2017年度高密度封装用户组欧洲会议在位于苏格兰西洛锡安区林利斯戈皇家自治镇的Oracle公司办公区举行，他们提供的会议场所非常棒。这个以项目导向联盟的合作宗旨是：通过加强高密度封装开发和设计流程中系统集成商、合约组件制造商和供应商之间的合作，减少整个电子行业的成本和风险，通过参加会议活动，联盟成员可以更多地利用相互的资源，而不是去复制个别成员公司的产品。能够再次受邀参加这次会议的开幕式，我感到非常荣幸。这次会议的内容十分丰富，有技术介绍和讨论、项目回顾、状态更新和新项目提案，多数都是由项目主导者亲自给大家作介绍，也有一些通过WebEx远程接入会场；会议包含来宾发言环节，两位客座演讲者的讲话内容也引人深思。
执行董事Marshall Andrews向各位与会者表示了欢迎并请他们做了自我介绍，他还向承办会议的Oracle公司表示了感谢。之后Andrews把讲台交给了来自Oracle的Maurice Smith，他就这里的地标——林利斯戈校园的历史与现状做了精彩的致辞。Smith讲解道，这一场地最开始是在苏格兰工商委员会的协助下建成的，是“欧洲硅谷”的一部分，也是SUN公司在美国境外建造的第一家生产经营公司，雇员有1500人之多。他继续讲述了作为SUN全球化架构的一部分，这个地方发生了哪些变迁，以及对于那些希望嵌入SUN技术的通讯公司都有哪些工程方案。接下来Smith介绍了公司自从2010年并入Oracle后逐渐过渡成为以客户为中心的基础结构，包含了五个安全模块化数据中心，每个中心都装有多条电源和网络线路。
Andrews授予Smith纪念牌匾，感谢他们对HDP用户组的支持接下来的环节是项目协调员Bev Christian主持的项目回顾会议。Christian以高频主题作为切入点，对仍在方案论证阶段的RF故障检测项目做了回顾。经观察发现，RF电路上的故障可能是由于在焊点完全失效之前机械变化影响到了回波损耗，所以使用RF测量信号路径要比对初始导体或焊点失效的标准电阻测量敏感很多。用来测定不同频率下信号丢失的RF测量项目对焊点局部开裂的初期检测十分有帮助，当出现严重故障之前，很早就会先出现局部开裂。这一技术有利于高速数据和音频通信行业领域，很有可能会对“焊点失效”这一术语给出新的解释，并对很多“未发现故障”的退货给出解释。他探讨了测试试样设计、材料和元件、以及热压组件实验方案的具体细节，同时还对比了DC和RF测量。目的在于找到一种新方法，可以检测出传统方式不一定能检测到的焊点变化的方法，这种变化足以影响到RF电路的性能表现。
高速信号完整性的意义变得越来越重大，铜层表面粗糙度对插接损耗的影响得到了广泛地研究和报道。但HDP用户组最近完成的“光滑铜导体信号完整性”项目结果显示，在某些粘合处理之后，铜箔径向的X轴和Y轴粗糙度会产生的明显差异，导致不同程度的插接损耗。接下来Oracle公司的互连专家Mike Freda介绍了“铜拓扑结构中的高频损耗”项目，目前该项目还处于方案论证阶段。现有的建模方法中都没有考虑这一损耗，文献中也没有定量数据，所以这一项目的目标是再现“光面铜SI”项目结果，并研究测量铜插接损耗的明显指向性效应。研究中要弄清楚的问题有观测到的指向性是因为铜箔制造工艺造成，还是内层制造过程中的化学清洁和粘结造成的？不同测试方法中哪些效果更好？损耗建模受到了多大程度的影响？
接下来话题转向了新兴技术，来自Fujitsu公司的Yoshi Hiroshima通过WebEx从日本给大家带来了第一场演讲，介绍了孔壁粗糙度对电镀通孔蠕变疲劳的影响，该研究项目目前还处于构想阶段。以前，有关于预测PTH使用寿命的研究，但这些研究的计算结果只在高应变水平下有效。在较低水平下，应变主要是蠕变应变，不遵循疲劳裂纹生长的Manson-Coffin公式。当前项目目标在于确立一个加速方程来预测PTH使用寿命，对蠕变应变和电镀铜粗糙度的影响有个更好的理解，并且使用经过高温测试验证的有限元模拟。一旦找出并量化出典型蠕变特性，PTH使用寿命的预测方程就能得以扩充，准确性也会提高。
接下来以新兴技术为主题的环节中，HDP用户组主持人Jack Fisher给大家讲述了仍处于构想阶段的“军用无卤层压板评估”项目，该项目六周前就已开始呼吁大家积极参与。像iNEMI和HDP用户组这样的联盟在过去已经开展了很多无卤和低卤的层压板项目，但他们的重点一直放在消费类电子应用上，并没有着手解决军事和航空航天行业对可靠性的需求。这一项目的目标是针对已知的可靠性需求，对军事/航空航天应用的最佳低卤层压板进行评估。对OEM而言，该项目的优点在于可以接入数据库将所测试的不同无卤层压板与现在的军事/航空航天认证标准进行对比，进而帮助设计师选出可以应对特定恶劣环境、符合高可靠性产品要求的最佳材料。材料供应商也可以有机会展示他们的材料，与竞争对手的材料进行比较，并且找出使用无铅组装的针对军事/航空航天要求的产品优缺点。他参照iNEMI 2017蓝图对典型的测试要求进行了讨论，提出了测试试样的设计准则和一个可能的测试计划形式。项目达到的主要目标将以报告的形式涵盖所有的实验数据和分析、结论以及对未来工作的指导建议。该环节还讨论了军事行业到底是想要还是需要低卤材料还是无卤材料，以及“军事行业”一词涵盖了非常广泛的应用领域，但没有任何团体负责对其需求进行定义。有一点可以确认：军事行业在上一代应用中一直依赖于聚酰亚胺，这一材料对未来的HDI设计来说吸湿性可能太强，在高速信号完整性应用中也有一定的局限性。既然现在有很多热稳定材料可以作为替代选择，对选材的开放性思考还是有很大的空间。
随后Mike Freda又再次登台介绍了DISC 2的最新消息——“数字图像散斑相关技术”项目的第二阶段。数字图像散斑相关技术是一项用来定量测量变形与应变的非接触式光学技术，这一项目以物理研究为基础，旨在确定该技术是否可以用于对“HDP用户组Multilam”项目中观察到的堆叠式微孔结构的可靠性性能差异进行预测。Multilam测试试样设计包含了不同间距和不同堆叠高度的微孔组合，其位置在埋孔正上方或偏移一段距离。DISC项目第一阶段的结果与Multilam IST测试的结果相一致，结果表明全部位于埋孔上方的设计显然不如距离埋孔有一段距离的结构可靠。DISC实验显示，在堆叠式设计中，最大剪应变量与实际测试样品中出现故障的位置相一致，而在非堆叠式设计中，不会出现剪应变；相反，在孔间结构和迹线之间观测到的一个较
大的转矩承受了应变并防止了故障的发生。第二阶段项目将于2017年7月开始，会将测试试样设计范围扩展到两种不同层压板材料的12、18和24层的2-4堆叠结构。这样就可以得到更多实验数据，可以用来与现有FEM工具的数据进行对比。
来宾发言环节的第一位演讲者是Polar Instruments公司总裁Martyn Gaudion，他的发言与之前讨论到的“铜拓扑结构中的高频损耗”项目息息相关，他的发言内容是关于建模和计算插接损耗对铜粗糙度的重要性。Gaudion表示，他在Polar公司工作了25年，见证了公司从为PCB制造商供应信号完整性工具发展到了为设计领域提供建模工具，而且公司会进一步在PCB设计和制造之间进行平稳过渡。他讲述了对插接损耗建模的理解，并且引用了英国伟大的统计学家George Edward Pelham Box的一句话：“所有的模型都是错误的，但有一些是有用的！”然后他讲解了在传输线场解算工具中如何将铜层粗糙度量化为一个参数。铜导体的表面对高频信号的传输方式有重要影响，这是因为电流趋于集中在导体外层上。随着频率逐渐超过了10 MHz，“趋肤效应”变得越来越显著，而且铜表面越粗糙，插接损耗就越大。
在生产铜箔和内层制造过程中，对铜箔表面进行粗糙处理是行业普遍做法，这样可以提高铜箔与层压树脂的黏接程度，虽然“薄型”金属箔及“超薄型”金属箔日渐普及，但它们还是有一定的表面粗糙度，这一点对趋肤效应有显著影响，进而也对插接损耗产生了影响。为了给与频率相关的PCB传输线选择合适的设计准则和材料参数，有必要对粗糙度进行测量并指定一个数值用作场解算工具计算的参数。基于机械测量的历史方法是依据当量数据和导体表面刻痕深度得出的，只在低频情况下有效。最近出现的Huray模型是以一个球体集合为基础，球体是类似于雪球或炮弹的形状，堆叠成金字塔几何形状。如果球体的规格和数量已知，就可以计算得到粗糙度校正系数，若单一有效球体半径已经假定得到，该计算过程就可以简化。Gaudion明确表示，获取粗糙度数据是一个很有挑战性的过程，随着频率不断增加，这一难题不会有正确答案，但只有一点建议是适用于各方的：“记住Box先生的话！”
回到HDP用户组，话题转向了装配和无铅项目。到场的营销总监Larry Marcanti和通过WebEx接入会场的Nokia公司的Richard Coyle一起给大家介绍了“恶劣使用环境下的合金评估”项目，该项目当前处于方案论证阶段。该项目的目标在于评估适用于恶劣或极端使用条件下的高可靠性无铅焊料，如汽车发动机仓、军事和国防应用，在这些应用中高含银量SAC合金不总是适用。该项目是与iNEMI合作进行的，使用了加速热循环来测定第三代多种商用无铅合金的热疲劳性能。测试试样是开发用于首创的“iNEMI合金”项目和HDP用户组的SAC-Ageing2及SAC-Ageing3项目的，这些项目中有大量合金的ATC数据。一系列菊花链式BGA使得能在热循环期间进行原位电阻监控。
第三代无铅焊料合金可以分为两类：一类是适用于汽车、军事国防、航空电子和电信行业的高可靠性合金，另一类是含银量少于SAC305的合金，更适合耐跌落/冲击、加工温度较低、成本较低的应用。项目当前的重点是对比汽车和军事、国防应用中主动热循环的热疲劳可靠性数据。测试矩阵包括15个合金外加SAC305和SAC105作为控制，在167个组件上共有4848个元件，热循环在四所参与项目的实验室中进行。
该项目的第二部分涉及振动和机械冲击测试。人们广泛认为振动测试是一项非常复杂的测试，它之所以十分重要，是因为被用来在避免电路板和元件产生影响的同时对合金性能表现进行评估。共开发出了两种方式：已用于305和共晶研究的NASA测试试样，和一种可以在测试前进行模拟、预测结果的新设计。
来自RBP Chemical Technology公司的Michael Carano接入了WebEx，给大家带来了“表面处理的焊点可靠性”项目最新信息，该项目目前处于方案论证阶段。项目的目标在于评估装配了较大细间距元件的板经过不同表面处理后，不同的焊料合金的焊点坚固程度。该项目有别于之前研究工作的地方是在恶劣的环境下使用并测试合金，项目使用的是“恶劣使用环境下的合金评估”项目的测试试样。其目标是测定所研究的PCB表面处理都有哪些相对优势和劣势，从而确定哪个元件和哪种尺寸适用于哪种表面处理方式，以及确定板厚度和表面处理厚度的影响。选定用来评估的表面处理方式有ENEPIG、OSP、浸银和直接覆钯，使用了SAC305和SN100CV焊料合金。该项目的第一阶段将
会研究厚板上的BGA和LGA元件，第二阶段将会研究薄板上的CSP和QFN元件。温度循环将按照JESD22-A104D标准在-40 ℃至125 ℃温度范围内进行，振动测试将按照JESD22-B103B标准进行。测试试样的具体细节已经最终敲定，项目有望在2017年六月末过渡到实施阶段，并在2018年6月末完成。
来自国家标准技术研究所的Yaw Obeng接入了WebEx，对仍处于方案论证阶段的“点蚀及缝隙腐蚀”项目进行了情况报告。该项目的背景情况是：阻焊层上的小瑕疵可能会暴露出下面的铜，从而导致此处出现杂质堆积。在极端个案中，已经装好电池的组件从中国运来，但因为阻焊层上有小孔造成下方的电路被腐蚀，这些组件在送达时就已经故障了。目前还没有可以发现阻焊层上此类缺陷的理想解决方法；现在的J-STD-004B测试协议原本是用来在清洁工序后发现高离子污染水平，它在认证免洗助焊剂残留物的点蚀及缝隙腐蚀时不能做到完全有效。该项目的目标是开发并验证一种可以确定焊剂潜在点蚀及缝隙腐蚀的测试方法，将其作为J-STD-004的附加测试提交给IPC清洁和涂层委员会进行考量，并与委员会一起讨论建议做法。
来宾发言环节的第二位演讲者是来自NextGIn Technology公司的Joan Tourné，他的演讲内容引起了与会者的极大兴趣。他介绍了Z轴互连构造中VeCS“垂直导体结构”方法，这一方法克服了现有HDI技术中导体密度的最大限制，同时简化了结构、提高了信号完整性并消除了CAF。在VeCS方法中，镀孔被一个垂直导线或半圆柱体代替，从而方便设计师在每单位区域内建立更多垂直连接，同时为布放导体释放出空间。垂直导体可以根据要求连接到多个内层上。这一点可以通过使用标准PCB制造工艺实现，不需使用特殊设备，用到的技术也是任何具备HDI生产能力的PCB制造商都会使用的。
其基本流程是通过传统的分板操作形成一个凹槽，然后用标准PCB工艺对其进行金属化处理和电镀处理，之后用直径较大的钻头在镀槽内去除垂直导体之间的铜。工具制造商能够提供起毛刺程度最小的钻头，并且因为钻头不需要从孔中抽出而是沿着槽移动，所以钻污问题也可以避免。此外，因为溶液渗透更好、气体截留更少，电镀盲槽要比电镀具有同等直径和纵横比的盲孔要简单一些。因为在一定互连密度下，需要的层数减少，所以这种方式可以节约成本。必要的话，VeCS可以在原位合并到其他传统布局当中，比如说可以用来克服细间距阵列封装的扇出问题。VeCS的优势还在于内层干扰较少，这能提高信号完整性。一流OEM和他们选定的一些制造商及组装公司已经开始合作评估这些设计，EDA供应商也开始将VeCS布局能力加入他们的CAD系统当中。
我们很少见到PCB互连技术能有这样的飞速发展，与会者都对此技术抱有极大兴趣，一个与之相关的HDP用户组新项目在Torné演讲完之后即刻成立！
再次回到HDP用户组活动，最后一个环节的主题是：“PWB技术与设计”项目。该环节的第一位发言人是来自TTM公司的Erkko Helminen，他远程接入会场介绍了一个处于构想阶段的项目，其内容是开发一种超薄HDI测试试样。超薄HDI目前在移动电话和可穿戴式设计中占主导地位，比如相机、耳机和手表，它的未来形式可能会类似于IC封装。但标准IPC、ANSI和JEDEC测试试样无法体现尺寸外形、密度和互连方式，所以也无法检测到细间距BGA技术的故障模式。它们不能为产品发展提供足够数据，所以只能被OEM弃用。
这样一来就需要一种新型测试试样来体现新兴工艺、材料和设计。有人提议对之前“超薄HDI TV”项目中建立的开放资源ALV-HDI测试试样加强使用，鼓励供应商、制造商及组装公司买入这些测试试样，不论最终规范的持有者是IPC、ANSI、JEDEC还是中国的标准组织，要确保最后一定有一个规范持有者。该项目计划对来自三家不同供应商的纤薄介电层进行测试，在三个不同的公司地点制造，然后在多家装配车间进行组装。项目依然处于开放状态，欢迎其他公司的加入。
在以材料为主题的环节中，来自Panasonic Electric Works公司的Tony Senese接入会场，介绍了另一个处于构想阶段的项目，其目的是设计一种能表征导电阳极丝（CAF）的测试试样。他表示，虽然听上去简单，但他估计这个项目会十分复杂。CAF似乎是很多潜在的促进因素所造成的，一些因素是可预知的，而一些则不然。该项目将尝试减少与材料无关的设计和工艺效果，开发出一个仅限于层压板CAF性能评估的测试试样和测试方法。这样一来，CAF材料认证的测试时间会相应减少，并且能为国际标准机构提供信息以便开发出“仅限材料”的CAF测试方法。该项目已经有17家参与公司，其中包括OEM、EMS公司、层压板制造商、实验室和标准机构。
本环节最后一个演讲的主题依然是与CAF有关，HDP用户组主持人Alun Morgan介绍了一个能更好地确定CAF加速方程的项目，该项目还处于构想阶段。其目标在于找到一个更好的CAF加速因素方程，量化电压、温度和湿度的影响，缩短CAF材料认证的测试时间，对汽车行业的高电压需求进行评估，但愿可以证明较高电压下的测试是非必要的，为CAF测试的国际规范更新提供信息。
之前，有研究表明阳极导电丝生长分为两个步骤，第一步是通过水解建立一个路径从而导致玻璃到树脂界面出现剥离现象，第二步是沿着同一路径的电化学生长。如果没有路径，就不会有电化学生长，也就不会出现CAF。因此，常用的加速因素方程只用一步来模拟整个过程是错误的。比如Sun模型的方程中含有电压项，但电压显然对路径的形成没有任何作用，它只在路径形成且电化学电池建立以后才会有影响，在此之后的CAF预计生长速度会与电场强度成正比。
因此，为了得到良好的CAF加速方程，有必要将这两步分开进行，并且对CAF的肇始进行检测。该项目提出将一个统计类实验设计作为恒定电压下温度和湿度反应的评估方式。该项目仍处于构想阶段，目前仍在创建项目组，汽车行业也参与到了其中，项目内容包括确定材料、在测试试样堆叠结构问题上达成一致、制造并检验测试试样、完成对结果的统计分析。
Jack Fisher最后上台总结了会议内容，他向所有与会者表示了感谢，包括那些无法亲临现场只能通过网络接入会场的发言人，他还欢迎大家积极参与新项目、为新项目提出建议。新项目提案应该含有基本概念、简短的背景陈述、项目亟待解决问题的陈述、和一份潜在项目成果报告，例如一份HDP报告或一份新的IPC规范说明。
这是我第三次受邀参加HDP用户组的欧洲会议，虽然这一天内容很多、节奏十分紧凑，但它提供了一个绝佳的学习和社交机会。我之前说过，团体意识和人们乐于互相分享知识、技巧和资源的精神在不停推动着技术向前发展。再次感谢HDP用户组对我的热情款待。
感谢Alun Morgan允许我使用他拍摄的照片。
