Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Суббота, 14 декабря
 
 


Это интересно!

Ранее

Технология получения тонких проводников и металлизация плат — противоположные задачи, одно решение

В настоящей статье представлены новейшие результаты, полученные на горизонтальной системе осаждения меди Uniplate InPulse 2, обеспечивающей равномерное распределение покрытия наряду с новым методом металлизации заготовки платы, при котором заполняются глухие микроотверстия и требуется минимальное осаждение меди на поверхности.

Альтернативные методы изготовления печатных плат (заметки практикующего технолога)

Продолжение обзора наиболее распространенных методов изготовления печатных плат, начатого в «Производстве электроники» №1-2008. В этом номере рассматриваются методы формирования проводящего рисунка слоев ПП, подготовки поверхности под нанесение фоторезистов, а также вопросы выбора паяльной маски.

Автоматы FUJI NXT — «мистер Эффективность»

Одна из важнейших тенденций современного рынка электроники в России — постоянно возрастающая конкуренция. Все чаще и чаще конкуренция идет по цене конечного продукта. В этих условиях в выигрыше оказывается тот, кто может быстрее и дешевле произвести изделие. Себестоимость продукции оказывает решающее влияние на прибыль компании. Сегодня мировой опыт показывает, что главный акцент должен быть сделан не на цене используемого в производстве оборудования, а на сроках его окупаемости.

 

15 февраля

Ламинаты и бессвинцовая пайка

Печатные платы с определенными конструктивными особенностями, изготовленные на основе практически любых ламинатов, предлагаемых на рынке в качестве совместимых с процессом бессвинцовой пайки, имеют предрасположенность к образованию трещин в структуре при воздействии присущих этому процессу высоких температур. Такие трещины, увеличивающие вероятность возникновения разрывов и коротких замыканий, образуются внутри слоя смолы и/или на границе раздела стеклоткани и препрега. Проблемы, связанные с увеличивающейся частотой возникновения трещин, и воздействие, которое они оказывают на надежность устройства в целом, требуют самого пристального внимания. К направленным на это мерам можно отнести разработку и применение более совершенных методов обнаружения трещин и прогнозирующих тестов. Кроме того, необходимы корректирующие действия, такие как снижение содержания пустот внутри ламината или конечного продукта, снижение содержания влаги при производстве печатной платы и последующей ее обработки (куда может входить адаптация уровня влажности по стандарту JSTD-020) и/или разработки новых смол и связующих агентов, более устойчивых к внутреннему давлению пара и термическому воздействию. По-видимому, все это потребует большей интеграции различных этапов производственной цепочки.





Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.

Скрыть/показать html версию статьи
background image
ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОНИКИ: ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ
39
№ 2, 2008
изготовление печатных плат
Уэйн Ротшильд
и Джозеф Кужински, IBM
Печатные платы с определенными конструктивными особенностями, изготовленные на основе практически лю-
бых ламинатов, предлагаемых на рынке в качестве совместимых с процессом бессвинцовой пайки, имеют предрас-
положенность к образованию трещин в структуре при воздействии присущих этому процессу высоких температур.
Такие трещины, увеличивающие вероятность возникновения разрывов и коротких замыканий, образуются внутри
слоя смолы и/или на границе раздела стеклоткани и препрега. Проблемы, связанные с увеличивающейся частотой
возникновения трещин, и воздействие, которое они оказывают на надежность устройства в целом, требуют самого
пристального внимания. К направленным на это мерам можно отнести разработку и применение более совершенных
методов обнаружения трещин и прогнозирующих тестов.
Кроме того, необходимы корректирующие действия, такие как снижение содержания пустот внутри ламината или
конечного продукта, снижение содержания влаги при производстве печатной платы и последующей ее обработки
(куда может входить адаптация уровня влажности по стандарту JSTD-020) и/или разработки новых смол и связующих
агентов, более устойчивых к внутреннему давлению пара и термическому воздействию. По-видимому, все это потре-
бует большей интеграции различных этапов производственной цепочки.
Несмотря на то, что электронные
модули, применяемые в серверах, в
настоящее время освобождены от вве-
денного Евросоюзом запрета на ис-
пользование свинца в процессе пай-
ки, IBM уже проводит определенную
работу, направленную на решение
технических проблем, которые могут
возникнуть, если вышеупомянутое
освобождение будет в будущем от-
менено. Кроме того, существующая
практика изготовления сборок по сме-
шанной технологии (с применением
эвтектических припоев олово/свинец
для установки корпусов BGA) не име-
ет долгой перспективы по причине
явно выраженной рыночной тенден-
ции к поставкам BGA-компонентов
исключительно с шариками из олова-
серебра-меди (SAC).
Особое внимание привлекает воз-
действие более высоких температур
бессвинцовой пайки на целостность
и надежность функционирования пе-
чатных плат, которые, как ожидается,
будут применяться в серверных бло-
ках. В случае изготовления устройств
по смешанной технологии ожидаемая
температура на поверхности печат-
ной платы будет составлять порядка
245°C. Для бессвинцовой пайки этот
показатель находится в диапазоне от
235 до 255°C во время поверхностного
монтажа и доходит до 245°C во время
устранения брака.
Первоочередного внимания заслу-
живают и ответные реакции слоистых
структур на воздействие более высо-
ких температур. Хорошо известно,
что несоответствие значений коэффи-
циента теплового расширения меди и
ламинаты и бессвинцовая пайка
ламината внутри структуры печатной
платы может привести к увеличению
давления на слой меди. В результате
вполне возможно образование раз-
рывов в переходных отверстиях, раз-
рывов между внутренними слоями и
стенками сквозных металлизирован-
ных отверстий и даже обрывов прово-
дников на поверхности. Целостность
ламината самого по себе также может
нарушиться, приводя к таким нежела-
тельным эффектам, как образование
дендритов и коробление, что, в свою
очередь, может представлять угрозу
для целостности соединений между
компонентами и печатной платой.
Ниже излагаются имеющиеся на
сегодняшний день сведения, которые
были получены в результате изучения
влияния различных высокотемпера-
турных профилей, примененных в
процессе пайки, на целостность ряда
конструкций печатных плат. Кроме
того, значительное внимание было
уделено дополнительным механиче-
ским воздействиям, возникающим в
процессе сборки, и их последующему
влиянию на образование скрытых де-
фектов.
Большая часть испытаний (изу-
чение наиболее уязвимых участков
плат, подвергшихся термическим и
механическим нагрузкам, подобным
тем, что имеют место во время высо-
котемпературных процессов сборки)
проводилась на тестовых образцах.
Влияние смоделированных нагрузок
на свойства плат контролировалось
электрически и/или посредством ви-
зуального осмотра поверхностей и по-
перечных сечений. Однако отдельные
аспекты исследований дополнялись
визуальным осмотром реальных про-
изводственных печатных плат, под-
вергшихся соответствующим терми-
ческим нагрузкам.
При испытаниях применялись два
температурных профиля оплавления.
Первая группа тестовых образцов (как
правило, более тонкие платы для бес-
Рис. 1. Типовой профиль температур
background image
Тел.: (495) 741-77-01
40
www.elcp.ru
изготовление печатных плат
свинцовой пайки), предназначенные
для сборки по смешанной технологии,
подвергались пяти проходам по про-
филю с пиковым значением темпера-
туры 245°C. Тестовые образцы второй
группы (как правило, более толстые,
также предназначенные для бессвин-
цовой пайки), подвергались комбина-
ции из двух проходов через профиль
с пиковой температурой 245°C, после
чего следовали три прохода через про-
филь с пиковым значением темпера-
туры 260°C (см. рис. 1).
Не забывая о традиционных про-
блемах,
преследующих
печатные
платы, подвергаемые пайке олово/
свинцовыми припоями, мы призы-
ваем еще более пристальное внима-
ние уделить проблемам, связанным
с целостностью слоистой структуры.
Необходимость лучшего понимания
механизмов отказов ускорила про-
ведение вспомогательных исследо-
ваний, включая термомеханические
исследования и исследования пове-
дения влаги внутри печатных плат,
о чем в данной статье упоминается
кратко.
описание тестовых образцов
печатных плат
Подавляющее большинство те-
стов проводилось на печатных пла-
тах, изготовленных на основе лами-
натов, предлагающихся на рынке в
качестве совместимых с температу-
рами бессвинцовой пайки. Пода-
вляющее большинство этих печатных
плат были тестовыми образцами, из-
готовленными начиная с последних
месяцев 2004 года девятью произво-
дителями с применением восьми раз-
личных ламинатов (см. таблицу 1).
Семь из них имели эффективный
тангенс угла потерь порядка 0,02.
Ламинат №5 имел эффективный тан-
генс угла потерь менее 0,01. Каждый
производитель изготовил до трех раз-
личных ламинатов. Некоторые ла-
минаты производились двумя и тре-
мя производителями. В дальнейшем
будут проведены дополнительные
исследования сочетаний «ламинат/
производитель».
В подавляющем большинстве ис-
пытаний использовались тестовые
образцы, изготовленные по специаль-
ному заказу, сконструированные под
конкретные задачи, так чтобы свой-
ства печатных плат гарантированно
испытали нежелательные изменения,
происходящие, когда плата подверга-
ется воздействию нагрузок во время
сборки или эксплуатации потреби-
телем. По мере того как становились
понятными риски, связанные с воз-
действием высоких температур, при-
сущих данному проекту, конструкции
тестовых образцов изменялись и/или
разрабатывались заново.
Каждый тестовый образец из ком-
плекта имел большое количество
специфических рисковых позиций.
В любую конструкцию тестового об-
разца можно было внести изменения
для обеспечения гибкости в выборе
количества слоев (а следовательно,
общей толщины) без необходимости
новой разводки. Количество слоев и
их толщины имели значения, близкие
к указанным в таблице 2, при этом
большинство испытаний проводи-
лись с использованием конструкций
толщиной от 2,54 до 3,3 мм.
В отчет включены результаты для
типовых образцов стеклоткани (на-
пример, 106, 1080, 2113), в соответ-
ствии с их присутствием в использо-
ванном ламинате. Также изложены
результаты для образцов двух толщин
медной фольги.
Риски, вызывающие особую обе-
спокоенность, в большинстве тесто-
вых образцов увязаны друг с другом
для обеспечения мониторинга изме-
нения устойчивости, которые могут
произойти в результате приложенных
усилий. Сюда входит мониторинг
целостности переходных отверстий
и обеспечения проводимости между
контактными площадками и сквоз-
ными металлизированными отвер-
стиями по мере того как тестовые
образцы подвергаются воздействию
термических нагрузок, а также фор-
мирования дендритов между сосед-
ними переходными отверстиями в
Таблица 1. Производители и ламинаты, толщина тестовых образцов, мм
Ламинаты
1
2
3
4
5
6
7
8
Тg, °С
180
175
175
135
210
170
175
180
Тd, °С
325
350
365
360
400
340
340
340
Производитель
A
1,91
B
3,30
2,54
3,30
C
3,30
D
4,06
E
4,83
F
2,54
G
4,06
H
3,30
3,30
I
3,30
3,30
Таблица 2. Толщина и количество слоев тестовых образцов
Толщина, мм
Количество слоев
1.91
14
2.54
20
3.30
26
4.06
28
4.83
32
Таблица 3. Диаметр и шаг сквозных металлизированных отверстий внутри тестовых образцов
Диаметр, мм
Шаг, мм
Примечания
0,20
0,8
Различные размеры матрицы
1,0
Различные размеры матрицы
0,25
0,8
1,0
0,56
Для разъема с прессовой установкой
0,61
Для разъема с прессовой установкой
1,02
background image
ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОНИКИ: ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ
41
№ 2, 2008
изготовление печатных плат
условиях высокой температуры, по-
вышенной влажности и приложенно-
го напряжения. Некоторые тестовые
образцы были предназначены для
обнаружения формирования дендри-
тов между контактными площадками
силовых цепей и переходными от-
верстиями, а также между контакт-
ными площадками силовых цепей и
сквозными металлизированными от-
верстиями, в которые производилась
запрессовка выводов.
Во все позиции по рискам были
включены сквозные отверстия; глухие
или внутренние переходные отверстия
не рассматривались. В таблице 3 пред-
ставлены данные о величинах диаме-
тра и шага для сквозных переходных
отверстий, имевшихся в тестовых об-
разцах.
Для некоторых тестовых образцов
применялось связывание позиций по
рискам, с тем чтобы иметь возмож-
ность адаптации передовых идей для
усовершенствованных методов тести-
рования эффективности и чувстви-
тельности. В будущем, как полагают,
мониторинг структурной целостности
ламинатов смогут проводить посред-
ством измерения емкостного сопро-
тивления у более новых конструкций
тестовых образцов.
Тестирование не ограничивалось
только лишь применением тестовых
образцов. Небольшое количество ре-
альных производственных плат под-
верглось воздействию профилей тем-
ператур, присущих поверхностному
монтажу с последующим оптическим
контролем поверхностей и попереч-
ных сечений. Эти платы были изго-
товлены различными производите-
лями из ламинатов, имеющихся на
рынке в качестве совместимых с усло-
виями процесса бессвинцовой пайки.
В целях проведения сопоставитель-
ных испытаний в качестве оценочных
объектов были включены ламинаты,
изготовленные с применением про-
цесса термоотверждения (DICY). Для
всех тестовых образцов применялась
OSP-обработка поверхности.
Моделирование процессов
высокотеМпературной пайки
Большинство тестовых образцов
и несколько производственных плат
подвергались нескольким проходам
через процесс оплавления в 8-зон-
ной печи Senju или 10-зонной печи
Electrovert. Для моделирования обще-
го нагрева печатной платы в процессе
пайки по смешанной или бессвинцо-
вой технологии устанавливались один
или два профиля температур. Напри-
мер, пять проходов через профиль
с пиковой температурой 245°C для
печатных плат толщиной до 2,54 мм.
Для более толстых печатных плат
применялись два прохода через про-
филь с пиковой температурой 245°C и
три прохода через профиль с пиковой
температурой 260°C (см. рис. 1).
Небольшое количество производ-
ственных плат подверглось воздей-
ствию парофазного процесса оплав-
ления с пиковой температурой 240°C.
Эффект от воздействия локализован-
ного нагрева, связанного с ремонтом
платы, будет изучен в дальнейшем.
Некоторые тестовые образцы перед
прохождением через смоделирован-
ный процесс оплавления подверглись
24-часовой сушке при температуре
125°C. Несколько образцов в экс-
периментальных целях подверглись
12- или 36-часовой предварительной
сушке.
оценка явных и скрытых
дефектов
После осуществления пяти прохо-
дов через смоделированный процесс
пайки поверхности тестовых образцов
визуально исследовались на предмет
наличия повреждений, вызванных
термическим воздействием. В отдель-
ных случаях осмотр тестовых образцов
проводился после каждого прохода.
В некоторых тестовых образцах
была произведена запрессовка вы-
водов в соответствующие сквозные
металлизированные отверстия, при
этом измерялись усилия, приклады-
ваемые при запрессовке. Данные об-
разцы затем подвергались цикличе-
скому термическому воздействию и
последующим поперечным сечениям
для проведения визуальной оценки на
предмет наличия внутренних повреж-
дений сквозных металлизированных
отверстий и контактных площадок.
Для большинства образцов далее
проводилось тестирование надежно-
сти. Один из тестовых образцов под-
вергся многократным температурным
испытаниям с диапазоном темпера-
тур от –40 до +90°C с частотой 1 цикл
в час. Периодически измерялось со-
противление, что позволяло осущест-
влять мониторинг целостности пере-
ходных отверстий или соединений
между внутренними проводниками и
стенками сквозных металлизирован-
ных отверстий большего диаметра.
Большинство отказов (о чем свиде-
тельствовало изменение величины
сопротивления по меньшей мере на
10% относительно первоначального
значения) было подтверждено по-
средством визуального контроля по-
перечных сечений областей, пред-
положительно содержащих точку, в
которой имеет место отказ.
Тестовый образец другой кон-
струкции испытывался на сопротив-
ление изоляции, который заключался
в приложении разницы потенциалов
в 15 вольт между соседними зонами
потенциального риска на длительный
период при температуре окружаю-
щего воздуха 50°C и относительной
влажности 80%. Периодически изме-
рялись значения сопротивления, что
позволяло осуществлять мониторинг
возможного образования дендритов
между соседними переходными от-
верстиями или между проводниками
силовых цепей и сквозными металли-
зированными отверстиями, предна-
значенными для прессовой установки
разъемов. Места видимых дефектов, о
которых свидетельствовали достаточ-
но низкие значения сопротивления,
были электрически изолированы с
целью идентификации причины, ко-
торая выявлялась последующим осмо-
тром поперечного сечения.
В некоторых областях каждой те-
стовой платы после прохождения
смоделированного процесса сбор-
ки с применением оплавления были
вскрыты поперечные сечения для ви-
зуального контроля. Для большинства
тестовых образцов перед таким ана-
лизом проводились испытания на на-
дежность. Все разрезы производились
в вертикальном направлении.
Комплект для испытаний содержал
дополнительные пробные образцы. В
их составе имелись пробы для нагру-
зочных испытаний межсоединений с
дополнительными сквозными метал-
лизированными отверстиями, каждое
из которых было соединено с различ-
ными проводниками силовой цепи.
Для отдельных пробных образцов от
различных производителей испыта-
ния межсоединений проводились до
и после того как они подвергались
одному или более термическим воз-
действиям, подобным профилям пе-
чей, в которых оплавляются реальные
background image
Тел.: (495) 741-77-01
42
www.elcp.ru
изготовление печатных плат
печатные платы. С этой целью про-
водились измерения емкости между
соседними проводниками силовых
цепей.
Пробные образцы 31,75
× 31,75 мм
со сквозными металлизированны-
ми отверстиями диаметром 1,02 мм и
неиспользованные контактные пло-
щадки слоев 2 и N – 1 (или 3 и N – 2)
также являлись частью комплекта те-
стового образца. В отдельных случаях
они подвергались испытанию на те-
кучесть припоя. После предваритель-
ного спекания при температуре 100°C
в течение как минимум 6 часов каж-
дый пробный образец шесть раз, как
поплавок, укладывался на расплав-
ленный припой, имеющий темпера-
туру 288°C, на 10 секунд, после чего
каждый раз следовал двухминутный
период охлаждения при комнатной
температуре. Тщательно отполиро-
ванные участки были таким образом
подготовлены к осмотру случайным
образом выбранных рядов сквозных
металлизированных отверстий на
предмет признаков наличия разрывов
на внутренних поверхностях раздела
проводник — стенка отверстия.
характеристика Материалов
Кинетика поглощения влаги из-
мерялась гравиметрически (посред-
ством весового анализа) как функция
времени при температуре 50°C и от-
носительной влажности 80%. Вначале
производилась сушка тестовых об-
разцов при температуре 125°C в тече-
ние двух часов для удаления случайно
попавшей или образовавшейся вла-
ги. Тестовые образцы регулярно вы-
нимались для обдува фильтрованным
сжатым воздухом перед повторным
взвешиванием.
Термомеханический анализ про-
водился на прямоугольных образ-
цах, вырезанных из соответствую-
щих тестовых образцов на установке
Perkin-Elmer TMA 7e, оборудованной
кварцевым зондом диаметром 1 мм и
специальной платформой. Произво-
дилась оценка образцов, содержав-
ших матрицы переходных отверстий
3
× 3, и образцов, не имевших пере-
ходных отверстий. Зонд приводился
в контакт с образцом с силой 20 мН,
а печь разогревалась до 260°C или
288°C со скоростью 5°C/мин. По до-
стижении заданной точки постоянно
производился мониторинг положения
зонда при изотермических условиях.
Во время изотермической выдержки
наблюдалось, как медленно моно-
тонно убывает высота зонда. Расслаи-
вание сопровождалось восходящим,
зачастую заметным перемещением
зонда. Вычислялось время от начала
изотермического шага до момента до-
стижения расслаивания. Факт рассла-
ивания или образования трещин под-
тверждался визуально при 40-кратном
увеличении.
целостность лаМината
В целях проведения сопостави-
тельных испытаний небольшое ко-
личество печатных плат, содержа-
щих термоотвержденные ламинаты
(DICY), подверглись воздействию па-
рофазного процесса оплавления с пи-
ковой температурой 240°C. Ранее мы
уже выяснили, что визуальное иссле-
дование способно выявить внутрен-
нее повреждение ламината, которое
бывает достаточно сильным, что де-
лает его заметным на поверхности пе-
чатной платы иногда уже после перво-
го прохода через процесс оплавления.
Эти же проблемы могут наблюдаться
у печатных плат, содержащих DICY-
ламинаты, причем признаки расслаи-
вания начинают наблюдаться при воз-
действии достаточно низких пиковых
температур — порядка 230°C.
Вся наша последующая деятель-
ность была сфокусирована на печат-
ных платах, изготовленных с исполь-
зованием ламинатов, имеющихся
на рынке в качестве совместимых с
повышенными значениями темпера-
туры, характерными для процессов
смешанной или бессвинцовой пайки.
Общая тенденция, отмеченная при
данном исследовании, состоит в том,
что свойства таких ламинатов в долж-
ной мере обеспечивают приемлемую
надежность переходных отверстий в
исследованных структурах. Однако
определенные конструкции печатных
плат при воздействии более высоких
температур пайки показали неприем-
лемый уровень риска возникновения
повреждений ламинатов.
Особую обеспокоенность вызыва-
ют трещины, разрастающиеся внутри
ламината в результате воздействия
более высоких значений температу-
ры пайки. Подобное расслаивание
бывает заметно уже при визуальном
осмотре поверхности печатной платы
(см. рис. 2). Обычно видимые повреж-
дения появляются в стороне от таких
элементов конструкции, как матрицы
переходных отверстий.
Еще большее беспокойство вы-
зывают трещины внутри ламината,
появляющиеся в глубине печатной
платы (см. рис. 3), без каких-либо
признаков их образования на поверх-
ности. В этом случае даже тщательный
осмотр ничего не даст, несмотря на то
что трещины достаточно ярко выра-
жены или имеют широкую площадь
распространения. Данное явление
многократно рассматривалось в отче-
тах других исследователей, однако ав-
торы статьи полагают, что индустрия в
целом только выиграет от более широ-
кого обсуждения указанного дефекта,
заключающего в себе немалые риски
для надежности.
Во время визуального исследова-
ния вертикальных поперечных сече-
ний были выявлены общие тенденции
относительно этих трещин в ламина-
те. Предполагается, что некоторые
тенденции еще предстоит изучить. Не
подлежит сомнению, что исследова-
ния с привлечением большего коли-
чества комбинаций ключевых пара-
метров, до сих пор не учитывавшихся,
дадут еще больше пищи для размыш-
лений.
В первом приближении, параме-
тры, вызывающие обеспокоенность,
сгруппированы по профилю темпе-
ратур, конструкции печатной платы,
Рис. 2. Пример видимого внешнего
отслоения
Рис. 3. Пример образования внутренних
трещин
background image
ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОНИКИ: ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ
43
№ 2, 2008
изготовление печатных плат
материалам и технологиям, исполь-
зуемым при изготовлении печатных
плат.
В основе большинства исследо-
ваний лежит тестирование печатных
плат с силовыми проводниками из
медной фольги 1/2 и 1 унции. Резуль-
таты исследований приведены ниже
(результаты ограниченных исследо-
ваний печатных плат, имеющих более
толстые слои меди, с привлечением
большего количества параметров,
представлены далее):
– трещины в ламинате встреча-
ются в любых из трех самых глубоких
слоев печатной платы. Воздействию
подвержена как стеклоткань, так и
препрег (вклад каждого из этих со-
ставляющих еще не подведен);
– трещины образуются внутри
ламината между препрегом и сте-
клотканью (см. рис. 4) и/или внутри
слоя препрега (см. рис. 5), причем то
место, где трещина начинается, при
исследовании поперечного сечения
определить невозможно;
– большинство трещин в ламина-
те обнаружено во время исследования
поперечных сечений, приготовленных
из тестовых образцов после 3—5 про-
ходов через профиль температур с пи-
ком в 260°C;
– единственными тестовыми об-
разцами, оцениваемыми на предмет
присутствия трещин в ламинате по-
сле нескольких проходов, были не-
сколько проб для нагрузочных испы-
таний межсоединений, для которых
после каждого прохода через смоде-
лированный процесс пайки произ-
водился мониторинг емкости между
соседними проводниками силовых
цепей. По крайней мере в одном слу-
чае изменения емкости были отмече-
ны уже после одного прохода через
профиль температур с пиком в 260°C
(см. рис. 6). Исследование попереч-
ных сечений пробных образцов, у
которых наблюдалось изменение ем-
кости, выявило наличие трещин в ла-
минате (см. рис. 7);
– предрасположенность к обра-
зованию трещин после воздействия
пиковой температуры оплавления в
260°C возрастает по мере увеличения
толщины печатной платы при прочих
равных условиях. В платах толщиной
3,3 мм обнаружено значительно боль-
ше трещин, чем в платах толщиной
2,54 мм. Единственным исключением
были тестовые образцы, изготовлен-
ные производителем Е с применени-
ем ламината 5, у которых образование
трещин в слоистой структуре не было
отмечено;
– значительно меньше трещин
обнаружено после воздействия темпе-
ратуры оплавления с пиком в 245°C у
печатных плат толщиной до 2,54 мм.
Склонность к образованию трещин
при такой температуре у плат толщи-
ной более 2,54 мм не изучалась, но
ожидается, что с увеличением толщи-
ны склонность к образованию трещин
будет выше при температуре 260°C,
чем при 245°C;
– предрасположенность к образо-
ванию внутренних трещин значитель-
но выше в местах под установку кор-
пусов BGA. Трещины, отмеченные за
пределами мест установки корпусов
Рис. 4. Разделение между стеклотканью и препрегом
Рис. 5. Разделение внутри препрега в ламинате
Рис. 6. Емкость между слоями пробного образца для нагрузочных испытаний
межсоединений в исходном состоянии и после одного прохода через профиль
температур с пиком в 260°C
background image
Тел.: (495) 741-77-01
44
www.elcp.ru
изготовление печатных плат
BGA, располагались только лишь в на-
правлении от мест их установки к об-
ластям без переходных отверстий. Два
наглядных примера тому представле-
ны с двумя различными значениями
кратности увеличения. На рисунке 8
представлен микроснимок, произве-
денный с большей кратностью увели-
чения, на котором видно множество
заметных трещин, расположенных
между переходными отверстиями (об-
ласти 2—4) и минимальное количе-
ство трещин, выходящих за пределы
матрицы (область 1). На рисунке 9
представлен микроснимок области с
образованием трещин, выполненный
с меньшей кратностью увеличения
(при таком увеличении трещины не
видны); в этом случае заметны значи-
тельные продольные изгибы прово-
дников силовых цепей внутри области
матрицы;
– Образование трещин внутри
областей установки корпусов BGA
наблюдается в поперечном направ-
лении, иногда полностью захватывая
области между соседними переходны-
ми отверстиями. Образование трещин
может наблюдаться в одной или не-
скольких областях матрицы;
– Поперечные трещины, парал-
лельные друг другу, расположенные
по оси z, не наблюдались в области
между соседними переходными от-
верстиями в конкретном слое основы
или препрега, за исключением корот-
ких участков;
– Предрасположенность к обра-
зованию трещин в зонах установки
корпусов BGA становится более веро-
ятной по мере уменьшения шага меж-
ду центрами переходных отверстий.
Ламинаты с матрицами отверстий с
относительно большим шагом про-
являют увеличение вероятности обра-
зования трещин по мере увеличения
толщины платы. Образование трещин
в слоистой структуре в основном на-
блюдается в области матриц отвер-
стий, расположенных с шагом 0,8 мм
на платах толщиной 3,3 мм. Частота
случаев обнаружения трещин в матри-
цах отверстий с шагом 1 мм возрастает
по мере увеличения толщины платы;
– Предрасположенность к обра-
зованию трещин в областях с плот-
ным расположением отверстий под
корпуса BGA возрастает по мере уве-
личения диаметра этих отверстий.
При увеличении диаметра отверстий
с 0,25 до 0,31 мм у матрицы с шагом
0,8 мм количество обнаруженных тре-
щин увеличилось;
– В отдельных случаях предрас-
положенность к образованию трещин
внутри областей с плотным располо-
жением отверстий возрастает по мере
увеличения размеров матрицы. Такая
тенденция наблюдалась в общем слу-
чае для матриц с шагом 0,8 мм у тесто-
вых образцов толщиной 3,3 мм (для
более толстых тестовых образцов ис-
следование не проводилось);
– Существуют некоторые индика-
торы того, что при меньших зазорах
между проводниками силовых цепей
возрастает вероятность образования
трещин вблизи центра пакета. Веро-
ятность образования трещин возрас-
тает при замене 1-унциевой фольги
на 2-унциевую. Например, трещины,
обнаруженные в центре в ламинате
тестового образца толщиной 3,18 мм
с матрицей отверстий, расположен-
ных с шагом 1 мм, при замене фольги
2 унции на 1 унцию, при изготовле-
нии такого же тестового образца тем
же производителем с применением
такого же ламината, не наблюдались.
Частота случаев образования трещин
может подвергаться значительным
изменениям в результате изменения
технологии изготовления и применя-
емого ламината;
– Была отмечена разница в часто-
те случаев обнаружения трещин для
двух партий тестовых образцов, из-
готовленных с разницей во времени в
два дня. Производитель не сообщил о
каких-либо изменениях технологии и
материала для более поздней партии;
– Два производителя изготовили
тестовые образцы одинаковой кон-
струкции с применением одного и
того же ламината на основе стеклот-
кани от одного и того же поставщика.
У тестовых образцов одного из двух
производителей частота случаев обна-
ружения трещин оказалась выше.
Как сообщалось в других источни-
ках, было обнаружено, что у печатных
плат, изготовленных с применением
указанных ламинатов, предваритель-
ная сушка перед прохождением про-
цесса высокотемпературного оплав-
ления снижала частоту образования
трещин. Ограниченные исследования
группы тестовых образцов с большей
толщиной выявили значительное
снижение частоты случаев образова-
ния трещин по мере увеличения вре-
мени сушки до определенной точки.
Похоже, положительные эффекты от
сушки, а также от уменьшения скоро-
сти нарастания температуры во время
процесса оплавления, наблюдавшие-
Рис. 7. Соответствующая трещина в
ламинате
Рис. 8. Трещины в матрице отверстий после одного прохода через профиль температур с
пиком в 260°C
Рис. 9. Растрескивание ламината внутри матрицы
background image
ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОНИКИ: ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ
45
№ 2, 2008
изготовление печатных плат
ся во время другой серии эксперимен-
тов, имеют устойчивый характер.
Тестирование для печатных плат,
содержащих проводники силовых це-
пей с медной фольгой от 3 до 5 унций,
проводилось в минимальном объеме.
Как отмечалось ранее, при замене
меди на силовых линиях с 1 унции
на 2 унции предрасположенность к
образованию трещин повышается.
При применении еще более толстых
силовых проводников эта тенденция
имеет продолжение. В то время как
в печатных платах с медной фольгой
1…2 унции образование трещин было
отмечено вблизи самых глубоких сло-
ев, у ламинатов с более тяжелой фоль-
гой локализация этих трещин имела
место ближе к местам расположения
фольги (см. рис. 10). У ламинатов с
более тяжелой фольгой склонность к
образованию трещин на участках, со-
держащих матрицы сквозных метал-
лизированных отверстий, отмечалась
в большей степени, чем у ламинатов
с более тонкими силовыми проводни-
ками.
Отдельные эксперименты с при-
влечением 24-часовой предваритель-
ной сушки выявили минимальное
снижение количества обнаруживае-
мых трещин у ламинатов с силовыми
проводниками с более тяжелой фоль-
гой после того как они были подвер-
жены нескольким проходам через
профиль температур с пиком 260°C.
Видимые снаружи расслоения на-
блюдались во всей индустрии печат-
ных плат в течение многих лет. О них
упоминается в ряде технических доку-
ментов, в том числе IPC 6012. Однако
несмотря на то, что в этих докумен-
тах, включая и IPC 6012, говорится
и об упомянутых в данной работе
скрытых трещинах, при испытаниях
тестовых образцов с имитацией про-
цесса оплавления с эвтектическим
припоем олово/свинец образования
внутренних трещин в течение по-
следних 10 лет в нашей лаборатории
не наблюдалось. Увеличившаяся же
частота случаев их обнаружения сиг-
нализирует о необходимости поста-
новки соответствующих вопросов и
принятия серьезных мер.
расслоение лаМината —
усовершенствованные Методы
тестирования и обнаружения
Все описанные выше испыта-
ния были основаны на воздействии
на печатную плату смоделирован-
ных профилей температур, прису-
щих реальному процессу пайки. Это
обусловлено тем, что тестированию
сопутствуют значительные затраты,
связанные с применением автоматов
сборки. Основываясь на роли тем-
пературного профиля пайки в обра-
зовании трещин, важно понимать,
какие ограничения может наложить
моделирование профиля темпера-
тур, чтобы настраивать его по необ-
ходимости. Также чрезвычайно важ-
но обратить внимание на постоянно
возрастающее число публикаций
недокументированных отчетов об
обнаружении внутренних трещин в
слоистых структурах, образующихся
в собранных модулях, подвергших-
ся воздействию высоких температур
при пайке.
Необходимо иметь в виду, что для
многих исследователей или специали-
стов контроля качества печи, в кото-
рых производится операция оплав-
ления, не всегда легко доступны.
Существует потребность в большем
количестве практических методов мо-
делирования профиля температур, ха-
рактерных для процесса пайки.
Подавляющая доля собранной
нами информации о наличии вну-
тренних трещин в ламинате была по-
лучена на основании исследования
вертикальных поперечных сечений.
Исследование поперечного сечения
может вскрыть важные детали, но
только в ограниченном поле обзо-
ра образца. При тестировании плат,
нагретых до 260°C, последний (тре-
тий) проход через эту температуру
был по сути дополнительным. Одна-
ко, основываясь на исследованиях,
ясно дающих понять, что образова-
ние большинства трещин начинает-
ся при первом проходе, и исходя из
того, что, в соответствии с имею-
щимися знаниями о механизме их
распространения при достаточных
нагрузках, мы предполагали, что во
время третьего прохода произойдет
разрастание трещин, что облегчит их
обнаружение.
Тем не менее, на этапе исследова-
ний нового ламината и/или элемента
конструкции может потребоваться
изучение значительного количества
поперечных сечений. Наличие опре-
деленного опыта может послужить
руководством по снижению степени
углубленности исследований, но при
выявлении новых факторов риска мо-
жет потребоваться более тщательное
изучение.
Необходимы усовершенствован-
ные методы обнаружения внутренних
пустот в слоистой структуре. Жела-
тельно иметь и прочие методы с мень-
шими трудозатратами, которые, как
минимум, направляют исследователя
к зонам, более всего подходящим для
подготовки поперечных сечений, а
лучше всего, предлагают автономные
системы показателей. Кроме того, же-
лательно использование неразрушаю-
щих инструментов, потенциально по-
зволяющих производить мониторинг
тестовых образцов по мере прохожде-
ния ими термических нагрузок. Также
может потребоваться оборудование,
применяемое для контроля качества.
Перспективным представляется ме-
тод мониторинга изменений емкости
между соседними проводниками си-
ловых цепей.
Как уже отмечалось ранее, рас-
слоения в глубине печатной платы
при визуальном исследовании ее по-
верхности, как правило, не обнаружи-
вались. Разумеется, возможности че-
ловеческого зрения ограничены. Для
того чтобы предпринять любую по-
пытку мониторинга смещения по оси
z во время нагревания с применением
более точных механических методов,
потребуется наличие зондов, разме-
ры которых значительно меньше, чем
размер переплетения стеклоткани ла-
мината. К сожалению, диаметр ком-
Рис. 10. Растрескивание ламината в
печатной плате с силовыми проводниками
с тяжелым слоем меди
background image
Тел.: (495) 741-77-01
46
www.elcp.ru
изготовление печатных плат
мерческих зондов, предназначенных
для использования в составе термоме-
ханического оборудования, измере-
ния увеличения размера по оси z, как
правило, не бывает менее 1 мм. При-
сущие данному размеру ограничения
очевидны, исходя из результатов те-
стирования образцов с различными
размерами шага переходных отвер-
стий при t
260
. У одного образца на-
грев до этой температуры происходил
от 65,2 до 71,1 минуты при переходе
от пустой области до области внутри
матрицы переходных отверстий, рас-
положенных с шагом 1,27 мм. У дру-
гого образца нагрев до t
260
происходил
от 152,3 до 161,3 минуты при пере-
мещении от внешней области пере-
ходных отверстий, расположенных с
шагом 1 мм, до другой области с ша-
гом 0,8 мм. Наглядность результатов
для матриц отверстий обеспечивается
в большей степени медью, чем лами-
натом.
образование трещин
в лаМинате — предМет
обеспокоенности
Необходимо точно, до степени,
диктуемой ожиданиями основного
производителя оборудования отно-
сительно рабочих характеристик и
надежности продукта, понимать, к
каким последствиям приводит обра-
зование внутренних трещин. Предмет
обеспокоенности заключен в нижес-
ледующих положениях, но не ограни-
чивается только ими:
– Образование трещин в ламинате
обеспечивает предпосылки для роста
проводящих анодных волокон — пе-
ремычек между проводниками, имею-
щими разное напряжение.
– Вблизи мест расположения тре-
щин ламината, сформировавшихся
после того, как некоторые тестовые
образцы прошли смоделированную
операцию
высокотемпературного
оплавления (например, рис. 9 и 11),
была замечена значительная дефор-
мация силовых проводников. Пред-
полагается, что величины сил, ответ-
ственных за сцепление, если бы они
присутствовали, должно было быть
достаточно для того, чтобы началось
образование трещин, а следовательно,
и обрывов цепей. В действительности,
в индустрии опубликован ряд недоку-
ментированных отчетов о разрывах,
обнаруженных в непосредственной
близости от внутренних трещин после
сборки.
– Данные о механизме образова-
ния трещин свидетельствуют о том,
что предрасположенность к их рас-
пространению проявляется при воз-
действии достаточных нагрузок. Это
наводит на размышления о вероят-
ности образования трещин вблизи
внешних слоев (например, в печатных
платах с силовыми проводниками с
тяжелой медной фольгой), распро-
страняющихся при запрессовке вы-
водов компонентов. Предполагается,
что вблизи внешних поверхностей
могут присутствовать тонкие трещи-
ны, не заметные при визуальном ис-
следовании, которые способствуют
образованию лунок или воронок на
контактных площадках.
– Некоторую
обеспокоенность
вызывает возможность изменения
электрических характеристик сетей
коротких шин, расположенных вбли-
зи трещин.
внутренние трещины —
МеханизМ образования
Лучшее понимание причин обра-
зования трещин в слоистой структуре
позволит выбрать правильные кор-
ректирующие меры. Для объяснения
большинства результатов наблюде-
ний, приведенных выше, предлагает-
ся следующий механизм. Многие из
идей находятся в соответствии с ре-
зультатами различных исследований
и теоретическими разработками для
подобных систем, включая параме-
тры, касающиеся сил, действующих
на границе эпоксидный компаунд/
стеклоткань, и отрыв корпусов элек-
тронных устройств под действием вы-
соких температур.
Предполагается, что в механизме
отказов важную роль играет присут-
ствие влаги. При помощи экспери-
ментов было доказано, что склонность
к образованию трещин снижалась при
применении операции предваритель-
ной сушки при температуре, которая,
как ожидалось, не имеет значитель-
ного воздействия на химию слоистой
структуры, являющейся предметом
изучения. Маловероятно, что воздей-
ствие этих температур сушки способ-
но привести к разрушению слоистой
структуры. Положительный эффект
от сушки не может быть приписан ка-
кому бы то ни было снижению нагруз-
ки, которое оно может обеспечить.
Кроме того, влага играет важную роль
в формировании трещин в подобных
системах.
Чтобы понять роль влаги в меха-
низме отказов, важно осознать, что
ламинат в составе конечного продук-
та, по сути, перемежается различны-
ми пустотами, имеющимися внутри
препрега и на границе между стеклот-
канью и препрегом. В качестве при-
мера таких пустот можно привести
области в зазорах, не полностью за-
полненные в процессе изготовления
слоистого материала. Могут также
иметь место пустоты, образующие-
ся на границе препрег-стеклоткань
вблизи просверленных отверстий под
воздействием таких факторов, как
механическое напряжение, возника-
ющее при сверлении этих отверстий,
о чем иногда свидетельствует расте-
кание меди, заметное при изучении
поперечных сечений. Было замече-
но, что при сверлении более хруп-
кого ламината вблизи создаваемых
отверстий образуются микротрещи-
ны. Количество пустот между слоями
препрега и стеклоткани может изме-
няться в зависимости от химического
состава препрега, типа стеклоткани,
связующего агента и процесса из-
готовления слоистой структуры (и
основы, и препрега), а также от вос-
приимчивости связующего агента к
гидролизу.
Помимо влаги, которая может
присутствовать внутри препрега,
может иметь место и присутствие
влаги внутри некоторых пустот вну-
три ламината. Влага может попадать
в различные из вышеупомянутых
пустот, появляющихся в результа-
те сверления, вследствие процессов
накопления, которым подвергаются
отверстия до создания достаточного
водяного барьера во время процесса
осаждения.
Рис. 11. Пример деформации силовой
линии вблизи трещины
background image
ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОНИКИ: ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ
47
№ 2, 2008
изготовление печатных плат
При нагревании вода, находяща-
яся внутри препрега и пустот внутри
ламината, будет выводиться к внеш-
ним поверхностям печатной платы.
Будучи ограниченной способностью
проникать сквозь различные мате-
риалы и их расположение внутри
печатной платы, влага станет искать
пути наименьшего сопротивления
при стремлении наружу. Там, где не-
возможно проникнуть сквозь медь и
стеклоткань, вода найдет обходные
пути через препрег и пустоты внутри
ламината. Аргументы в пользу энтро-
пии предполагают, что вода, особен-
но при более высоких температурах,
на своем пути наружу будет мигриро-
вать в пустоты. Эта влага существует
в виде пара. Эффективное давление
этого пара на границы пустот за-
висит от температуры, градиента
концентрации влаги внутри окру-
жающего ламината и эффективного
коэффициента диффузии воды через
материалы. Если давление, создавае-
мое паром, превосходит прочность
самых слабых границ на периферии
пустоты, она будет увеличиваться в
размерах. Особенно важно то, что
при визуальном исследовании пу-
стота может выглядеть как начало
трещины, распространяющейся под
действием давления пара в сторо-
ну трещины большего размера. Она
может в дальнейшем увеличиваться
под воздействием и других факторов,
таких как химическое воздействие
воды на силу сцепления между пре-
прегом и стеклотканью и препре-
гом и наполнителем, расширение
препрега под воздействием высоких
температур и т.д.
Трещины могут распространяться
еще дальше, вплоть до слияния, как
может произойти, например, в случае,
если имеется ряд пустот на границе
препрег-стеклоткань по всей длине
ламината. Трещины могут продолжать
распространяться при последующих
циклах оплавления и/или ремонта.
Разумно предположить, что обра-
зование трещин в ламинате с большей
вероятностью имеет место в местах с
большей концентрацией влаги, осо-
бенно если эти области окружает слой
меди, который служит как в качестве
ограничителя распространения вла-
ги из этой области, так и в качестве
среды, передающей тепло. Таким об-
разом, более высокому соотношению
медь/ламинат, обеспечивающему
более высокие скорости распростра-
нения тепла и сдерживающему пере-
мещение влаги, характерна предрас-
положенность к образованию трещин
в самых глубоких слоях платы в местах
запрессовки выводов компонентов.
Этот эффект усиливает увеличение
средней концентрации влаги, об-
разующейся в процессе проведения
технологической операции в совокуп-
ности с уменьшением шага сетки пе-
реходных отверстий. Прогнозируется,
что образование трещин будет более
вероятным в структурах, у которых
меньше количество зазоров между си-
ловыми проводниками в центральных
слоях печатной платы.
Больший риск представляют пе-
чатные платы с силовыми проводни-
ками из более тяжелой меди. Хотя в
этом случае вероятность уплотнения
шага матрицы отверстий мала, вслед-
ствие большей толщины площадок,
увеличится скорость распространения
тепла и могут иметь место проблемы,
связанные с заполнением пустот вну-
три зазоров между этими проводника-
ми.
образование внутренних трещин
в лаМинате — потенциальные
решения
Результаты
наблюдений,
при-
веденные выше, а также понимание
механизма возникновения отказов
позволили наметить ряд отправных
точек для предложения мер по сни-
жению вероятности образования тре-
щин. Может потребоваться систем-
ный подход с привлечением более
одного элемента цепочки поставок,
в зависимости от конструкции пе-
чатной платы, ее назначения и срока
службы:
– Снизить содержание пустот
внутри ламината в конечной печатной
плате;
– Снизить уровень содержания
влаги внутри печатной платы до того
времени, когда она будет подвержена
воздействию высокой температуры
при выполнении операции пайки.
Важно определить степень сухости,
применительно к конкретной кон-
струкции печатной платы, условиям
сборки и требованиям конечного по-
требителя относительно надежно-
сти устройства. Следует продолжать
уделять внимание к системе единиц
измерений относительной влажно-
сти, предоставленной производите-
лем ламината (согласно IPC TM-650,
метод 2.6.2.1) для каждого ламината.
Не следует забывать и о влаге, об-
разующейся внутри печатной платы
в процессе ее изготовления. Может
потребоваться операция сушки, не
оказывающей агрессивного влияния
на другие свойства платы (например,
пригодность к пайке), с непременным
решением вопроса о том, кто будет
эту операцию выполнять: производи-
тель печатной платы или монтажник.
Имеет смысл также решить, как будет
обрабатываться печатная плата после
сушки, при определенной вероятно-
сти возникновения необходимости
управления отдельными элементами в
соответствии с уровнями чувствитель-
ности к влаге согласно IPC/JEDEC
J-STD-020. Следует уделить внимание
инфраструктуре цепочки поставок и
логистике;
– Разработка и выбор ламината —
при выборе ламината имеет важное
значение рассмотрение более дли-
тельных t
260
и t
288
и более высокой
Td, но эти показатели не реагируют
адекватно на явление образования
трещин, описываемое в данной рабо-
те. Следует рассматривать ламинаты
(и рекомендованные процессы изго-
товления), уменьшающие количество
пустот, а также ламинаты с повышен-
ной устойчивостью к образованию
трещин. Необходимо уделить большее
внимание проектам, расширяющим
цепочку поставок. Контуры обратной
связи в цепочке поставок необходимы
для оценки возможных кандидатов, а
не для составления прогнозов отно-
сительно качества на основе свойств
сырья, что не может более считаться
адекватным или применимым. Может
потребоваться новая метрическая си-
стема;
– Разработка процесса сборки.
Следует рассматривать процессы,
предполагающие более медленное об-
разование влаги. В наиболее жестких
условиях наилучшей альтернативой
может оказаться использование про-
цесса оплавления с паровой фазой. До
тех пор, пока не будет достигнуто до-
статочно твердой уверенности в том,
что предприняты должные меры по
снижению вероятности образования
трещин, может потребоваться мони-
торинг предрасположенности к их
образованию. Следует разрабатывать
практические методы их моделирова-
ния и обнаружения.
background image
Тел.: (495) 741-77-01
48
www.elcp.ru
изготовление печатных плат
надежность переходных
отверстий
Все испытания проводились с
применением тестовых образцов,
произведенных с использованием
ламинатов,
посредством
предва-
рительных испытаний идентифи-
цированных как обеспечивающие
приемлемый уровень надежности
переходных отверстий для значений
диаметра и толщины печатных плат,
представляющих интерес. В действи-
тельности, во время проверочных ис-
пытаний это было подтверждено при
условии, что на стенках переходных
отверстий имелся соответствующий
слой меди. Отказы, причину которых
относят на трещины внутри стенок
переходных отверстий, имели, таким
образом, в качестве источника об-
ласти аномально тонкого слоя меди,
получившегося в результате сбоев в
процессе производства, таких как по-
падание загрязнения, блокировавше-
го поток гальванического раствора в
изолированные отверстия. Ожидает-
ся, что большие нагрузки, направлен-
ные на переходные отверстия по оси
z посредством высокотемпературной
пайки, приведут к большей чувстви-
тельности к сбоям в процессе произ-
водства, имевшим меньшее влияние
на надежность тогда, когда печатные
платы проходили операцию пайки
при более низких температурах, ха-
рактерных для эвтектического при-
поя олово/свинец.
Все испытания на надежность
переходных отверстий проводились
после моделирования процесса вы-
сокотемпературного
оплавления.
Из теста исключались зоны риска, в
которых отмечено образование тре-
щин, поскольку это, нежелательное
в других случаях, явление действует
как амортизатор, потенциально при-
давая переходным отверстиям види-
мость свойства большей прочности,
чем той, что они обладали бы в при-
сутствии ламината с неповрежденной
структурой.
отделение внутренней плоскости
Контроль потенциального разви-
тия процесса разделения между про-
водниками внутренних слоев и стен-
ками сквозных металлизированных
отверстий большего диаметра произ-
водился косвенным образом посред-
ством мониторинга изменений со-
противления в сетях после того, как
тестовые образцы подвергались смо-
делированному оплавлению (время-
ноль) и периодически после этого во
время циклической автоматической
смены инструментов. В случаях, когда
были отмечены отказы, меньшая их
доля (если вообще имелась) была от-
мечена, когда идентичные тестовые
зоны подвергались (отдельные проб-
ные образцы 31,75
× 31,75 мм) ше-
стикратному тесту с выкладыванием
на расплавленный припой, подобно
поплавку. Эти результаты служат во-
просами относительно применимости
данного теста (при 288°C) в качестве
индикатора отказов межсоединений
при прохождении процессов высоко-
температурной пайки. Это связано с
возрастающим количеством случаев
отделения внутренней плоскости, от-
меченных при нагрузочных испыта-
ниях межсоединений при повышен-
ных температурах.
испытание устойчивости
изоляции
Все испытания устойчивости изо-
ляции проводились после моделиро-
вания оплавления при более высоких
значениях температуры. Как и при
испытаниях на надежность переход-
ных отверстий, из теста исключались
зоны риска, в которых было отмечено
образование трещин, поскольку пред-
полагается, что присутствие трещин
в ламинате увеличивает вероятность
формирования проводящих анодных
волокон.
Может быть отмечен интересный
набор парадоксов, если попытаться
выполнить стандартный набор ис-
пытаний сопротивления изоляции
с включением зон риска, имеющих
трещины в ламинате, расположен-
ные между переходными отверстия-
ми. Там, где трещины в слоистой
структуре обеспечивают путь для
формирования проводящих анод-
ных волокон, влага, требующаяся в
качестве катализатора процесса их
формирования, была вытеснена во
время их образования. Это не просто
вопрос повторного введения влаги в
пробный образец для испытаний на
сопротивление изоляции из окру-
жающих условий высокой темпера-
туры и относительной влажности.
На рисунке 12 представлен график
изменения скорости поглощения
влаги пробным тестовым образцом,
имеющим толщину 2,54 мм и пред-
назначенным для испытаний сопро-
тивления изоляции. Миграция вла-
ги в самый глубокий слой печатной
платы, где наиболее вероятно обра-
зование трещин, будет происходить
даже медленнее, чем показано здесь
для основной массы слоев пробного
образца. Отсюда возникают вопросы
о значениях времени предваритель-
ного уравновешивания и о том, как
произвести учет коэффициента уско-
рения, который по ходу проведения
теста может изменяться.
Рис. 12. Скорость поглощения влаги трещинами в ламинате тестового образца,
предназначенного для испытания сопротивления изоляции
background image
ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОНИКИ: ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ
49
№ 2, 2008
изготовление печатных плат
новости технологий
Всего через семь месяцев по-
сле первой публикации о револю-
ционной технологии «Organic Metal
Nanofinish», компания Ormecon
International, известная на рынке
как производитель финишных по-
крытий для печатных плат на осно-
ве иммерсионного олова, начала
серийное производство печатных
плат с этим покрытием.
Об этом в своем докладе на
конференции по печатным платам
ECWC11 (19-20 марта 2008, Шан-
хай, Китай) сообщил д-р Берхард
Весслинг, CEO Ormecon и изобре-
татель технологии Organic Metal
Nanofinish.
По его словам, серийное про-
изводство продукта начато 26 мар-
та, первоначально на небольшом
количестве печатных плат. В на-
стоящее время налажено посто-
янное производство в одну смену.
Заказчик плат с новым финишным
покрытием находится в США, од-
нако имя его не разглашается.
В апреле компания планирует-
ся довести объемы производства
до 100 000 кв. футов плат в месяц.
В настоящее время Ormecon уста-
навливает семь технологических
линий — одну в США, по две в Ки-
тае и Германии и по одной в Корее
и Канаде.
В разработке находится 55 про-
ектов, 14 из которых с OEM, 6 — с
контрактными сборщиками и более
35 — с производителями печатных
плат. По словам д-ра Весслинга, ре-
акция рынка на новую технологию
на удивление активна и позитивна.
Паяемое покрытие Organic Metal
Nanofinish имеет толщину 50 нм,
содержит 10% серебра и более
90% запатентованного компанией
Organic Metal (органического нано-
металла). Эффективность и стой-
кость к термическому старению по-
крытия Nanofinish превосходит все
существующие металлические и
OSP-покрытия.
По заявлению компании, новый
процесс потребляет на 10% мень-
ше энергии по сравнению с дру-
гими металлическими покрытиями
и позволяет сохранить более 90%
дорогостоящих и благородных ма-
териалов.
www.russianelectronics.ru
начато серийное производство
печатных плат с финишным
покрытием Organic Metal Nanofinish
background image
Тел.: (495) 741-77-01
50
www.elcp.ru
изготовление печатных плат
новости технологий
Сборочный автомат Pantera-
XV SMD компании Essemtec
предназначен для использова-
ния в мелко- и среднесерийном
производстве для монтажа ком-
понентов от 0201 до 50 × 50 мм
QFP на поверхность печатных
плат.
Установка вобрала в себя
все лучшее от предыдущих ма-
шин, FLX2010 и CSM7100-V —
высокую точность, скорость,
большие размеры плат, высо-
кую надежность, низкую стои-
мость эксплуатации, малое
время для перенастройки и высокую экономическую эф-
фективность.
Автомат Pantera–XV может монтировать SMD компоненты
с размерами от 0201 до 50х50 мм QFP, с расстоянием между
выводами до 0,4 мм. Спроектированный под многономенкла-
турное производство, автомат Pantera–XV имеет широкий
набор интеллектуальных фидеров (до 108), которые распо-
знаются автоматически, вне зависимости от используемого
слота, обеспечивая быструю и безошибочную смену компо-
нентов.
Автомат Pantera–XV работает со скоростью до 4500
компонентов в час, при разрешении линейных двигателей
1 мкм. Механизм перемещения защищен от пыли и посто-
ронних частиц. Лазерная система контроля позволяет из-
мерять небольшие ИС и чипы «на лету», нижняя оптическая
система используется для контроля корпусов fine-pitch или
BGA. Дополнительно может быть установлена оптическая
система для автоматической коррекции положения печат-
ной платы, а также для обучения при определении позиций
компонентов.
Машина Pantera–XV может модифицироваться по заказу
пользователя под конкретые сборочные производства. Раз-
витое программное обеспечение поддерживает практически
все операции, выполняемые автоматом, и легко и быстро под-
дается изучению оператором. Данные формата CAD могут не-
посредственно преобразовываться в соответствующей сбо-
рочной программе. В случае отсутствия необходимых данных,
параметры компонентов могут быть внесены в библиотеку
вручную с помощью встроенной камеры.
www.essemtec.com
компания Essemtec предлагает сборочный автомат Pantera-XV SMD
для мелко- и среднесерийного производства
новости технологий
Компания CyberOptics анонсировала систему SE 300
Ultra™ для 3D-контроля нанесения паяльных паст на поверх-
ность SMT-плат. Установка будет представлена на стенде ком-
пании AssemRus (зал 104, стенд 13) на выставке «ЭкспоЭлек-
троника» (15—18 апреля 2008 г., Крокус-Экспо, Москва).
SE 300 Ultra — установка нового поколения, может встраи-
ваться в линию, обеспечивает точные, повторяемые результа-
ты, высокую скорость контроля с программируемым време-
нем. Имеется дополнительный датчик с увеличенной рабочей
зоной, который позволяет контролировать отпечатки пасты
высотой до 610 мкм.
Другие важные дополнения: датчик для считывания линей-
ных и 2D-штрихкодов, отдельная (offline) рабочая станция для
анализа дефектов, которая позволяет легко просматривать,
как нанесена паста на контактные площадки с размерами
до 01005; усовершенствованная схема компенсаций дефор-
маций гибких печатных плат.
Установка имеет простой в использовании интерфейс
оператора и интерфейс для просмотра дефектов, конвей-
ер с автоматической настройкой ширины плат (размером от
101 × 35 до 508 × 508 мм), программный вызов считывателя
штрихкода, возможность считывать маркировочные знаки и
исключать данные из результатов проверки.
Дополнительную информацию можно найти по адресу:
www.cyber optics.com/client_files/documents/SE_300_Ultra_
data_sheet2.pdf
www.cyberoptics.com
ООО «АссемРус» — дистрибьютор оборудования и технологий
для автоматизированного производства электроники, предлагает
своим клиентам в России и Республике Беларусь наиболее пере-
довые технологические решения сборочно-монтажного оборудова-
ния и оборудования для контроля качества продукции от мировых
лидеров — Assembleon, Speedline Technologies, CyberOptics, JOT
Automation и др.
Специалисты компании имеют большой опыт оснащения различных
предприятий электронной отрасли. Сервисная служба ООО «АссемРус»
готова оказать все виды сервисных услуг, включая анализ изделий, раз-
работку технологических процессов, техническую поддержку, запуск
оборудования и обучения персонала заказчика.
установка для 3D-контроля нанесения паяльных паст
новости технологий
Корпорация Kyzen Corp. представит на выставке Экс-
поЭлектроника-2008 на стенде своего дистрибьютора —
компании «УниверсалПрибор» (стенд G09, павильон 3,
зал 13) новую перспективную промывочную жидкость
AQUANOX A4625B. AQUANOX A4625B — негорючая, не
вызывающая коррозии моечная жидкость на водной осно-
ве, удаляет все типы флюсов, используемых при произ-
водстве электроники, включая бессвинцовые. Жидкость
A4625B экологически чистая, невысокой стоимости, с дли-
тельным сроком хранения в емкостях. Поверхность покры-
тий остается зеркальной даже после нескольких циклов
промывки.
Раствор может контактировать со всеми материалами, ис-
пользуемыми при изготовлении электронных устройств, раз-
лагается микроорганизмами, имеет минимальное количество
летучих органических соединений, не содержат CFC и других
опасных загрязнителей.
В лаборатории Kyzen Applications Laboratory были про-
ведены испытания на эффективность удаления жидкостью
остатков флюсов почти 300 используемых при пайке ма-
териалов от таких поставщиков, как Senju, Alpha, Kester,
Indium, Aim, Koki, Nihon Superior, Amtech, Cobar, EFD, Florida
Cirtech, Formosa, Heraeus, Interflux, Metallic Resource, Multicore,
Promosol, Qualitek и Shenmao.
www.kyzen.com
компания Kyzen на выставке ЭкспоЭлектроника 2008 представит свои
моющие растворы
background image
ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОНИКИ: ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ
51
№ 2, 2008
изготовление печатных плат
новости рынка
Основной движущей силой российской электрони-
ки, по мнению участников проходившего 27—28 марта
2008 г. форума «Новая электроника России», являются
молодые частные инновационные компании, которые за
10—15 лет смогли стать лидерами российского, а в не-
которых случаях и мирового рынков. Добиваться преи-
муществ перед зарубежными конкурентами российским
компаниям удается за счет концентрации на разработке
и производстве наиболее сложной высокотехнологич-
ной продукции.
Форум руководителей российских предприятий по
разработке и производству электроники — это место, где
обсуждаются и формируются стратегии развития бизне-
са, где демонстрируются достижения наиболее прогрес-
сивных компаний и определяются возможности увеличе-
ния доли российских производителей на внутреннем и
зарубежных рынках.
Большинство докладчиков подчеркивали важность
развития кооперации между российскими разработчи-
ками и производителями электроники. Борис Рудяк,
Компэл (Москва), показал в своем докладе возмож-
ности повышения эффективности кооперации и раз-
вития новых форм сотрудничества между российскими
компаниями.
Борис Кривошеин, Терком (С-Петербург), пред-
ставил данные исследований рынка труда в области ин-
формационных технологий и электроники, кроме того, он
предложил схему взаимодействия ВУЗов и компаний —
участников рынка, которая позволит привлечь значитель-
ные инвестиции частного бизнеса в систему образования
и мотивирует частный бизнес активно участвовать в под-
готовке кадров.
Как повысить эффективность разработок, количе-
ство успешных проектов - этим вопросам были посвя-
щены выступления многих участников Форума, наиболее
системно на них ответил в своем докладе Роман Пахол-
ков, директор Инновационной компании Promwad
(Минск). Доклад Арега Мелик-Адамяна, ИТМ и ВТ (Мо-
сква), был посвящен созданию в России сети дизайн-
центров микроэлектроники, в докладе была представ-
лена схема взаимодействия российских дизайн-центров
с зарубежными и российскими заказчиками. Доклад
директора «НТ-МДТ» (Москва) Виктора Быкова «Нано-
технологии в электронике» позволил получить профес-
сиональную оценку рынка нанотехнологий и перспекти-
вы его развития.
Антон Тюрин, «Танчер» (Москва), в своем докладе
показал принципы принятия стратегических решений,
определяющих позиционирование компании на рын-
ке.
Большой интерес вызвал доклад Константина Авра-
менко, SPIRIT (Москва), в котором был представлен опыт
продвижения российских технологий на зарубежных рын-
ках. Константин Корнеев, «Доломант» (Москва), пред-
ставил опыт участия частной компании в реализации го-
сударственных проектов по модернизации вооружений.
Участники высоко оценили важность сотрудничества ин-
новационных, высокотехнологичных частных компаний с
российским ВПК.
Алексей Бочаров, «Арсенал» (Александров), по-
казал возможности российских производителей быто-
вой электроники и представил инновационные проек-
ты, реализуемые компанией.
Исполнительный директор Ассоциации россий-
ских производителей электронных приборов и ап-
паратуры Михаил Маслов рассказал о продвижении
инициатив по отмене таможенных пошлин на импорт
электронных компонентов.
На форуме проходило присуждение премии «Но-
вая электроника России».
В номинации «Инновационный лидер» победите-
лем стала компания «Альтоника» — лидер премиум-
сегмента рынка автомобильных противоугонных си-
стем (компания имеет патенты на технологии Black
Bug, Reef и другие), а также ведущий российский про-
изводитель средств радиосвязи и медицинской элек-
троники.
В номинации «Глобальный бизнес» убедительней
других была презентация компании Spirit — мирового
лидера рынка встраиваемых систем цифровой обра-
ботки голоса. Разработки компании используют лиде-
ры рынка телекоммуникационного оборудования —
NEC, Avaya, Cisco и многие другие. На форуме SPIRIT
представила свою последнюю разработку — миниа-
тюрный GPS+ГЛОНАСС-приемник с рекордно низким
энергопотреблением.
Свои разработки для рынка ГЛОНАСС+GPS-
навигаторов представил и дизайн-центр «Цифровые
решения», ставший лауреатом премии в номинации
«На острие технологий». Компания разработала
56-канальный приемник-микросхему, выполненную по
технологии 0,18 мкм. Небольшой коллектив молодых
инженеров за несколько месяцев реализует проекты,
над которыми государственные исследовательские
институты работают годами.
Премию «Признание экспертов» получила компания
«Нанотехнология-МДТ», которая является мировым ли-
дером на рынке измерительного и технологического обо-
рудования для наноиндустрии.
Большинство участников форума подчеркивали в
своих выступлениях, что только в диалоге между го-
сударством и частным бизнесом может быть разрабо-
тана эффективная модель инновационного развития
российской экономики.
Результаты форума будут опубликованы в ежегод-
нике «Новая электроника России» в мае 2008 г.
www.russianelectronics.ru
форум «новая Электроника россии»
background image
Оцените материал:

Автор: Уэйн Ротшильд и Джозеф Кужински, IBM



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты