Относительно характеристик качества печатных плат
Испытания базовых материалов печатных плат
Фольгированные диэлектрики (одно- или двухсторонние) являются базовым материалом практически всех печатных плат. Свойства этих материалов оказывают большое влияние на качество конечной продукции и поэтому должны быть изучены и испытаны до их запуска в производство. Это особенно важно для плат, предназначенных для использования в аппаратуре специального назначения. В этом случае потребители материалов могут просить поставщиков о проведении испытаний, подтверждающих качество их продукции. Можно организовать и входной контроль, но это дороже и хлопотней, чем проведение квалификационных испытаний у поставщика. Сведения, изложенные в этой статье, могут служить кратким справочным руководством для специалистов по печатным платам, а также введением к испытанию базовых материалов для тех, кто только начинает заниматься этими вопросами и кто хочет контролировать ситуацию по оценке их качества.
Существующие отечественные стандарты,относящиеся к прошлому веку, дают достаточное представление о полноте испытаний базовых материалов печатных плат. Но сегодня эти понятия дополняются проблемами группового нагрева, ставшего довлеющим в процессах пайки печатных узлов. Это обусловлено тем, что электронные компоненты стали настолько малыми, что их монтаж паяльником стал невозможным, а появление BGA-корпусов компонентов сделало пайку групповым нагревом единственно приемлемым.
Кроме того, в составе постоянно усложняющейся электронной аппаратуры катастрофически растет число межсоединений, и от их надежности в значительной степени зависит надежность и рабочий ресурс изделий. Поэтому роль испытаний, подтверждающих правильность выбора базовых материалов, становится все более важной при проектировании и производстве электронной аппаратуры.
Ко всему прочему, современные конструкции печатных узлов с поверхностным монтажом и технологии групповой пайки порождают ряд дополнительных проблем, связанных с обеспечением надежностимежсоединений.
|
|
|
Новые проблемы
Относительно диэлектриков
Базовые материалы должны выдерживать повышенные термомеханические нагрузки, возникающие в процессах пайки. Большинство электронных модулей с разнообразными конструкциями корпусов и выводов компонентов вынуждено выдерживать, по крайней мере, пять циклов групповой пайки, но и это число может возрасти до шести и более для сложных конструкций печатных узлов. Увеличенное суммарное время нагрева плат требует использования новых улучшенных диэлектриков с повышенными температурами разложения и улучшенной температурной стабильностью.
|
|
|
Относительно надежности печатных плат
Многочисленные нагревы не должны оставлять никаких следов деградации печатных плат в результате их пайки. Особенно ранима металлизация сквозных отверстий, которая многократно подвергается большой нагрузке из-за температурного расширения диэлектрического основания в процессе пайки. Это значит,что если использовать диэлектрик, предназначенный для ручной пайки, в процессах групповой пайки надежность печатной платы будет потеряна. Это напрямую относится к отечественным диэлектрикам, разработка которых относится к событиям сорокалетней давности. За это время зарубежные производители сменили несколько поколений технологий вслед за развитием элементной базы и технологий поверхностного монтажа. Поэтому для достижения востребованной сегодня надежности плат необходима, к сожалению, замена отечественного базового материала на более качественный импортный.
В круг вопросов дополнительного обеспечения надежности печатных плат входят:
– уменьшение температурного коэффициента расширения диэлектрических оснований;
– прочность сцепления фольги и слоев;
– предотвращение электромиграционных процессов (образование проводящих анодных нитей — CAF);
– электрическая прочность диэлектрика, особенно при повышенной влажности, свойственной экстремальным условиям эксплуатации изделий специального назначения;
– увеличение размерной стабильности тонких оснований слоев многослойных печатных плат.
|
|
|
Относительно характеристик качества печатных плат
Дополнительно к обеспечению надежности, связанной с использованием групповой пайки, необходимо гарантировать, чтобы все эксплуатационные характеристики печатных плат оставались стабильными. К ним относятся электрические характеристики, такие как:
– диэлектрическая проницаемость εr (которая влияет на импеданс линий связи);
– тангенс угла потерь tgσ;
– прочность сцепления фольги с диэлектрическим основанием;
– температура стеклования Tg;
– коэффициент температурного расширения (КТР).
Новые стандарты
Существующий стандарт ГОСТ 26246.0–89 (МЭК 249-1-82) «МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ ФОЛЬГИРОВАННЫЕ ДЛЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ. Методы испытаний» не отражает существа современных технологий. Поэтому в планах стандартизации предусмотрен выпуск ряда отечественных стандартов, посвященных требованиям по качеству и испытаниям. Они разрабатываются на основе новых стандартов Международной электротехнической комиссии (МЭК), в частности с использованием стандартов серии МЭК 61249 (ТУ) и МЭК 61188 (испытания).
Но пока их нет, приходится ориентироваться на международные и национальные стандарты, которыми пользуются зарубежные производители. К ним в первую очередь относятся стандарты Национальной ассоциации производителей электрооборудования (NEMA), стандарты Международной электротехнической комиссии и стандарты IPC. Систематизация требований по этим стандартам может помочь специалистам в области печатных плат принимать оперативные решения в подходе к процессам испытаний материалов. К главным и новым из этих стандартов относятся испытания термомеханических и электрических свойств материалов печатных плат. Важно обращать внимание на то, как проводить эти испытания, какие именно результаты имеют практическое значение в сегодняшней производственной среде и насколько значимы полученные результаты. Помимо испытаний диэлектриков, нужно освоить современную методику оценки влияния процессов изготовления на свойства материалов.
|
|
|
Промышленные стандарты
Можно использовать целый ряд различных промышленных стандартов для оценки свойств фольгированных диэлектриков. Многие методы испытаний для одинаковых свойств являются вполне сравнимыми, хотя в завершение инженер-технолог должен решить, какой из стандартов использовать в качестве основы для того, чтобы дать характеристику тому или иному материалу. В некоторых случаях даже может потребоваться новый метод определения свойств материала при уточнении его характеристик для специфического применения или для особых требований.
IPC-TM-650
Этот документ является наиболее всесторонним и широко используемым справочником по методам испытаний фольгированных диэлектриков. Он ведется IPC и доступен в печатном виде и в сети Интернет (
http://www.ipc.org/html/testmethods.htm ). В нем приводятся методики испытаний, получившие одобрение для их применения в промышленности, и процедуры для химических, механических, электрических и экологических испытаний для всех видов печатного монтажа и разъемов. Методы испытаний по IPC являются процедурой, с помощью которой проверяются свойства или состоятельность материалов, группы материалов и готовых изделий. Но процедуры испытаний по стандарту IPC-ТМ-650 не содержат уровней пригодности для аппаратуры ответственного применения.
Многие приемы испытаний перекочевали из этого стандарта в стандарты МЭК серии МЭК61188 и стали объектом общего применения.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 3053; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!