Дефекты печатных плат

Печатные платы (ПП) играют ключевую роль в обеспечении надежного функционирования радиоэлектронных устройств, объединяя компоненты в компактной и организованной форме. Каждая плата состоит из диэлектрической основы и токопроводящих дорожек, которые соединяют между собой электронные элементы в соответствии с проектной схемой. Малейший дефект печатных плат, будь то из-за отклонений в технологии производства или использования низкокачественных материалов, может вызвать сбои в работе конечного устройства. Поэтому качество печатных плат строго контролируется и регламентируется государственными стандартами, такими как ГОСТ Р 53432-2009, которые устанавливают требования к допустимым видам, размерам и степеням дефектов.

Классификация дефектов печатных плат

Дефектом печатной платы называют любое обнаруженное несоответствие конструкции установленным требованиям нормативной документации. Дефекты подразделяются на два вида:

1. Видимые дефекты. Эти дефекты могут быть выявлены визуальным осмотром или в процессе проведения измерений. К ним относятся трещины, царапины, вмятины и сколы. Также сюда включаются нарушения пропорций диэлектрической основы, её скручивание или многократные изгибы. Подобные дефекты часто встречаются у моделей с поверхностным SMD монтажом и у алюминиевых печатных плат.

2. Скрытые дефекты. Эти дефекты возникают вследствие нарушения технологии производства или использования некачественного сырья. Обнаружить их можно только инструментальными методами или в процессе эксплуатации, что делает их особенно нежелательными. Многослойные платы наиболее подвержены таким дефектам.

Особое внимание следует уделять дефектам пайки печатных плат, так как они могут значительно ухудшить работу конечного устройства. Поэтому соблюдение стандартов и тщательный контроль качества являются необходимыми мерами для предотвращения подобных проблем.

Основные дефекты печатных плат

Рассмотрим наиболее распространенные дефекты ПП и их причины.

1. Дефекты трасс и контактных площадок

• Прерывания трасс. Возникают из-за некачественного травления или механических повреждений. Они приводят к обрыву электрической цепи, что делает невозможным функционирование устройства.

• Неравномерная ширина трасс. Может быть результатом неправильных параметров травления или недостаточной точности изготовления. Это приводит к изменению электрического сопротивления и ухудшению работы устройства.

• Отсутствие контактных площадок. Возникает при неправильном нанесении паяльной маски или ошибках в проектировании. Без контактных площадок невозможно надежное соединение компонентов с ПП.

2. Дефекты пайки

• Неправильное спаивание компонентов. Включает в себя холодную пайку, наличие пустот в пайке, и образование мостиков между выводами компонентов. Эти дефекты приводят к нестабильной работе или полному отказу устройства.

• Окисление паяных соединений. Может произойти из-за использования некачественных материалов или неправильных условий хранения и эксплуатации. Окисление снижает проводимость и вызывает коррозию.

• Перегрев компонентов при пайке. Возникает при неправильной настройке температурного режима. Это может привести к повреждению компонентов и ухудшению их характеристик.

3. Механические дефекты

• Изгибы и трещины. Возникают в результате неправильного обращения с платами или некачественного материала основы. Такие дефекты могут привести к разрыву трасс и разрушению паяных соединений.

• Деформации из-за теплового воздействия. Случаются при перегреве во время работы устройства или при неправильной пайке. Это может привести к нарушению геометрии платы и выходу из строя электронных компонентов.

4. Электрические дефекты

• Короткие замыкания. Могут быть вызваны наличием остаточных частиц металла, неправильным проектированием или ошибками при пайке. Короткие замыкания вызывают чрезмерное потребление тока и перегрев, что может привести к выходу из строя устройства.

• Прерывистые контакты. Возникают из-за некачественной пайки, использования неподходящих материалов или механических повреждений. Они приводят к нестабильной работе и периодическим отказам.

5. Дефекты покрытия

• Некачественное нанесение паяльной маски. Приводит к оголению медных проводников, что увеличивает риск коррозии и коротких замыканий.

• Неправильное нанесение защитных покрытий. Может вызвать неравномерное распределение защитного слоя, что ухудшает защиту от внешних воздействий и увеличивает риск механических повреждений.

Методы контроля качества печатных плат

1. Визуальный контроль

Визуальный осмотр – один из первых и наиболее простых методов контроля. Он позволяет выявить очевидные дефекты, такие как трещины, царапины, неправильное размещение компонентов, отсутствие или смещение контактных площадок.

• Ручной визуальный контроль. Проводится оператором, который с помощью увеличительного стекла или микроскопа осматривает поверхность ПП.

• Автоматический оптический контроль (AOI). Используется специализированное оборудование, которое с помощью высокоточных камер сканирует поверхность платы и сравнивает ее с эталонным изображением, выявляя любые отклонения.

2. Тестирование электрических характеристик

Электрическое тестирование позволяет проверить правильность электрических соединений на плате и выявить такие дефекты, как короткие замыкания, обрывы трасс, неправильные сопротивления и ёмкости.

• Ин-схемное тестирование (ICT). Выполняется с использованием специального оборудования, которое подключается к контрольным точкам платы и проводит измерения электрических параметров.

• Тестирование летающим зондом. Применяется для мелкосерийного производства и прототипов. Летающий зонд быстро перемещается по поверхности платы и измеряет электрические параметры в различных точках.

3. Рентгеновский контроль

Рентгеновская инспекция используется для выявления скрытых дефектов, таких как пустоты в пайке, внутренняя структура многослойных плат, отсутствие соединений внутри компонентов.

• Рентгеновская томография. Позволяет создать трёхмерное изображение внутренней структуры ПП, что особенно полезно для контроля качества многослойных плат и пайки BGA-компонентов.

• Двумерный рентгеновский контроль. Применяется для быстрого выявления дефектов в пайке и проверке расположения внутренних слоёв многослойных ПП.

4. Термографический контроль

Этот метод основан на анализе распределения тепла на поверхности ПП при её работе. Он позволяет выявить дефекты, связанные с перегревом компонентов, неправильным размещением теплоотводящих элементов и неравномерным распределением тепла.

• Инфракрасная термография. Используется для создания теплового изображения платы, которое позволяет обнаружить аномалии в распределении температуры.

• Тестирование под нагрузкой. Проводится при рабочей нагрузке, что позволяет выявить дефекты, проявляющиеся только при эксплуатации устройства.

5. Контроль пайки и монтажа компонентов

Для проверки качества пайки и правильности монтажа компонентов используются специализированные методы и оборудование.

• Спектроскопия. Применяется для анализа состава паяльных материалов и выявления примесей, которые могут ухудшить качество соединений.

• Проверка совместимости компонентов. Включает в себя проверку на совместимость материалов и соответствие компонентов проектной документации.

Методы контроля качества печатных плат играют решающую роль в обеспечении надежности и долговечности электронных устройств. Использование комплекса методов, таких как визуальный контроль, электрическое тестирование, рентгеновская инспекция, термографический контроль и проверка пайки, позволяет минимизировать количество дефектов и гарантировать высокое качество готовых изделий. Современные технологии контроля качества обеспечивают высокую точность и эффективность на всех этапах производства печатных плат.

Отправьте заявку сейчас, чтобы узнать точную цену.

Отправить заявку