|
| |
|
Слаботочка Книги получить реальные данные для оценки влияния внутренней проводимости на параметры РЭА. Одновременно с помощью этой методики можно контролировать наличие дефектных зон в исходном материале. Как правило, в печатных платах металлизированные отверстия всегда связаны с проводниками. По своим конструктивным особенностям межпроводниковая емкость значительно больще, чем емкость между металлизированными отверстиями. Поэтому с достаточной для практики точностью можно пренебречь емкостными потерями в металлизированных отверстиях, ограничиваясь измерением величины внутренней проводимости. Измерения показывают, что при насыщении диэлектрика ПП влагой между контактами начинает резко уменьшаться сопротивление изоляции, причем встречаются участки, где при большем расстоянии между центрами металлизированных отверстий наблюдаются более низкие значения сопротивления. Это говорит о протекании внутри структуры материала электрохимических процессов. Зависимость внутренней составляющей сопротивления изоляции от расстояния между электродами не соответствует закону Ома, как при измерениях сопротивления диэлектрика в нормальных климатических условиях. В этом состоянии диэлектрик имеет несколько фаз (аморфную, кристаллическую, газовую и жидкую), его проводимость соответствует проводникам второго рода и связана с переносом вещества ионами и частично молионами в случае наличия в структуре крупных каналов влаги, замыкающих хотя бы отчасти электроды. Естественно, что все электрические соотношения в увлажненных печатных платах подчиняются законам Фарадея и зависят от концентрации ионов и их заряда, от вида и потенциала электрического поля и других условий. Диэлектрические потери зависят от полярности компонентов, электропроводности жидкой фазы, ионизации жидкостной и газовой прослоек. Количественно внутренняя составляющая сопротивления изоляции печатных тест-плат снижается под воздействием повышенной влажности на порядок меньший, чем при измерении поверх-, ностной составляющей при прочих равных условиях (при толщине материала, не превышающей расстояния между электродами), за исключением дефектных участков в исходных материалах. При подобного рода испытаниях наблюдаются иногда локальные зоны явно дефектного материала, внешне себя не обнаруживающие никакими признаками, но характеризующиеся низкими значениями сопротивления или коротким замыканием при увлажнении. Такого рода дефекты могут быть в листах фольгированного гетинакса и стеклотекстолита. Причинами этих дефектов, видимо, являются или посторонние примеси в связующем, или разложение связующего, вызванное нарушением технологии приготовления и полимеризации, или же использованием некондиционных компонентов. 36 . При оценке объемных составляющих диэлектрических харак теристик плат методы измерения соответствуют методам исследования любых твердых диэлектриков (рис. 6,6). Специфика заключается лишь только в том, что электроды получают вытравливанием в заготовках из фольгированных диэлектриков. Это позволяет наряду с количественной оценкой качества диэлектрика учесть влияние клеевой прослойки и, хотя бы отчасти, техноло-лии обработки материала при изготовлении плат (травление и связанные с ним операции). Одной из причин нарушения нормальной работы ПП является пробой между ее токопроводящими элементами. Пробой может происходить по трещинам или расслоениям диэлектрика, где накапливаются загрязнеаия продуктами химической обработки. Если такие дефекты расположены в узких каналах, они могут не приводить к существенному снижению сопротивления изоляции и выявляются только при испытании на электрическую прочность. При контроле электрической прочности различают пробой сквозь толщу изоляции и поверхностный разряд или перекрытие изоляции. Иногда наблюдается пробой вдоль слоев подложки. Низкие рабочие напряжения, на которых, как правило, эксплуатируются ПП, недостаточны для развития пробоя по объему диэлектрика, поэтому чаще всего электрический пробой связан с поверхностным перекрытием. Это явление возникает в результате увеличения относительной влажности воздуха вблизи поверхности платы, из-за неоднородности поверхностного сопротивления ПП и их покрытий, образования поверхностных трещин на плате и покрытии и уменьшения давления окружающей атмосферы. Значение пробивного напряжения поверхностного перекрытия зависит от частоты рабочего напряжения. При невысоких частотах амплитудное значение пробивного напряжения близко к значениям пробивного напряжения при постоянном токе. При повышении частоты значение пробивного напряжения падает и минимально-при частоте 5-10 Гц, а в дальнейшем вновь возрастает. Разрядное напряжение воздуха и других газов в однородном поле является функцией произведения давления газа на изоляционное расстояние (закон Пашена). С уменьшением атмосферного давления значение напряжения поверхностного "P??.c уменьшается и становится минимальным при давлении 6,ЬЬ5Х X 102-9,331-102 Па (5-7 мм рт. ст.), а затем снова возрастает Повышенная температура окружающей среды снижает значение напряжения поверхностного перекрытия ПП при атмосферного давления от 1013-102 до 3,999-102 Па (от /ьи до 3 мм рт. ст.). При понижении температуры пробивное напряжение возрастает. аигпр Разряд до поверхности твердых диэлектриков, в ™м числе ПП, происходит при напряжениях, в 3 раза меньших "Р™ напряжения воздушного промежутка. Это снижение вызывается нес5днородностью электрического поля на границе раздела твер- дого диэлектрика и воздуха. Повышение относительной влажности воздуха свыше 50% сопровождается резким снижением и большим разбросом значений напряжения пробоя. ГЛАВА ВТОРАЯ ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ и ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ВЛАГОСТОЙКОСТЬ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ 2.1. Влияние конструктивных факторов на влагостойкость печатных плат В настоящее время продолжает развиваться тенденция микроминиатюризации радиоэлектронных устройств. Поэтому для уменьшения размеров ПП расстояния между проводниками и монтажными отверстиями должны быть по возможности минимальными. Однако получение минимальных расстояний зависит от ряда факторов, основными из которых являются следующие: специфичность функций электронного устройства, допустимое рабочее напряжение, допустимое значение паразитных емкостей и проводимостей монтажа, условия эксплуатации аппаратуры, конструктивные и технологические возможности, экономические со-ебражеиия. Для повышения влагостойкости необходимо стремиться уменьшать ширину и протяженность печатных проводников и максимально возможно увеличивать расстояния между проводниками и контактными площадками. Перечисленные факторы вступают в противоречие с тенденцией уменьшения габаритов ПП и конструктивное решение в каждом конкретном случае определяется поиском оптимального варианта, удовлетворяющего прежде всего требованиям стабильности выходных параметров РЭА в предполагаемых климатических условиях эксплуатации. Как было показано в § 1.4, печатные платы являются нестабильными элементами схем с низкими диэлектрическими характеристиками, изменяющимися в широких пределах при воздействии климатических факторов и особенно в условиях влажной среды. Влияние технологии изготовления на влагостойкость печатных плат прежде всего определяется обеспечением химической чистоты диэлектрика и сохранением исходных диэлектрических характеристик подложки в процессе обработки. Известно большое количество способов изготовления ПП, и каждый из них оказывает различное влияние на влагостойкость. Выбор того или иного способа предопределяется конструктивными особенностями узлов и аппаратуры в целом,, их назначением, условиями эксплуатации и экономической целесообразностью. . 38 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [11] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 |