Повышение надежности печатных плат. Часть 1

Что такое надежность? Надежность определяется таким качеством, как стабильность бесперебойной работы.

В вопросах надежности, большинство компаний опираются на стандарт IPC-6012: квалификационные и эксплуатационные характеристики жестких печатных плат. Однако не все испытания, указанные в стандартах, являются обязательными. Среди множества измеряемых параметров в качестве основных можно выделить: высоту проводника на наружных слоях после металлизации, толщину металлизации стенок металлизированного отверстия (стакана), степень отверждения паяльной маски, стойкость к образованию проводящей анодной нити (CAF) и степень чистоты печатной платы.  

Стойкость к образованию проводящей анодной нити (CAF) 

Для того, чтобы определить, присутствуют ли на внутренних слоях печатной платы остатки химикатов технологического процесса, способные привести к электрохимической миграции, на печатных платах без установленных на них электронных компонентов, выполняется тест на CAF.  

Метод испытаний CAF представляет собой хорошо проверенный стандарт для определения риска отказа по причине повышенной температуры, увеличения влажности и смещения напряжения во внутренней структуре, а не на поверхности печатных плат. Обычно формирование нитей происходит вдоль границы между смолой и армированными нитями стеклоткани. Возникновению CAF в значительной степени способствует низкая текучесть смолы, приводящая к сухому переплетению волокон, поглощающему химические вещества, участвующие при нанесении различных химических и гальванических покрытий и образованию мостиков между анодом и катодом. Испытание IPC на CAF приведено в TM-650 2.6.25. Данное испытание, при нормальных условиях окружающей среды, обычно проводится на тест-купонах поставщика печатных плат с применением тех же материалов, которые планируются использоваться в дальнейшем производстве. Тестовые платы подвергаются воздействию повышенной температуры и влажности в течение длительного времени (не менее 596 часов) с приложенным к проводникам напряжением смещения.

Для исследования CAF применяют сканирующую электронную микроскопию (SEM) и энергодисперсионную рентгеновскую спектроскопию (EDS). Эти методы позволяют определить состав материала и сравнить его с основными металлами, используемыми в процессе металлизации слоев и отверстий печатной платы.

Степень чистоты 

В целях оптимизации техпроцесса производства печатных плат (до установки на них электронных компонентов), необходимо знать, какие именно загрязнения способствуют возникновению эффекта CAF, для чего и применяют ионную хроматографию (ИХ). ИХ позволяет точно определить, какие ионы присутствуют в составе печатной платы и в какой концентрации. Полученные аналитические данные могут быть сопоставлены с химическими составами, используемыми в процессе металлизации, и тогда оптимизация технологического процесса изготовления платы станет целенаправленной и, в большинстве случаев, будет осуществляться гораздо быстрее.  

Ионная хроматография может использоваться и для определения уровня чистоты поверхности наружных слоев при изготовлении одно- и двусторонних печатных плат. Если для мониторинга техпроцесса предполагается использование ионной хроматографии, то для получения базовых данных необходимо исследование существенного объема выборки тестовых печатных плат.  

Продолжение в следующей статье.  


Автор: Эрик Камден, лидер по испытаниям в Foresite Inc.

Источник: SMT007 Magazine, Reliability Starts at the Bottom.