книги из ГПНТБ / Федоров А.М. Основы контроля печатных схем

угольная (размер нс менее 100 X 75 мм). Температура перед испытанием 235 ± 5° С. Применяется механиче­ ское устройство, которое с постоянной скоростью переме­ щает образец поверхностью вниз по кругу вокруг гори­ зонтальной оси таким образом, чтобы испытуемая поверх­ ность контактировала с расплавленным припоем. Радиус вращения должен проходить через центр поверхности об­ разца под прямым углом, а расстояние между испытуе-

I

6 с (при недостаточном). Не следует, чтобы глубина погружения испытуемой поверхности в расплавленный припой превышала толщину платы тогда, когда она' на­ ходится в горизонтальном положении. В процессе испы­ таний важно не допустить, чтобы припой заливал верх­ нюю часть образца. Оценка эффективности паяемости образцов приведена на рис. 35.

Любой из методов испытаний, определяющий паяемость печатных плат, должен быть согласован между,

160

поставщиком и заказчиком. Согласно ГОСТ 17325 — 71 «Пайка», паяемость определяется как относительная технологическая характеристика паяемых материалов, оценивающая возможность при выбранной технологии пайки II технологических материалах образовывать на­ дежное паяное соединение. Руководствуясь этим опреде­ лением целесообразно до сдачи печатных плат ОТК про­ верять их паиемость в сборочно-монтажных цехах на образцах, взятых от каждой партии, по установленному технологическому процессу монтажа и пайки аппаратуры. Хорошая паяемость зависит от степени чистоты по­ верхности металла и достигается путем очистки печат­ ных плат в процессе их изготовления от окислов, грязи н жира. В последующем наносятся предохранительные вещества, соответствующие применяемому флюсу. Кри­ териями паяемости при пайке выводов радиоэлементов к монтажным площадкам платы являются смачиваемость и внешний вид соединения. Плохую смачиваемость опре­ деляют как состояние, при котором соединяемые'поверх­ ности покрываются расплавленным припоем только ча­

По внешнему виду пайки должны быть блестящими и скелетными. Проверяется это сравнением с утвержден­ ным эталоном.

К критериям паяемости металлизированных отвер­ стий относятся і[53]:

1.Окорость затекания припоя в зазор между выводом элемента и отверстием;

2.Отсутствие «пузырения» во время пайки;

3.Образование паяных соединений в виде двухсто­ ронней заклепки;

4.Внешний вид.

Качественная оценка дается в соответствии с ее ви­ дом (рис. 36). Полный пропай: а) пайка заклепочного типа с выходом припоя на противоположную контактную площадку или на проводник (рис. 36а), б) пайка закле­ почного типа в пределах зенковки (рис. 366). Неполный пропай: а) недостаточный пропай контактного отверстия (рис. 36 в), б) односторонняя пайка без протекания при­ поя в отверстие (рис. 36 г). Результаты качественной оценки паяемости фиксируются в акте, который переда­ ется в цех-изготовитель печатных плат.

Надежный контроль паяемостп — эффективное сред­ ство сокращения доделок и переделок. Те спаянные де­ тали, которые могли бы впоследствии разрушиться, мо­ гут быть исправлены до начала сборки и окончательной пайки. Низкая степень паяемостп, вызванная плохой смачиваемостью, не может быть устранена, в большин­ стве случаев повторным нагревом или доработкой па­ яного соединения.

Так как процесс переработки поверхности, паяемость

и Ö

Рис. 36. Качественная оценка панки:

а, б — п о л н ы й п р о п а й ; в, г — н е п о л н ы й п р о п а й

которой плохая, требует удаления с нее припоя, чистки и новой пайки и является весьма дорогостоящим, тоего стремятся избежать.

4 - 7 . ОЦЕНКА СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ

и контактными площадками.

Сопротивление изоляции между двумя проводниками или металлизированными отверстиями на диэлектрике определяется отношением постоянного напряжения . на них к общему току, протекающему между ними. Сопро­ тивление изоляции зависит как от объемного, так и от поверхностного сопротивления фольгированною диэлект­ рика и падает с повышением температуры и увеличением влажности. Особенно чувствительно объемное сопротив­ ление к температурным изменениям. Поверхностное со­

162

противление интенсивно изменяется с изменением влаж­ ности. Следовательно, особенно важно, чтобы сопротив­ ление изоляции проверялось в условиях окружающей среды, соответствующих тем, в которых будет работать печатная плата.

Проверка сопротивления изоляции осуществляется с помощью мегометров МОМ-3, Е6-3 или любых других приборов, имеющих аналогичные характеристики. Заме­ ры выполняются в любых точках платы, в наиболее «уз­ ких» ее местах.

Если климатические условия нормальные, сопротив­ ление изоляции для печатных плат на материале типа

бумага)— 5000 МОм ([34]. Когда речь идет о климати­ ческих испытаниях, платы предварительно проходят тех­ нологическую подготовку. На плате выбираются три па­ ры печатных проводников с максимальной протяжен­ ностью и с минимальным расстоянием между ними, но не менее 1,5 мм. В начальные или конечные их отверстия впаиваются выводы из провода МГШВ 0,14—0,35 длиной 1,0—1,5 м. Печатные платы с подпаянными выводами покрываются защитным электроизоляционным лаком и не ранее, чем через 3 суток после сушки, передаются на испытания. Печатные платы, работающие в аппаратуре, не имеющей влагозащитного покрытия, лаком не покры­ ваются.

Испытания в камере влажности осуществляются без электрической нагрузки. Наибольшая достоверность из­ мерений значений сопротивления изоляции возможна только при отсутствии в камере росы.

Измеренные величины сопротивления изоляции печат­ ных плат между печатными проводниками и контактными площадками должны быть не меньше значений, приве­ денных в табл. 34 и 35 [34].

Изучение причин, вызывающих изменения сопротив­ ления изоляции печатных плат в процессе их изготовле­ ния и эксплуатации, позволило, согласно литературным источникам и экспериментальным данным, систематизи­ ровать основные факторы, влияющие на величину изме­ нения (рис. 37). Как видно из рис. 37, большинство фак­ торов обусловлено качеством исходного материала и тех­ нологией изготовления плат.

о* gÖOÖ

еh Sü u u

„Ф акт оры

Рис. 37. Классификатор факторов, вызывающих изменение сопротивления изоляции

Основное внимание в процессе обработки фольгированных материалов направлено на то, чтобы получить стабильные электрические характеристики, близкие к ис­ ходному материалу.

Исследования і[54] показали, что общая пористость стеклотекстолптов включает в себя сложную систему от­ дельных и связанных между собой полостей различного размера и конфигураций. Поры могут быть сквозные, ту­ пиковые и закрытые.

Сквозные поры имеют сложный профиль. Они состо­ ят из отдельных полостей, связанных друг с другом тре­ щинами в связующем и каналами между нитями стекло­ ткани по границе раздела стекло — связующие, а также каналами, образованными при удалении летучих продук­ тов во время отверждения связующего. Величина попе­ речного сечения этих пор изменяется в широких преде­ лах— от нескольких микрон до тысячи. Являясь концентраторами механических напряжений, поры опре­ деляют влагостойкость и герметичность стеклопластика.

Тупиковые поры связаны только с одной поверхностью стеклопластика и на его герметичность не влияют. Одна­ ко в условиях высокой влажности и воды они могут суще­ ственно ухудшить диэлектрические свойства материала. Как и сквозные, тупиковые поры образуют открытую по­ ристость материала.

Закрытые поры сообщения с поверхностью не имеют и существенного влияния на влагостойкость и герметич­ ность материала не оказывают. Но при некоторых внеш­ них воздействиях (например, механическая обработка ■материала) часть закрытых пор может перейти в откры­ тые.

Пористость наиболее типичных стеклопластиков [54], полученных методом пропитки под давлением, приведена в табл. 36.

Наибольшую пористость, как следует из табл. 36, име­ ют стеклопластики на основе кремнийорганических свя­ зующих, наименьшую — материалы на эпоксидных свя­ зующих. Объемное содержание пор может меняться от

2 до 25%.

Микроскопические исследования показали, что пори­ стость различных материалов очень отличается по своему характеру. Структура стеклопластиков на фенрльно-фур- фурных и кремнийорганических связующих рыхлая, имеет

167

крупные поры, расположенные по всей массе материала. В эпоксидных стеклопластиках поры в основном закры­ тые, края их ровные, четкие. Другие типы связующих занимают промежуточное положение.

Основой гетинакса служит бумага, представляющая органический пористый материал.

Таким образом, фольгированные диэлектрики, широко используемые при изготовлении .печатных плат, имеют многочисленные поры. В условиях повышенной влажности они активно поглощают влагу из окружающей среды. Ко­ личество поглощенной влаги определяется числом и раз­ мерами пор, поверхностными дефектами материала, а также температурно-влажностной характеристикой окру­ жающей среды.

Сопротивление изоляции зависит от количества вла­ ги, проникающей в материал, и степени ее загрязнения химическими реагентами, находящимися либо в воздухе, либо являющимися компонентами или продуктами раз­ ложения самого материала в процессе его технологичес­

очистки плат после травления, в зависимости от использу­ емых растворов, неодинаковая (табл. 37) |[110] и не всег­ да загрязнения можно удалить только водой. Например,

168

Рис. 38. Настольная камера влажности с прибором Е6-3

когда платы обрабатываются в хлорном железе, соли, адсорбированные диэлектричеокой подложкой, присутст­ вуют в виде сложных форм и последующая промывка, гидролиз и сушка превращают их в формы окиси железа, не растворимые водой.

С точки зрения удаления загрязнений эффективной является обработка плат тонкими абразивами, промывка 5—10%-ным раствором соляной и щавелевой кислот, а также последующая промывка в воде. Повышению эффек­ тивности промывок способствует обработка струей. В этом случае соли, . остающиеся на поверхности платы, лучше растворяются.

По мере увеличения объема производства плат возра­ стает степень загрязнения ванн и промывных вод. На соп­ ротивление изоляции печатных плат очень влияет промыв­ ка их загрязненными водами. В промывных ваннах могут быть установлены простые приборы, позволяющие опреде­ лять электрическую проводимость таких вод и степень их загрязнения.

Технологический процесс проведения промывок и обо­ рудование для этого должны обеспечить полную отмывку плат. Чтобы контролировать ее уровень, широко исполь­ зуются камеры настольного типа [55]. В течение неболь­ шого промежутка времени (обычно дается выдержка 15 мин.) они позволяют проверить сопротивление изоля­ ции при комнатной температуре в условиях относитель­ ной влажности 95—98% (рис. 38).

169