МЕТОДЫ И СИСТЕМЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Установлено, что отказы печатных плат чаще всего связаны с наличием технологических дефектов, возникающих в процессе их производства. Их появление связано как с несовершенством технологии, так и с человеческим фактором. Приведенная классификация дефектов печатных плат по признакам может ускорить определение неисправности и соответственно сократить время, затрачиваемое на ремонт, позволит своевременно регулировать технологический процесс.

Современные электронные изделия создаются на основе печатного монтажа, представляющего многослойную структуру, состоящую из диэлектрического основания и проводящего рисунка. Условия эксплуатации электронных средств (ЭС) различны, и зависят от области их применения, но неизменно к ЭС предъявляются высокие требования по надежности. Максимальные требования по надежности ЭС устанавливают космическая, авиационная и военная отрасли, где ЭС рассчитаны на длительный период эксплуатации в условиях жестких внешних воздействий.

Известно, что на 30-40% отказов ЭС происходит за счет дефектов печатных плат (ПП), причина возникновения которых кроется в несовершенстве или в несоблюдении технологии их производства.

Для эффективного обнаружения и локализации технологических дефектов традиционно используют информационно-измерительные системы (ИИС), позволяющие проводить активный контроль и диагностирование изделия на всех технологических этапах его производства. Задачей любой ИИС контроля ЭС является выявление критических дефектов, которые приводят к отказу. На сегодняшний день в производстве печатных узлов (ПУ) применяют оптический, электрический, рентгеновский, тепловой и другие виды контроля. При этом процедура контроля должна быть произведена за минимальное время и с наименьшими затратами.

Рассмотрим примеры некоторых дефектов  на рисунке 1: смещение отверстия в контактной площадке (1), раковина (2), обрыв проводника (3), недотравливание (4), вырыв (5), отсутствие проводника (6), выступ (7), короткое замыкание/перемычка (8), неправильный размер отверстия (9), недопустимое минимальное расстояние между проводниками (10), островок (11), лишний проводник (12), отсутствие отверстия(13), перетравливание (14).

Рисунок 1. Примеры дефектов топологии печатной платы

Причины возникновения дефектов, основными из которых являются:

 - неправильные температурные и временные режимы производства;

- воздушные пузырьки в электролите;

- загрязненная поверхность текстолита;

 - механические повреждения;

 - искривление вследствие деформации печатной платы и другие.

Технологические дефекты подразделяют на две категории: потенциальные и фатальные дефекты. Фатальными являются такие дефекты, при наличии которых ПП не выполняет предусмотренных при ее проектировании функций. Данное определение близко к рассмотренному ранее понятию критического дефекта. В то же время при наличии потенциальных дефектов происходит сохранение предусмотренных функций, но при эксплуатации устройства они могут проявиться. Именно для ПП в отечественных нормативных документах и литературе нет аналогичного понятия. В таблице 1 приведена развернутая классификация дефектов, исходя из принципа деления дефектов на фатальные и потенциальные, отличающаяся полнотой и наглядностью.

Таблица 1.

Развернутая классификация дефектов

Предложенная в таблице 1 классификация дает перечень дефектов ПП, на основании которых будет приниматься решение о ее годности.

Также существует классификация технологических дефектов ПП по критерию места возникновения (рис.2).

Наибольший интерес представляют технологические дефекты проводящего рисунка, а именно:

Раковина - дефект на участке проводящего рисунка в виде углубления, уменьшающего толщину проводникового материала. Глубина дефекта имеет протяженность до базового материала.

Заужение - уменьшение ширины проводника по сравнению с заданным значением на расстоянии, значительно превышающем ширину проводника.

Зазор между проводниками — это расстояние между смежными сторонами (не центральными линиями) изолированных проводников

Расширение - разрастание печатного проводника, увеличение ширины печатного проводника ПП по отношению к его ширине на фотошаблоне. Или, увеличение ширины проводника по сравнению с заданным значением на расстоянии, значительно превышающем ширину проводника.

Вырыв - уменьшение ширины проводника по сравнению с заданным.

Рисунок 2. Технологические дефекты печатных плат

Протрав (разрыв) - отсутствие проводящего материала в локализованной зоне, следствием чего является нарушение электрической связности проводника.

Трещина - отсутствие проводящего материала в локализованной зоне в границах проводника.

Глубина - до базового материала. Длина дефекта значительно превышает ширину.

Смещение центра отверстия – изменение положения отверстий относительно центров контактных площадок (КП).

Появление дефектов обусловлено комплексом причин, которые носят различный характер – несовершенство технологических процессов, износ оборудования, несоблюдение технологических норм и правил персоналом, изменение параметров материалов в процессе эксплуатации и т.д. Есть все основания утверждать, что большинство отказов ПП связано с наличием технологических дефектов, которые могут не оказывать влияния на качество ПП при ее изготовлении, но проявляются во время эксплуатации.

Список литературы:

1. Дианов, В. Н. Диагностика и надежность автоматических систем: учеб. пособие / В.Н. Дианов. –М.: Моск. гос. индустриальный ун-т, Ин-т дистанц. образования, 2007. - 159 с
2. Карпов, С. Прецизионный контроль печатных плат. С. Карпов // Технологии в электронной промышленности. – 2008. - №7. - С. 36-40.