇、就业和灵感的原因，我猜。

Zach Peterson: 现在，这很有趣。你提到焊盘尺寸被缩小，IPC的最小标准是哪个？我认为是7351。

Chrys Shea: 7525。

Zach Peterson: 那么IPC是没有预见到这一点，还是他们总是等人们做了事情之后再制定标准呢？

Chrys Shea: 好吧，因为标准是基于经验制定的，我们必须先有经验，然后才能制定标准。这有点像是先有鸡还是先有蛋的问题。

Chrys Shea: 然后在测试板上，如果你能简单地举起来给我们看一下，因为你之前在屏幕上快速展示了一下。我想给人们一个快速的视图，也许是对我们所看到的东西的描述。但我们看到的似乎是有很多不同的组件。我假设没有布线，但我们有很多不同组件的焊盘，都按照自己的区域排列好了。这里有些什么组件？我知道你提到了非常小的SMD无源元件，但看起来可能还有一些QFN的位置。

Chrys Shea: 是的。这些是05 BGAs 0.5毫米间距。这些有点难以看清，它们是0.4毫米BGAs。然后在侧面是0.3毫米BGAs。然后在这里，我们有0.4 QFN，这是我们能得到的最细的间距。这是一个遗留板，我们有一些1206s、0603s、0402s，所有这些都已经为下一个版本被移除。我们有0201s、0105s和我们最喜欢的0804s。现在，这块板对于测试焊膏很好，但它真的没有推动微型化水平。新板推动了微型化水平或打包密度水平的方式。

Zach Peterson: 好的。我鼓励所有通过音频收听的人转到YouTube上来看看这些板子实际上是什么样子。

Chrys Shea: 如果你想看到一张好照片，sheasmt.com。如果你去SMTA板块，那里有一些顶部和底部的漂亮照片。

Zach Peterson: 很好。我在这里想知道的一件事是，我们谈论的是一个测试载具，看起来在过去几年中已经被广泛使用了。制造商使用这种板子来可能为高容量或高复杂性制造过程进行资格认证有多常见？

Chrys Shea: 大型CEMs，顶级的都有他们自己的内部测试载具。二级以下的通常没有。所以以大约30美元的价格购买这块板比使用你自己的生产板要经济得多。而且它包含了更多的测试。实际上，设计中嵌入了25种不同的焊膏测试和DOE。所以它更快、更便宜、更高效。有什么不爱的呢？

Zach Peterson: 这很有趣。他们使用了一个测试载具，但我认为，至少对于质量控制来说，他们可能实际上会使用生产板之一，或者可能只是生产板的表层，因为他们不需要所有内部的布线。如果他们只是试图确认焊接质量，那么他们真正需要的只是焊盘，对吗？

Chrys Shea: 完全正确，完全正确。而且这些实际上是被切割成金手指的。它们都是菊花链组件，并且被切割成金手指。所以你可以把它放入热循环室来验证你的焊接过程。

Zach Peterson: 明白了，明白了。好的。所以听起来几乎每个装配商都需要某种测试载具来在某种程度上验证他们的过程，然后他们可以可靠地对他们的客户说，嘿，我们可以做0201s, 0105s。

Chrys Shea: 完全正确，完全正确。并且在测试载具上进行这项工作比在客户的板上，可能是委托的，或者你自己的微型化板上，要容易得多，我们知道这些板的成本比标准板更高。所以对很多人来说使用这种方法是有意义的。有时我们使用它来衡量一个过程，看看合同制造商能做多精细的间距。也许他们在05 BGA上有资格，04上处于边缘，而在03上则没有能力。所以能够对此进行基准测试是很好的，这样他们就可以更好地与他们的OEMs沟通，了解他们的能力在哪里或他们需要在哪里进行改进。

Zach Peterson: 那么现在新的测试载具，新的测试载具，听起来，确实将密度提升到了一个新的水平，对吧？我们已经达到了008004，现在它真的将它们打包到一个小空间里。那么这个新的测试载具是什么样的呢？

Chrys Shea: 让我分享我的屏幕。

Chrys Shea: 好的。

Chrys Shea: 现在让我向你展示我们在这里研发的东西。现在，我将这个称为机械部分，因为我们只有顶层，我们将分享内层的视野。你现在能看到这个吗？这是我们的新SMTA测试载具。我们现在从2.1版本升级到了2.3版本。

Zach Peterson: 所以，非常快地，对于那些在听音频的每个人来说，我们看到的是同样的事情。我们在板子的不同区域有组件的分组。同样，它看起来像很多那种相同的组件。我甚至看到一些组件的分组似乎有些旋转。

Chrys Shea: 是的。微型化给我们带来了更多的，我们在装配中称之为偏轴放置。我们的大多数放置历史上都是在零度或90度水平或垂直。但随着我们进入更密集的封装，我们看到了更多在45度的，这里有一些在30度和60度，但我们没有把它们放在板上。总有那个奇怪的角度，只有17度才能适合。偏轴放置的问题不一定是印刷、放置或回流。这些都还是相当直接的。但当我们得到这种密集打包和偏轴放置时，我们寻找自动检查时就会遇到麻烦。自动光学检查在这些年里并没有为偏轴放置而开发。所以我们遇到了像阴影这样的问题，我们有小组件。所以这将帮助我们在未来完善我们的算法。

Zach Peterson: 我明白了，我明白了。好的。那么这个板子上我们有哪些东西呢？看起来在顶部我们有一些BGAs。

Chrys Shea: 是的。让我解释一下为什么有些布局对我们来说看起来有点奇怪。在模板印刷焊膏的情况下，我们称之为前沿效应的情况。在任何模板刮刀划过的方向上，最初的几个焊盘总是有很大的变化，比第三或第四排的焊盘要多得多。那是因为我们必须让这个速度滚动并剪切下来，而我们直到碰到前几排之前都没有足够剪切下来。所以我们记录了前沿效应。一些模板打印机公司已经加入了功能试图克服它。但我们在这里所做的是，我们交错排列BGA并在前面放置虚拟焊盘，这样我们就可以绝对量化前沿效应。一旦我们量化了它，那么我们就可以通过模板、刮刀、机器变量来解决它。所以这是我们第一个能够真正专注于前沿效应的测试载具。所以你会看到我们在前沿位置放置了1、2、3、4个这样的04 BGAs。我们偏移了这三个并添加了虚拟焊盘。当我们打印这个时，我们最终会看到的是，这个设备上的A1行会比那个设备上的A行打印得好得多。多少？当我们开始运行这个时，我们就会发现。

Zach Peterson: 如果我可以的话，当你说打印得更好，确切地说是什么意思？

Chrys Shea: 打印的关键是减少变化。

Zach Peterson: 明白了，好的。

Chrys Shea: 当我们查看我们的焊膏沉积量时，我们希望它们都在... 我们使用我们称之为变异系数的东西。我们希望一切都在平均值的10%以内。这意味着我们的过程受到控制。如果我们得到的变化超过平均值的15%，这意味着我们的过程失控了。当我们做这么小的事情时，我们需要我们的过程受到控制。

Zach Peterson: 当然。所以那些BGAs的顶部行，它是沿着沉积方向的，那些会首先被打印。

Chrys Shea: 是的。

Zach Peterson: 所以更好只是意味着那一行看起来更像所有其他行。是的，所以我们在屏幕上有这里的一些图表。我们有一个条形图和我们有一个线图，我猜是量化了由于前沿效应在BGAs上的变化。

Chrys Shea: 没错。这是在0.4毫米BGAs的旧版本的板上。现在我们有了一个新版本，这突然成了旧的。你可以看到第一行，当涉及到焊膏沉积时，它比第二行或第三行轻一些。这些是用不同的擦拭，但也可以看到第一行的变化，即使是最好的也失控了。我们大约在18%。这是25%的变化，这是30%的变化。当我们到达第三行时，我们基本上又回到了控制之中。我们希望少于10，我们可以接受少于15。所以我们在那里有绿色和黄色的点。所以这真的说明了第一行是失控的。沉积物之间的差异太大。我们最终会得到开路或短路，主要是在第一行的开路。一旦我们到了第三行，我们就处于非常好的状态了。

Zach Peterson: 所以这里给设计师的信息是基本上说，嘿，设计师，你需要沿着那个打印方向至少添加两排虚拟焊盘？还是这是装配商在事后必须介入做的事情？因为我可以想象一个非常复杂、非常密集的板子进来并且正在被审查，然后有人说，“嘿，设计师，你需要在这里添加这些焊盘。”哦，对不起，这意味着这50个组件现在需要向后移动一毫米，这在HD...我是说，即使在标准复杂度区域也可能是一个游戏规则的改变。

Chrys Shea: 是的，是的。我可以问，但我知道我不会得到。所以我们在印刷领域所做的是，随着事物变得密集，我们真的开始越来越多地见证这一点。可以说，这至少是过程工程师的传说已经有10年了。现在我们越来越多地看到这一点。所以现在我们越来越多地为此进行测试。我们不能增加焊盘。天哪，如果只能这样就好了。我们所做的是像加快刮刀速度直到我们到达印刷区域，这样我们可以得到更多的剪切力，或者我们开始让刮刀从印刷区域更远的地方移动，这样我们可以得到更多的移动并且在其中得到更多的剪切力。而且我实际上有一个我还不能分享的想法，但这里有一个解决那个问题的解决方案。如果我只是关闭它，我将无法申请专利。所以我们一会儿再谈这个。

Zach Peterson: 好的。好的。等你获得那个专利后，一定要回来和我们谈谈，因为听起来很有趣。

Chrys Shea: 好的。

Zach Peterson: 我在测试车辆中注意到的一件事是那些BGA。测试车辆中的大部分中心区域都被挖空，没有焊盘。但是如果你看大多数BGA组件，它们实际上会填满封装底部的整个区域。那么为什么测试车辆设计成这样，省略了中央方形的焊盘呢？

Chrys Shea: 这是因为我们使用的是假组件，而这就是假组件的设计方式。相信我，当我们看到外围的三排或实际上是这个，四排时，对我们来说已经足够了。如果我们过来看看03 BGA，你会看到更多的密度，你也会在中间的iOS中看到焊盘。

Zach Peterson: 我明白了。好的。所以我看错了BGA。

Chrys Shea: 嗯，我们看到各种各样的BGA。这只是取决于。但是出于我们的目的，因为我们想要展示电连续性，我们需要使用串联的那些。

Zach Peterson: 是的，这非常有趣。然后我看到你还沿着边缘保留了金手指。

Chrys Shea: 是的。是的。所以这些组件中的大多数有一个单独的串联，它连接到金手指，因为这些非常具有挑战性，它们实际上有两个串联，一个用于内部阵列或周边阵列，一个用于内部阵列。因为我们所做的是，我们将这些放入腔室中，我们对它们进行热循环，我们监测电阻，并且我们可以预测接头何时出现裂纹。

Zach Peterson: 真的吗？

Chrys Shea: 是的。

Zach Peterson: 好的，只需实时观察电阻。

Chrys Shea: 是的，是的。因为随着裂纹在接头中的传播，传导电流的横截面积变小了-

Zach Peterson: 开始下降。

Chrys Shea: 然后就回到你高中物理的知识了。

Zach Peterson: 好的，这很有道理。那只适用于表面的接头，对吗？那不像是内部特征，比如微通孔。

Chrys Shea: 不，不是。但你刚刚提到了使用串联的这种重新设计的美妙之处。当我们在这些上串联时，你会看到所有的连接现在都在顶层，其他连接在组件内部完成。我对这块板的愿景是我们穿透通孔和焊盘，我们放入一些盲通孔，我们在内部连接，甚至可能通过一些埋藏的通孔，然后再回到焊盘上。所以我们不是只有这一个小的轨迹连接这些，我们实际上会穿透，穿过板的内部，然后再穿回上来，替换表面。

Zach Peterson: 对，所以对于那些在听音频的人来说，我们确实有小的走线连接相邻的焊盘。但你现在说的是，让我们去掉这些走线，让我们在焊盘中加入一些微通孔。

Chrys Shea: 没错。

Zach Peterson: 甚至可能在焊盘中堆叠盲埋微通孔。

Chrys Shea: 是的。是的，是的，是的，是的，是的。世界是我们的牡蛎。我们可以尝试各种不同的东西。理想情况下，我想在一个边界上尝试一种连接类型，然后在下一个边界尝试另一种类型，再下一个边界尝试又一种类型，因为这样我们更容易找出开路出现在哪里。

Zach Peterson: 对。因为这样的话，我猜，有人可能就会在板子上沿一条线切割，以进行微切割。

Chrys Shea: 是的，是的。

Zach Peterson:我明白了。所以你现在有了，比方说，25种不同的微切割测试，都集成在优惠券的一个部分里。

Chrys Shea: 很美妙，不是吗？

Zach Peterson: 是的，是的。真的很酷。

Chrys Shea: 我们做的一件事是在这些测试载具中设计了很多DOE和探索机会。

Zach Peterson: 你们会收到定制测试载具的请求吗？

Chrys Shea: 是的，我们会。我看到这里有SMTA的标志，但我可以想象... 比如说洛克希德·马丁想要他们自己的测试载具，雷神公司想要他们自己的测试载具。

Chrys Shea: 我与一些装配商合作过原始测试载具。当他们需要定制时，我们能够做到。如果你看这里我正在展示的这个大开放空间，我们称之为绿地。

Zach Peterson: 绿地。好的。

Chrys Shea: 绿地。所以我们可以在那里放下任何人想要的东西。板上的SMT标志，我们有一个版税协议。我们任何板子的购买价格的10%都会给SMTA，以培养下一代工程师进行劳动力发展和支持年轻专业人士。所以我们对此感到非常自豪，因为我们喜欢帮助年轻孩子成长。

Zach Peterson: 是的，是的。我认为这非常重要，我认为你们这样做很棒。这里还有一件事，在左边，再次提醒那些在听音频的人，这块板子上似乎有一个部分使用一些鼠标咬合从主板上分离出来。你为什么在这个测试板上有这个其他的可拆分部分呢？

Chrys Shea: 这真的很酷。随着特征尺寸缩小和偏置增加，表面安装电阻变得越来越重要。简而言之，表面绝缘电阻是你的焊剂残留物或任何留下的残留物的导电性。当我们使用高速信号时，我们可以得到很多串扰。当我们处于恶劣环境中，比如盐雾，这样的东西。特别是在潮湿环境中，我们可以得到树枝状生长。所以我们有一些IPC测试优惠券设计用于表面安装电阻，但它们代表了我们行业10到15年前的情况。现在我们进入微型化和25微米的空间和走线，我们必须重新思考我们的SIR通信。所以我们所做的是在板的两侧保留这个空间，用于一些发展中的表面绝缘电阻测试。虽然你在这一侧看不到它们，但这个标签的背面是金手指，这样我们就可以将它们插入SIR室，在热、湿度和不同偏置下运行，并监控连续性，看看我们何时得到短路。

Zach Peterson:我明白了。这完全有道理。我甚至在脑海中想象，一旦你开始做焊盘中的微通孔，那也可以是它自己的可拆分区域。这样你就可以只对那部分进行微切割，而保留其余部分完整。

Chrys Shea: 是的，是的，我们可以。确实如此。

Zach Peterson: 好的。这很有道理。所以我认为随着更多的UHDI封装能力回归国内，许多制造厂肯定会尝试升级他们的能力，以利用这个新市场。我们已经看到了这一点。我的意思是，你有ASC和我认为是Calumet正在朝这个方向发展，他们可能会考虑使用MSAP或SAP作为先进的制造技术。那么这样的测试载具在这方面适用吗？它适用于微通孔和焊盘部分，其中你必须制造那些垂直互连吗？

Chrys Shea: 它适用于那里。实际上，它还适用于许多其他地方。如果你看看这里的晶圆级封装，我们不能用减法蚀刻过程创建它们。

Zach Peterson: 好的。

Chrys Shea: 我们可以尝试，但我们做不好。好的。这些东西需要通过加法或半加法制造。我们一直在与ASC合作一些设计元素，我们计划在板上向前移动时包含更多。

Zach Peterson: 好的。所以这不仅仅是一个PCB测试载具。现在，这实际上也是一个封装测试载具。

Chrys Shea: 是的，是的。我期待在这里放入一些内部的Ultra HDI层来检查垫中微通孔、埋藏通孔、盲通孔、堆叠埋藏通孔。我认为这对我们很多人来说将是非常有启发性的。我们谈论的不仅仅是测试制造过程，还有来自不同层压板供应商的不同材料，这样我们就可以理解在Ultra HDI的高水平生产开始时哪些更兼容。

Zach Peterson: 是的，我完全忽略了材料方面，因为我知道构建材料将变得更加重要。我还在等待某些东西来取代...是什么来着？用于封装的Ajinomoto构建膜。所以这看起来像是开始测试一些那样东西的完美载具。

Chrys Shea: 它是。这很令人兴奋，因为我对制造知之甚少，足以让我陷入危险，但我真正专长于组装，所以现在我在制造和Ultra HDI方面获得了更多经验。这对我来说，以及可能行业中的每个人来说，都是一个奇妙的学习经历。我们计划做的一件事是，如果我可以放大这些电容和电阻，这些也是假组件，我们计划使它们通电。现在，我们有测试点，这样组装者可以用欧姆表测量它们，看看他们的所有接头是否正确。但我们想要做的是深入到板中，我们将添加一个电池和一些LED。这样你可以立即知道你的制造和组装是否成功。这有点像板上的迷你在线测试。

Zach Peterson: 哦，我明白了。所以他们会让板子通电，当它运行时，他们可以看到LED灯。

Chrys Shea: 是的。这将告诉你是否正确地组装了它，也会告诉你是否正确地制造了它。我真的认为这是一个好主意，因为用万用表开始测量这些是有点乏味的。按下开关，看看什么亮起来，这样更有趣。来吧。

Zach Peterson: 回到微通孔和焊盘的问题，你们的目标尺寸是多少？因为你提到要缩小到0.3毫米的间距，对吧？当然，这会使焊盘尺寸变小。我只是想知道你们计划在微通孔和焊盘上使用多小的尺寸？

Chrys Shea: 我很乐意回答这个问题，但这不是我的专长。这是给ASC的John的问题。

Zach Peterson: 所以他们是选择激光器的人，他们会知道他们能钻多细。

Chrys Shea: 是的，他们绝对是制造专家。

Zach Peterson: 当然。

Chrys Shea: 是的。

Zach Peterson: 听起来像是会有一个带有ASC标志的测试车，那是他们用于制造和组装的测试板。

- 是的。实际上，在Ultra HDI会议上，你会看到一个由ASC制造的早期原型板，那是在昨天或前天镀层的。所以John会带着它们来参加Ultra HDI研讨会。哇，我们应该请他来谈谈这个。那会非常有趣。好的。

Chrys Shea: 你想看看我们在这里加入的一些其他功能吗？它们更多是与组装相关的。

Zach Peterson: 是的，当然。绝对喜欢展示和讲解环节。

Chrys Shea: 好的。我们之所以称这些为“花朵动力”，是因为当它们通电时，它们会亮起来，看起来有点像花朵。如果我们移动-

Zach Peterson: 哦，好的。所以这些是-

Chrys Shea: 电容器和电阻器。

Zach Peterson: 是的，电容器和电阻器。所以这里写着电容最小，电阻最小，然后你有... 看起来总共有六个。

Chrys Shea: 是的。然后我们有标准的IPC封装，最大材料条件的IPC封装和最小材料条件的IPC封装。我在之前的研究中发现，当我们比较标准、最大和最小时，显然最大的给你最好的质量输出。但如果我们追求微型化，我们不能使用最大的焊盘。我们必须挤压进去。所以我们对电阻器和电容器的这些尺寸进行了测试，比较了三种焊盘尺寸。即使最大的很好，但在大多数设计中并不可行。最大和标准在缺陷率上的差异相对于标准和最小之间的缺陷率差异来说是相当小的。当你达到最小时，你真的会大幅提高缺陷率。所以我们多年来确定的是，标准几乎是最好的。如果你有空间用最大的，你就不会使用这些微小的部件。而这将允许我们现在做的是，根据GFM规则来确定这些较小组件上我们需要标准的还是最小的。在我们布局板时，我们能否做出有根据的决定，是接受更高的缺陷率还是接受较低的占地面积？这将给我们很多关于制造设计的洞察。

Zach Peterson: 现在说到当你去到最小的焊盘尺寸时缺陷率的提高，这些缺陷具体是什么？是焊料太少，还是太多？是像墓碑或移位导致的开路吗？

Chrys Shea: 我们得到墓碑，我们得到偏斜，我们得到中船焊珠，我们得到不湿润。

Zach Peterson: 听起来就像是一个完整的列表。

Chrys Shea: 是的。是的。大概有六种不同形式。

Zach Peterson: 你得到了大多数，对吧？

Chrys Shea: 是的，是的。大概有六种不同形式的缺陷代码，所以是的。天哪，我试图回忆那项研究，但比方说在这里，我们可能是1000 PPM。在这里，我们可能是2000 PPM。在这里，我们像五或六。这是一个巨大的差异。

Zach Peterson: 哇，好的。

Chrys Shea: 是的，我得回去查看研究中的数字，但这是一个非常显著的差异。所以我们的逻辑告诉我们不要使用最大的，使用标准的，尽量不要使用最小的。

Zach Peterson: 所以听起来真的像是装配商需要有一些策略，对于当他们开始发现更多使用低于IPC标准最小尺寸的焊盘的电路板时，他们将会怎么做。

Chrys Shea: 你知道吗，我现在正在做的电路板使用的焊盘甚至低于IPC的最小标准，就因为我们需要获得密度。

Zach Peterson: 计划是什么？有计划吗，还是我们只是要做一些实验，看看会发生什么？

Chrys Shea: 这叫做打击过程工程师，直到他们将缺陷降低。在我看来，作为一个DFM（设计制造）的信徒，最重要的是与设计师事先进行讨论，这样我们就知道可以期待什么。

Zach Peterson: 这很公平。

Chrys Shea: 如果我们必须处理最小值，我们就去生产线，弄清楚如何处理最小值，或者我们开始在这块电路板上调整我们的过程参数，这样我们就不会浪费生产板。

Zach Peterson: 嗯，我觉得这很公平，但我认为很多设计师会做的是，我们总是告诉设计师像，“去和你的制造商谈谈”，但他们可能只和制造商谈过。然后当装配出现问题或缺陷时，制造和装配互相指责，然后设计师又指责他们两个，那么问题到底出在谁身上呢？

Chrys Shea: 没错。然后在装配中，我们也会在设备和材料之间互相指责。

Zach Peterson: 好吧，这很公平。是的。我认为装配可能因为他们不像他们应该那样经常被咨询而处于不利地位。

Chrys Shea: 不，这有点像在鞭子的末端。一切都堆积起来并且成倍增加，最后你得到了全部。

Zach Peterson: 所以可能是一个制造缺陷的东西，直到它造成装配缺陷才变得明显，然后每个人都说，嗯，这是装配商的错。

Chrys Shea: 没错，没错，没错。实际上，我有一个我过去常在SMTA会议上给出的演讲，叫做Fab Hangovers，就是这个意思。作为装配线上的过程工程师，你可能会花一周时间追踪一个问题，只是为了发现问题出在制造上。

Zach Peterson: 真的吗？这有多常见？

Chrys Shea: 比你想象的更常见。我们经常遇到的一些问题是焊盘过度蚀刻。所以我们试图在应该是八或九毫米的焊盘上垫上我们的八毫米模板孔径，但它因为-

Zach Peterson: 好的。好的，所以你-

Chrys Shea: 酸蚀。

Zach Peterson:你为标称设计了过程，但实际上它真的低于标称。

Chrys Shea: 是的。这很大程度上是因为酸蚀的梯形效应。

Zach Peterson: 当然。

Chrys Shea: 所以我们一直看到这个问题。我们一直看到的另一个大问题是焊膏掩模错位。

Zach Peterson: 哦当然，是的。

Chrys Shea: 当焊膏爬升到焊盘上时，打印和焊接都非常困难，而且我们经常看到这种情况。实际上，如果你看这个测试，我们所做的是混合了掩模定义和金属定义的焊盘，因为在组装时，我们希望它们全部是掩模定义的或全部是金属定义的。我们不希望混合，但这实际上并没有真正传达给设计师。所以我们把一些掩模和金属混合了起来。你看不到掩模层。我现在只展示铜层。然后我们偏移了焊膏掩模。所以这个在X和Y方向上偏移了一毫米。这个在X和Y方向上偏移了两毫米。而这个在X和Y方向上偏移了三毫米。实际上，让我把掩模打开，这样你就能看到-

Zach Peterson: 是的，我正想说把掩模打开。所以再次提醒听音频的朋友们，我们这里有一些BGA焊盘。但是当你打开掩模时，你实际上可以看到通常情况下的焊盘排列，然后是重叠的掩模开口，就像你在Altium Designer中通常看到的那样。然后这个掩模开口就被这些量，一毫米、两毫米和三毫米，稍微偏移了一点。

Chrys Shea: 是的。所以这是三，这是最糟糕的情况。这是二。我们通常在我们的规格中要求两到三毫米的注册精度，但我们看到高产量车间出来的是好的注册精度。我们不一定在小批量车间看到好的注册精度。所以这就是为什么我们决定把这个放进去。而且实际上，一位来自ASMPT的非常非常好的工艺工程师建议这么做，因为我一直在向人们询问真实情况，我们以他的名字命名。他的名字是Jeff Shake，我们称这个为摇晃BGA。

Zach Peterson:这是我第一次听说一个工艺以业内非常知名的人士命名。

Chrys Shea: 嗯，我们实际上-

Chrys Shea: 希望不久我们将有Hartley工艺。

Chrys Shea: 就是这样。嗯，原来的板上，我们最终给一些部分起了绰号，比如04 BGA，我们称之为井字游戏和这类的东西。所以从一开始，我决定给这些部分命名。例如，这里我们称之为墓碑巷。这是另一个与DFM相关的项目，但这并没有真正传达给设计师。这些是电容器，电容器喜欢墓碑现象，这是因为器件横跨的热差异。所以我们通常看到的是一侧是金属定义的焊盘，另一侧是掩模定义的焊盘。让我看看我能不能把掩模显示出来。

Zach Peterson: 所以对于所有正在听的人来说，我们这里有一些大的铜浇铸区域，然后我们在这些铜浇铸区域的边缘排列了一些SMD组件。我看到这里有一些SMD有热连接，有些则没有。我猜这是一种对比预期会看到的缺陷数量的侧面比较。

Chrys Shea: 没错。再次，这为我们与设计师和产品所有者进行对话提供了质量指标。你想冒这些缺陷的风险，还是可以加入热缓解措施？

Zach Peterson: 现在，这里有一件事我一直很想问某人，就是你展示的关于墓碑现象的内容。如果你上网开始阅读关于DFA、关于DFM、关于组装缺陷的内容，几乎必然会有人提到墓碑现象。我的意思是，他们谈论它就好像这是最常见的事情，你需要到处都是热缓解措施。不管你做什么，如果没有热缓解，你就会看到墓碑现象。这到底有多常见呢？我感觉它被谈论的好像比实际更常见。

Chrys Shea: 我认为你是对的，因为当我们进行墓碑测试时，为了获得足够的样本量，我们实际上会做成千上万的焊点。再次强调，墓碑现象在很大程度上是由于这种情况，即热量不均，它们确实会发生墓碑现象，至少我们是这么希望的。我们最近还发现，如果你能控制墓碑现象，你可以在金属定义侧得到一个不错的焊点，而在掩模定义侧得到一个冷焊点。

Zach Peterson: 我明白了。

Chrys Shea: 所以即使它不是墓碑现象，它仍然需要返工。每次我们返工一块电路板，我们就降低了它的可靠性。

Zach Peterson: 对，这很有道理。

Chrys Shea: 我们尽一切努力避免这种情况。我们为我们的0201电容、0105电容和0804电容建造了这些墓碑巷道。电容比电阻更容易发生墓碑现象，因为它们有五面端子，而墓碑现象发生的机制是熔化的焊料湿润到一端，表面张力就会直接将其拉起。所以哪一侧先熔化就成为墓碑的基础。电阻不太容易发生墓碑现象，因为它们只有三面金属化。所以没有足够的金属化面积让焊膏抓住。但现在我们在这里设计了一个新现象，我们将其设置类似于墓碑巷道。过去一个月我与三个不同的组装商交谈，他们正在处理底部终端的齐纳二极管。这些是0201或0105封装，它们有非常小的底部端子，而且非常轻。所以发生的是，再次强调，先熔化的一侧，焊料会将其拉动。它不会因为是底部终端而向上拉，而是横向拉动，当它们有不均匀的热量时，你会看到所有这些以相同的角度向同一方向偏斜。

Zach Peterson: 有趣的是它们都会做同样的事情。

Chrys Shea: 是的，是的。我们做过一些事情，比如在机器中改变方向，或者在回流炉中改变方向，或者我们会以90度而不是0度运行它们，它们仍然会朝同一方向偏斜。所以我确信这是由于热差异造成的，这就是为什么我在这版电路板上加入了这些。

Zach Peterson: 我们只剩下几分钟了，但我还有一个问题想问你。还有哪些其他测试将会进行，可能是专属于UHDI测试车辆的？

Chrys Shea: 我们计划在这里放入一个真正有趣的小窗口，我们有递减的走线尺寸和一个掩模窗口，所以你实际上可以看到。现在，为了让这块电路板对组装商来说经济实惠，我们使用了五毫米的走线。

Zach Peterson: 当然。如你所知，使用Altium，我们可以立即进入那里，将它们全部转换为一毫米的走线。

Zach Peterson: 哦，是的，是的。

Chrys Shea：或者是两毫米的走线或三毫米的走线。我不应该说这只是鼠标点击几下的事，因为我不想贬低这个工具的美丽和复杂性，但这实际上展示了这个工具的美丽和复杂性，你可以进去并说将我的走线改为一毫米、两毫米，看看制造过程如何。我实际上很期待用添加剂过程制作这块板，这样我们就可以拥有那些漂亮的平坦焊盘。如果我们观察电路板的底面，我们会看到这些被称为打印失败的东西。所以在电路板的底面，我们有这些被称为打印失败的东西。它们大小、形状各异，且由掩模和金属定义。当我们看金属定义的这些时，我们总是非常清楚地看到梯形。我已经展示过它们的图片。我现在手边没有演示文稿。但是，当我们用添加剂和减法剂各做一半时，我们将能够看到区别。哎呀，即使在10倍放大的环形灯下也能看到区别。作为一名装配工程师，我真的很期待尺寸合适的平坦焊盘。我无法告诉你我有多期待这一点。

Zach Peterson：正如你提到的，这非常重要，尤其是当你开始达到低于IPC标准水平时。所以我也很急切地想看到它。

Chrys Shea：确实如此。

Zach Peterson：我相信随着所有这些事情的发展，你开始证明这一点，很高兴能再次邀请你来，我们可以更多地讨论这个话题。

Chrys Shea：我很乐意再来。我很乐意再来，带着实际的超高密度互连（Ultra HDI），我们不是在顶层布线，而是在第2、3、6、7层布线。

Zach Peterson：22层。

Chrys Shea：是的。

Zach Peterson：27层。

Chrys Shea：是的，确实。让我们一路穿透到背面，然后再通过10层、20层回到顶部。挑战越大，就越有趣。

Zach Peterson：太棒了。

Zach Peterson：我认为大多数工程师都会告诉你同样的事情。

Zach Peterson：我有同样的态度。Chrys，非常感谢你今天的到来。这非常有信息量。我鼓励所有听音频的人，转到YouTube上观看视频。你将能够看到我们一直在讨论的所有内容。这是一个非常棒的学习经历。

Chrys Shea：非常感谢你们的邀请。

Zach Peterson：绝对，随时欢迎。对于所有在外面听着和看着的人，我们一直在与Shea Engineering的总裁Chrys Shea交谈。确保查看节目笔记。你会在那里看到一些很棒的资源，可以了解我们一直在讨论的所有话题。另外，如果你在YouTube上观看，请确保点击订阅按钮，点赞按钮，你将能够跟上我们所有的教程和播客剧集。最后但同样重要的是，不要停止学习，保持进步，我们下次见。谢谢大家。