УМК РТ

3.2.5. Конструктивные покрытия печатных плат

Конструктивные покрытия обеспечивают стабильность электриче- ских, механических и других параметров ПП. Покрытия могут быть метал- лические и неметаллические (табл. 3.4).

Наибольшее распространение получили покрытия на основе олова и свинца, например, О-С(66)12 опл. Кроме того, применяется покрытие сплавами олова и висмута или никеля, например О-Ви(99,8)9 или Н3.0-Ви(99,8)6, а также никелевое покрытие НЗ или Н5.

Кроме контактных площадок, предназначенных для пайки, на печат- ных платах могут находиться поверхности, обеспечивающие холодный контакт. В первую очередь это относится к соединителям непосредствен- ного контактирования (например, СНП 15-96). Предъявляемые требования к таким площадкам: стабильное низкое переходное сопротивление и высо- кая износоустойчивость. В качестве многослойного покрытия использует- ся такое, в верхнем слое которого – золото или палладий, например НЗ, ЗлО,25-3,00 или СрЗ, Пд 0,25-1,00. Кроме того, иногда встречается хими- ческое золочение - Хим. Зл-0,2.

Неметаллические конструктивные покрытия (эпоксидные смолы, эмали, оксидные пленки) используют для защиты печатных проводников и поверхности основания печатной платы от воздействия припоя, элементов проводящего рисунка от замыкания навесными элементами, от влаги при

71

эксплуатации. В простейшем случае плата после монтажа всех элементов и промывки покрывается лаком (одним или несколькими слоями). Лак нано- сится методами окунания, полива или распыления, и под ним оказываются не только все проводники, но и элементы, что не всегда желательно. Неко- торые элементы не допускают лакировки, например соединители, различ- ные лепестки, контакты и ряд микросхем. При окунании лак попадает во все щели и зазоры, в которых он после полимеризации образует сгустки, причиняющие (из-за усадок) механические повреждения, так что в процес- се конструирования необходимо предусматривать зазоры, обеспечиваю- щие удаление остатков жидкого лака (в производстве для этого применяет- ся центрифугирование). При любых способах нанесения лак проникает по капиллярам во внутренние полости соединителей и выводит их из строя. Из-за сложностей технологического порядка от лакировки отказываются и защищают печатные платы масками.

Вотличие от лакировки маска не обеспечивает полной защиты всей платы, но снижение общей стоимости производства является главным ар- гументом в пользу последнего варианта, тем более что при использовании защитной маски решается ряд других задач (например, она является технологической маской при нанесении гальванического покрытия).

Вкачестве материала защитных масок используются различные ди- электрические покрытия на основе эпоксидных смол, сухого пленочного ре- зиста (СПФ-защита), холодные эмали, оксидные пленки и др. Для изготовле- ния защитных покрытий применяются материалы фирм DuPont (Франция), MacDerm (Великобритания) и др.

Тема 3.3 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ

ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

3.3.1. Особенности поверхностного монтажа

Дальнейшее развитие техники печатного монтажа связано с широ- ким внедрением поверхностного монтажа. Отличительная особенность технологии монтажа на поверхность – использование безвыводных эле- ментов (без традиционных проволочных или ленточных выводов). Выво- ды у таких элементов заменены металлизированными поверхностями. Ес- ли все-таки выводы имеются, то формуются так, чтобы элементы допус- кали установку на поверхность платы. Размеры элементов, компонуемых

72

на поверхности, на один – два порядка меньше соответствующих анало- гов в традиционном исполнении.

Технологии пайки элементов условно можно разделить на два направления: пайка волной и пайка в печи. Если ориентироваться на пайку в печи, то следует использовать компоненты, способные выдер- живать кратковременный нагрев до температуры 280 ° С в течение 30 с. В месте пайки должно находиться строго дозированное количество припоя, который наносится на требуемое место с помощью специальных установок или посредством паяльной маски (трафарета). Паяльная паста, наносимая на контактные площадки, представляет собой механическую смесь мелкодиспергированного стандартного припоя (микрочастиц или микросфер) со связующим составом, в который вводятся различные добавки, предохраняющие расплавленный припой от окисления и обеспечивающие смачиваемость мест пайки (флюсы), а также блескообразующиеЗатемна платуи тустанавливаются.д. , и временно закрепляются элемен- ты, которые должны быть припаяны. Тяжелые элементы крепятся механи- чески (зиг-замками или отгибанием выводов) либо приклеиваются быст- ротвердеющим клеем. Легкие элементы (а это большинство чип-элемен- тов) удерживаются на печатной плате за счет адгезии паяльной пасты.

Далее плата подвергается кратковременному нагреву (как правило, ступенчатому) в специальных печах или конвейерных установках, где ре- жим нагрева (пайки) строго регламентирован. В печах происходит плавле- ние припоя и одновременная пайка всех элементов. После плавления часть припоя затекает под элемент и образует каплю на открытой части контакт- ной площадки. На рис. 3.13 изображено поперечное сечение места пайки и основные его размеры.

Рис. 3.13. Поперечное сечение места пайки

73

Короткое время нагрева и строгое соблюдение температурного режима обеспечивают сохранность печатной платы и элементов.

При пайке волной приклейка всех чип-элементов обязательна, иначе волна их просто смоет.

Элементы, которые по тем или иным причинам нельзя нагревать та- ким способом, следует паять отдельно на заключительном этапе (напри- мер, вручную).

3.3.2.Контроль качества и диагностика плат

Сразвитием и усложнением конструкций ПП и МПП возрастает сложность ТП, потребность в более эффективных методах и средствах контроля. Основными мерами повышения качества ПП и МПП являются: организация входного контроля материалов, межоперационный контроль, выходной контроль качества изделий. Основными видами выходного кон- троля ПП являются:

1.контроль внешнего вида;

2.инструментальный контроль геометрических параметров и оцен- ка точности выполнения отдельных элементов, совмещения слоев;

3.проверка металлизации отверстий и их устойчивости к токовой

нагрузке;

4.определение целостности токопроводящих цепей и сопротивле- ния изоляции.

Весьма важным является тщательный контроль наиболее ответст- венных операций ТП (травление, металлизация, склеивание и др.), которые оказывают влияние на все остальные операции и автоматизация процесса контроля.

Классификацию методов контроля можно провести по следующим признакам:

1.по физической сути метода:

оптический;

рентгеновский;

тепловой;

электрофизический;

электрический;

радиотехнический;

металлографический;

радиационный;

ультразвуковой;

74

2.по видам связи с контролируемым объектом:

контактные;

бесконтактные;

3.по характеру воздействия на платы:

разрушающие,

неразрушающие;

4.по степени определения дефектов:

контроль работоспособности (явный дефект),

диагностический (скрытый дефект),

прогнозирующий.

Оптический метод контроля прост и нагляден, имеет высокую раз- решающую способность. Недостаток его в субъективности и низкой про- изводительности. Используются микроскопы МБС-2, МИИ-4, МРР-2Р, растровый электронный микроскоп МРЭМИ-2 и др.

Рентгеновский метод применяется для контроля токопроводяших цепей МПП и подразделяется на рентгенотелевизионный, стереорентгено- графии и томографии. Наибольшее распространение получил рентгеноте- левизионный метод с использованием рентгенотелевизионных микроско- пов МТР-1, МТР-3, МТР-4. Данный способ позволяет выявлять характер, вид и местонахождение дефектов. Однако он обладает недостаточной раз- решающей способностью для МПП и низкой производительностью кон- троля. Стереорентгенография применяется при выявлении разрывов пе- чатных проводников после прессования и в готовой плате. Томография об- ладает возможностью контроля межслойных изображений, его применяют для послойного контроля токопроводящих цепей МПП.

Тепловой контроль токопроводящих цепей МПП основан на измере- нии градиента температуры в местах локализации дефекта при нагреве, ко- торый осуществляется за счет пропускания тока через контролируемую цепь. С помощью данного метода можно обнаружить следующие дефекты печатного монтажа: пористость металлизации, короткое замыкание, утоне- ние (подтравливание) проводников, пониженное сопротивление изоляции.

75