Относительно характеристик качества печатных плат

Дополнительно к обеспечению надежности, связанной с использованием групповой пайки, необходимо гарантировать, чтобы все эксплуатационные характеристики печатных плат оставались стабильными. К ним относятся электрические характеристики, такие как:
– диэлектрическая проницаемость ε_r (которая влияет на импеданс линий связи);
– тангенс угла потерь tgσ;
– прочность сцепления фольги с диэлектрическим основанием;
– температура стеклования Tg;
– коэффициент температурного расширения (КТР).

Новые стандарты

Существующий стандарт ГОСТ 26246.0–89 (МЭК 249-1-82) «МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ ФОЛЬГИРОВАННЫЕ ДЛЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ. Методы испытаний» не отражает существа современных технологий. Поэтому в планах стандартизации предусмотрен выпуск ряда отечественных стандартов, посвященных требованиям по качеству и испытаниям. Они разрабатываются на основе новых стандартов Международной электротехнической комиссии (МЭК), в частности с использованием стандартов серии МЭК 61249 (ТУ) и МЭК 61188 (испытания).
Но пока их нет, приходится ориентироваться на международные и национальные стандарты, которыми пользуются зарубежные производители. К ним в первую очередь относятся стандарты Национальной ассоциации производителей электрооборудования (NEMA), стандарты Международной электротехнической комиссии и стандарты IPC. Систематизация требований по этим стандартам может помочь специалистам в области печатных плат принимать оперативные решения в подходе к процессам испытаний материалов. К главным и новым из этих стандартов относятся испытания термомеханических и электрических свойств материалов печатных плат. Важно обращать внимание на то, как проводить эти испытания, какие именно результаты имеют практическое значение в сегодняшней производственной среде и насколько значимы полученные результаты. Помимо испытаний диэлектриков, нужно освоить современную методику оценки влияния процессов изготовления на свойства материалов.

Промышленные стандарты

Можно использовать целый ряд различных промышленных стандартов для оценки свойств фольгированных диэлектриков. Многие методы испытаний для одинаковых свойств являются вполне сравнимыми, хотя в завершение инженер-технолог должен решить, какой из стандартов использовать в качестве основы для того, чтобы дать характеристику тому или иному материалу. В некоторых случаях даже может потребоваться новый метод определения свойств материала при уточнении его характеристик для специфического применения или для особых требований.

IPC-TM-650

Этот документ является наиболее всесторонним и широко используемым справочником по методам испытаний фольгированных диэлектриков. Он ведется IPC и доступен в печатном виде и в сети Интернет (

http://www.ipc.org/html/testmethods.htm ). В нем приводятся методики испытаний, получившие одобрение для их применения в промышленности, и процедуры для химических, механических, электрических и экологических испытаний для всех видов печатного монтажа и разъемов. Методы испытаний по IPC являются процедурой, с помощью которой проверяются свойства или состоятельность материалов, группы материалов и готовых изделий. Но процедуры испытаний по стандарту IPC-ТМ-650 не содержат уровней пригодности для аппаратуры ответственного применения.
Многие приемы испытаний перекочевали из этого стандарта в стандарты МЭК серии МЭК61188 и стали объектом общего применения.

Технические условия на базовые материалы по IPC

IPC публикует широкий спектр технических условий для печатных плат и печатных узлов, в частности такие:
– IPC 4101 «Технические условия на базовые материалы для жестких многослойных печатных плат». В этом документе содержится ряд требований на диэлектрики, используемые при изготовлении печатных плат для коммерческого и военного назначения. В этих ведомостях можно найти минимальные требования для основополагающих свойств материалов.
– IPC 4103 «Технические условия на пластмассовые подложки, фольгированные и не фольгированные для высокочастотных структур межсоединений». В этом документе содержатся требования на диэлектрические основания на основе политетрафторэтилена (тефлона) и других СВЧ-диэлектриков, используемых для изготовления печатных плат для высокопроизводительных или высокочастотных применений.
– IPC 4104 «Технические условия на материалы, используемые для изготовления высокоплотных межсоединений (HighDensityIntercjnections — HDI) с микроотверстиями». Этот документ содержит ведомости спецификаций материалов, используемых для изготовления HDI-плат с микроотверстиями.

ASTM

Американское общество испытаний материалов (ASTM) разрабатывает стандарты на требования и методы испытаний, которые в некоторых случаях имеют отношение к диэлектрикам для печатных плат. Ссылка на них будет дана при упоминании. Подробную информацию можно найти в сети Интернет.

NEMA

NEMA опубликовывает стандарты на термоотверждающиеся слоистые пластики. Последней опубликованной версией является стандарт LI 1-2008 на промышленные термоотверждающиеся слоистые пластики, которая включила в себя последнюю информацию, имеющую отношение к производству, испытанию и характеристикам термоотверждающихся слоистых пластиков. Большинство фольгированных диэлектриков получили названия по маркам материалов NEMA, но важно понимать, что марки NEMA представляют только категории материалов, а не конкретные материалы. Одной из широко известных групп материалов является FR-4, которую часто путают с определенным диэлектриком. Однако это не тот случай, когда каждая марка NEMA представляет собой класс материалов. Так, свойства различных диэлектриков от разных поставщиков, которые попадают в один и тот же класс (например, FR-4), могут быть не идентичны. Дополнительную информацию можно найти в сети Интернет(2 http://www.nema.org.) (более подробное обсуждение FR-4 можно найти в [6]).
В табл. 1 приводятся технические и промышленные марки диэлектриков, в той мере, в какой они используются как наиболее важные для печатных плат.

Стандарты МЭК

Стандарты по испытаниям содержаться в серии МЭК 61188. К испытаниям базовых материалов для печатных плат относятся, в частности, МЭК 61188-1 и МЭК 61188-2. В них содержится полный перечень и описание методов испытаний базовых материалов, используемых в производстве печатных плат. Планом отечественной стандартизации предусмотрен выпуск соответствующих ГОСТов в следующем году.
Обновленные стандарты МЭК серии МЭК 61249 на всевозможные базовые материалы также русифицируются и будут изданы как ГОСТы в ближайшее время.

Стратегии испытаний фольгированных диэлектриков