Слаботочка Книги замыкание в аппаратуре, работающей в условиях сильных вибраций. Температурная деструкция, проявляющаяся в старении диэлектриков, вызывает также дефекты, связанные с различным тепловым расщирением металлов и диэлектрика. Воздействие температуры при пайке и лужении на влажный диэлектрик приводит к образованию расслоений, отдельных вздутий, к отклонению фольги и разрыву проводников. В момент пайки плат с металлизированными отверстиями нередко наблюдаются «взрывы» вследствие парообразования жидкости, скрытой металлизированным слоем. При малых количествах влаги в диэлектрике в структуре паек наблюдаются газовые раковины, не-пропаи (рис. 18), поэтому перед пайкой печатные платы необходимо тщательно просушивать и не допускать их увлажнения в процессе хранения и сборки. Все структурные нарушения создают потенциальную возможность концентрации химических загрязнений и являются центрами дальнейших механических разрушений. Сами химические загрязнения способствуют сорбированию влаги и зачастую являются питательной срой для микроорганизмов. Эти факторы способствуют возникновению отказов аппаратуры и снижают надежность эксплуатации в более жестких климатических условиях. 2.3. Аналитическая оценка влияния технологических факторов на влагостойкость и выходные параметры радиотехнических устройств Как было показано выше, основным конструктивным элементом, который в наибольшей мере влияет на выходные параметры аппаратуры в условиях влажной среды, является печатная плата. Для аналитической оценки степени влияния ПП на выходные параметры рассмотрим участок платы. В общем случае проводимость участка можно выразить эквивалентной схемой (рис. 10,6). При рациональной топологии рисунка ПП индуктивность проводников ничтожно мала и ею можно пренебречь. Если привести проводимости участка к параллельной схеме замещения, эквивалентная схема упростится и полная проводимость составит: Gnn = G,g-fX2c, (21) где Gj; g - эквивалентная активная проводимость; Хс - эквивалентная реактивная (емкостная) проводимость. На основе теории диэлектриков при наличии всех видов проводимости активная составляющая определится как Gx& = G, + G+Gi = - + +f, (22) bps hp silpi где a - длина проводников; b - зазор между проводниками или контактными площадками; S - площадь перекрытия проводников, расположенных на противоположных сторонах ПП; Л - толщина ПП; iSoTB - боковая поверхность отверстия под металлизацию- / - расстояние между центрами отверстий; ,р,; ,р; - удельное поверхностное, объемное и внутреннее сопротивления диэлектрика ,1 соответственно. На одной ПП применение различных диаметров отверстий ограничено до трех. Практически на плате используется преобладающее количество отверстий одного диаметра с зенковкой под углом 70°. Поэтому с достаточной для практики точностью боковую поверхность отверстия под металлизацию можно определить по формуле SoTB = я [diЛ+0,714 (23), где di - номинальный диаметр отверстий, преобладающих на ПП;. da - номинальный диаметр зенковки. Известно, что в условиях повышенной влажности на величину полной проводимости влияет не только топология рисунка схемы» но и целостность структуры диэлектрика подложки, способ технологической обработки и качество выполнения основных операций. Поэтому результаты расчета активной составляющей проводимости в условиях повышенной влажности по формуле (22) не соответствуют экспериментальным данным. Нарушение структурной целостности диэлектрика, наличие производственных дефектов и внесение в материал подложки хи-- мических загрязнений в процессе технологической обработки ПП резко снижают изоляционные характеристики и создают потенциальную возможность насыщения диэлектрика влагой. Существующие технологические процессы не гарантируют сплошной металлизации внутри отверстий, и нормативно-технической документацией допускается часть металлизированных отверстий с дефектами. Для количественной оценки качества металлизации отверстий введем коэффициент k = -. где k - коэффициент качества металлизации; 5м.д - суммарная поверхность дефектов металлизации; Sm - суммарная поверхность под металлизацию. Степень изменения структуры исходного материала в зависимости от конструктивных особенностей и качественного уровня технологической обработки характеризуется коэффициентом це--лостности структуры jog S6 + Suk (24) где 5б -суммарная торцевая поверхность диэлектрика; 5общ - полная вскрытая торцевая поверхность диэлектрика; / -- площадь поверхности ПП. Если учесть количество дефектных отверстий в ПП и качество их металлизации, то получим: Ф ={Si+S + Ss +У Nkin[dih +0,7U{d- лт (25) где Si - площадь вскрытой поверхности по периметру ПП с учетом «вырезов»; Ss - площадь вскрытой поверхности крепежных отверстий; S3 - площадь вскрытой поверхности монтажных неме-таллизированных отверстий и «окон»; у - количество дефектных отверстий Б ПП; N - количество металлизированных отверстий; ki - коэффициент качества одного металлизированного отверстия. В условиях влажной среды с учетом влияния технологической обработки, вносящей химические загрязнения в диэлектрик подложки, удельные значения поверхностного, объемного и внутреннего сопротивлений будут иметь другие значения, отличные от исходного материала. Обозначим эти величины через psB, Рв, Ргв соответственно. Тогда суммарная активная составляющая проводимости участка ПП в условиях влажной среды в общем случае примет вид: № ft-Ь 0,714 (rf3-rf,n {l+k{) (26) hpB I PiB Экспериментально установлено, что сопротивление изоляции ПП, не имеющих влагозащитного покрытия, в условиях, повышенной влажности при установившемся технологическом процессе изготовления распределяется по логарифмически нормальному закону. В общем виде плотность распределения каждой из составляющих проводимости и основные статистические характеристики (математическое ожидание и дисперсия) описываются выражениями (27), (28), (30). - exp IZj-lgAj + mi (27) Первый начальный момент (математическое ожидание) случайной величины Zi mi{zj) = exp \gAj - mi 2aa Iga e Второй начальный момент случайной величины Zj \,As~„(lg) 2a2 lg2 e 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 |
|