Практические рекомендации по повышению надежности печатных плат

Высокая надежность печатных плат определяется не только тестированием после производства.

По нашему опыту, долговременная надежность в значительной степени зависит от выбора материалов, конструкции пакета компонентов, сложности изготовления и стабильности процесса.

Основываясь на более чем 25-летнем опыте производства печатных плат, мы рекомендуем учитывать следующие моменты:

Высоконадежная печатная плата

---

1. Выберите правильный материал для печатной платы — MTG часто обеспечивает наилучший баланс.

Для применений с высокой надежностью выбор материалов является одним из важнейших факторов.

Стандартные материалы с высокой температурой стеклования (Tg) экономически выгодны, но для снижения стоимости некоторые материалы могут содержать более высокий процент неорганических наполнителей.

Избыточное содержание наполнителя может:

• Повышение хрупкости печатных плат
• Уменьшите растекание смолы во время ламинирования.
• Влияние на заполнение смолой промежутков между стекловолоконными тканями.
• Повышение риска возникновения дефектов межсоединений (ДМСО)

Материалы с высокой температурой стеклования (Tg) обеспечивают превосходные тепловые характеристики, но обычно имеют более высокую стоимость.

Во многих автомобильных печатных платах материалы со средней температурой стеклования (MTG) широко используются, поскольку они обеспечивают хороший баланс между надежностью и стоимостью.

Выбор оптимального материала зависит от:

• Рабочая Температура
• Требования к термоциклированию
• Срок службы продукта
• Целевая стоимость

---

2. По возможности избегайте чрезмерной толщины доски.

Более толстая печатная плата не всегда означает большую надежность.

Когда позволяют требования к импедансу и механическим характеристикам, предпочтение часто отдается более тонким платам.

Для множества применений:

Толщина 1.6 мм или меньше — это практичный и надежный вариант.

Избыточная толщина может привести к увеличению:

• Тепловая нагрузка
• Трудности ламинирования
• Сложность изготовления

---

3. Старайтесь максимально упростить подсчет слоев.

Большее количество слоев не всегда означает лучшую надежность.

Когда это позволяет конструкция:

• Односторонняя печатная плата
• Двусторонняя печатная плата
• 4-х слойная печатная плата

Как правило, их проще производить и контролировать.

По мере увеличения количества слоев:

• Требуется больше циклов ламинирования.
• Производственные переменные увеличиваются
• Управление технологическим процессом становится все более сложной задачей.

При крупносерийном производстве даже небольшие отклонения в технологическом процессе могут создавать риски для надежности.

Более простая структура печатной платы зачастую является более стабильной.

---

4. Выберите тип обработки поверхности в соответствии с требованиями применения.

Выбор типа обработки поверхности должен соответствовать требованиям к компоненту.

HASL

Рекомендуется в следующих случаях:

• Отсутствуют компоненты с малым шагом выводов.
• Не подходит для маленьких подушечек
• Стандартные требования к поверхностному монтажу

HASL — это зрелое и стабильное покрытие.

ENIG

Рекомендуется в следующих случаях:

• Используются компоненты с малым шагом
• Требуются корпуса BGA/QFN.
• Требования к плоской поверхности существуют.

Для применения в системах ENIG мы рекомендуем указывать:

Минимальная толщина золотого покрытия 2 мкм.

Как HASL, так и ENIG являются широко зарекомендовавшими себя и надежными материалами для обработки поверхностей при надлежащем контроле.

---

5. Обеспечьте достаточное расстояние между электродами для снижения риска имплантации кардиовертера-дефибриллятора (ИКД).

Конструкция печатной платы напрямую влияет на надежность производства.

По возможности:

Расстояние между контактными площадками не должно превышать 0.4 мм.

Недостаточное расстояние может привести к увеличению:

• Риск дефицита смолы
• Проблемы ламинирования
• Возможность дефекта межсоединения (ДМСО)

Надежность печатной платы начинается с ее качественного проектирования.

---

6. Избегайте индекса человеческого развития, если это действительно не необходимо.

Технология HDI обеспечивает превосходные возможности маршрутизации.

Однако лазерная микроотверстия создают дополнительные производственные сложности по сравнению с традиционными сквозными отверстиями.

Когда обычная структура с выводами для сквозного монтажа может удовлетворить электрическим требованиям:

Для обеспечения долгосрочной надежности часто предпочтительнее использовать более простую конструкцию с выводами для сквозного монтажа.

Индекс человеческого развития (HDI) следует выбирать при необходимости в следующих случаях:

• Плотность компонентов
• миниатюризация
• Требования к целостности сигнала

Не просто потому, что это более совершенная технология.

---

7. Обеспечьте достаточную толщину медного покрытия в сквозных отверстиях.

Надежность переходных отверстий в значительной степени зависит от толщины медного слоя внутри стенки отверстия.

Хотя требования IPC класса 2 определяют минимальные критерии приемлемости, увеличение толщины медного слоя в отверстиях может значительно повысить запас надежности.

Для приложений с высокой надежностью мы рекомендуем:

Толщина медного слоя в отверстии ≥25 мкм

Более толстое медное покрытие снижает риск:

• Трещины, возникающие при термическом циклировании
• Трещины в стволе
• В результате усталостных разрушений

---

Заключение

Высоконадежное производство печатных плат не достигается с помощью одного единственного процесса.

Это происходит в результате сочетания следующих факторов:

• Правильный выбор материала
• Надежная конструкция для штабелирования
• Контролируемые производственные процессы
• Соответствующая отделка поверхности
• Разумная сложность

Во многих случаях более простая и хорошо продуманная структура печатной платы может обеспечить лучшую долговременную надежность, чем излишне сложная конструкция.