Процесс первоначальной оценки материала

В большинстве случаев производитель базовых материалов приводит характеристики специфических свойств своих материалов. Эти данные являются хорошей начальной точкой для выбора диэлектрика на первичной стадии проекта. Часто, тем не менее, необходимо выполнить дополнительные испытания материалов в производстве печатных плат, чтобы гарантировать, что материалы отвечают требованиям процессов производства.
Базовые материалы для производства печатных плат, по существу, композиционные диэлектрики, содержащие различные материалы армирования (тканое/нетканое стеклянное/органическое волокно, нити политетрафторэтилена (PTFE) и т. п., смолы различных типов (фенольные, эпоксидные, на основе цианатного полиэфира, полиимидные, BT и т. п.), смеси различных смол (смешанные, многофункциональные и т. п.), отвердители (дицианодиамид [dicy], новолачная фенольно-формальдегидная смола, креозол-новолак, p-аминофенол, изоцианурат и т. п.), и иногда порошковые наполнители (керамики или органики). Доля всех этих составляющих может колебаться в широких пределах. Для определения стратегии испытания композиционных материалов важно знать основные компоненты этих материалов, а также условия их изготовления, поскольку они будут иметь большое влияние на свойства и качество этих материалов.
Оценка материала может стать достаточно сложной работой, а новые требования для бессвинцовых процессов и процессов групповой пайки особенно усилили акцент на тепловых характеристиках диэлектриков. Для инженеров-технологов доступен целый ряд различных методов проверки соответствия материалов техническим условиям. Однако очень часто не все из них подходят или нужны для готовой продукции. В то же время инженеры-технологи сталкиваются с давлением, которое оказывается на них с целью получения быстрых результатов, что обусловлено укороченными циклами разработки и возрастающими требованиями на изделие и на процесс его производства. При организации испытаний приходится использовать современные методики, которые призваны помочь выполнить все оценки материала и в то же время учитывают новые требования группового нагрева и бессвинцовой технологии. Часто приходится искать сведения, помогающие принять быстрые решения, особенно в том случае, когда в одновременно оценивается ряд материалов.

Таблица 1. Обозначения и свойства марок материалов NEMA

Сравнение данных

В первую очередь любой метод оценки материала предлагает сравнение данных и их анализ. Этот шаг уже может позволить исключить некоторые материалы из списка претендентов без выполнения фактических испытаний.
Прежде всего, важно понять статус рассматриваемого материала. Является ли он признанным по составу материалом, который имеет солидную историю производства в других местах, или это вновь разработанный материал, который еще не был в массовом производстве.
Новые разработки часто приходят с не полностью заполненными данными о технических характеристиках, что не позволяет сделать достоверную начальную оценку, тогда как устоявшийся поставщик материалов может предоставить уже общепризнанные материалы.
Стоимость является другим важным фактором. Поставщик материалов может предоставить справочник оптовых цен для новых материалов.
Другим критерием является история поставщика, а именно выполнял ли он ранее свои обязательства и выпускается ли интересующий вас материал серийно. Если это новый материал, который еще не выпускался серийно, и, если его использует только один производитель печатных плат, а также, если нет второго источника, по которому его можно было бы идентифицировать, тогда все эти обстоятельства означают сигнал опасности при решении вопроса об использовании данного материала.

Двухуровневая стратегия испытаний

Предлагаемая процедура оценки предусматривает два этапа испытаний, что позволяет принимать быстрые решения во время выполнения программы испытаний материала. Первый набор испытаний легко выполнить, так как они акцентируются на ключевых свойствах нового материала. Неспособность материала пройти любое из этих испытаний, скорее всего, будет означать отказ от его использования в производстве. Если оценивается сразу много материалов, то первые испытания позволят легко исключить наименее вероятных кандидатов.
Второй уровень испытаний является расширенным набором оценочных испытаний, которые акцентируются на всех ключевых свойствах материалов. Однако окончательное решение относительно оценочных испытаний, запланированных для нового материала, должно быть всегда обусловлено требованиями производственного характера, что означает апробацию материала в условиях производства для окончательного решения об использовании, а также испытания готовой платы.

Начальные испытания (первый этап)

Первый этап испытаний обычно выполняется для первичной оценки материала применительно к требованиям проекта. Эти испытания должны быть легко выполнимы и давать некоторые предварительные сведения относительно того, принесет ли использование этого материала какие-либо существенные проблемы.

Внешний вид поверхности

Это испытание является самым первым, которое выполняется при получении нового материала. Слоистый материал проходит проверку по внешнему виду — визуальный контроль качества. Часто инженеры-технологи в состоянии оценить качество изделия без применения инструкций. Даже упаковочные и транспортировочные формуляры следует использовать для суммарной оценки качества материала.
Методы МЭК 61188-1 2М19 определяют процедуры проверки поверхности и внешнего вида фольгированных диэлектриков. Более 90% меди обычно удаляется в процессе производства, и новый материал не должен быть списан только лишь по косметическим признакам. С другой стороны, для областей, которые будут содержать контактные площадки или очень тонкие токопроводящие дорожки, должны быть соблюдены требования к состоянию поверхности.
Технические условия на материалы из серии МЭК 61249 распределяют по категориям максимально допустимые размеры любой ямки и вмятины в фольге и определяют рейтинг качества(например, как показано в табл. 2).
Общее число точек для площади 300×300 мм слоистого материала определяет класс материала (как показано в табл. 3).
Помимо вмятин и проколов спецификации содержат процедуры проверки наличия царапин, складок и включений.

Таблица 2. Максимально допустимые размеры дефектов

Таблица 3. Класс материала