Skryté vady desek plošných spojů – část 2

V dnešním článku se zaměřím na již skutečně skryté vady desek plošných spojů na rozdíl od předchozího článku věnovanému převážně povrchovým vadám. Nejčastější skryté vady na deskách plošných spojů jsou v oblasti prokovení otvorů, nesprávném napojení prokovů na vnitřní vrstvy a delaminaci. Každá z těchto vad může způsobit v konečném důsledku totální selhání již při zpracování desek nebo po nějaké době provozu výrobku. Nebudu zde rozebírat příčiny těchto chyb, ale spíše Vám ukáži chyby samotné. Všeobecně se ale dá říci, že vše je způsobeno technologickou nekázní při samotné výrobě, výjimečně také volbou nevhodných základních materiálů pro výrobu s ohledem na konečné použití desek.

Obr. 1 Metalografický výbrus prokoveného otvoru

Obr. 2 Detail metalografického výbrusu

Mimo obr. 1 a 2 jsou všechny ostatní obrázky z metalografických výbrusů, které jsme provedli výhradně na deskách vyrobených na dálném východě. Podle dodavatele měly tyto desky splňovat veškeré evropské normy a standardy včetně elektrického testu a garance tloušťky pokovení v otvorech, což také „prokazovala“ spolu dodaná dokumentace, včetně metalografických výbrusů.

Jak to má správně vypadat

Na začátku Vám pro porovnání na obr. 1 a detailu obr. 2 ukáži metalografický výbrus prokoveného otvoru z naší výroby, který zobrazuje velmi dobré samotné prokovení, dostatečnou a rovnoměrnou tloušťku mědi v celé délce otvoru a napojení na okolní měď ve vnitřních vrstvách včetně kvalitního vrtání. Takto nějak by to asi mělo správně vypadat.

Vady v oblasti prokovení otvorů

Relativně méně nebezpečné jsou překvapivě velmi špatně provedené prokovené otvory. Na tuto chybu se dá přijít již při vstupní kontrole případně po samotném osazení a deska se poté nedostane do samotného výrobku. Způsobí to jistě nemalé finanční a časové problémy, ale předejde se pozdějším reklamacím. Ukázky těchto chyb jsou na obr. 3 a 4.

Obr. 3 a 4 Zcela špatné prokovení otvorů

Obr. 5 Chybná technologie prokovení

Obr. 6 Hrubé vrtání, nedostatečné pokovení

Obr. 7 Kombinace hrubého vrtání a slabého pokovení

Podstatně nebezpečnější a hůře odhalitelné jsou chyby způsobené již při vrtání otvorů nebo jejich čistění (dochází k vytrhávání vláken základního materiálu). Toto již ani sebelepší prokovení nezachrání (obr. 6). Podobně nebezpečná je i nedostatečná tloušťka samotné vyloučené mědi v otvoru. Tyto dvě chyby nebo jejich kombinace (obr. 5 a 7) se nejčastěji projeví až po nějaké době provozu a i poté jsou těžko odhalitelné. V zúžených místech prokovení dochází k praskání mědi (Barrel Crack) a tím pádem k přerušení vedení. Další velice nebezpečnou vadou je nedostatečné napojení vyloučené mědi v otvoru na vnitřní vrstvy vlivem chybné technologie (obr. 8, a 9). Důsledkem mohou být opět praskliny a přerušení vedení do vnitřních vrstev. Další praskliny (obr. 10) mohou vznikat opět v napojení prokovení v otvoru a vnitřní vrstvy, přestože se na první pohled zdá vše v pořádku. Toto může způsobit buď nesprávná volba základního materiálu (vysoká roztažnost v ose Z) nebo nedodržení technologických předpisů při výrobě desek (nečistota).

Obr. 8 a 9 Nedostatečné napojení mědi v otvoru na vnitřní vrstvy

Obr. 10 Praskliny v napojení mědi v otvoru na vnitřní vrstvy

Delaminace

Delaminace mezi základním materiálem a prepregem (vznikne dutina obsahující vlhkost obr. 11) může v konečném důsledku způsobit při tepelném zpracování desek separaci vrstev a tím pádem i roztrhání prokovů. Pokud se delaminace vytvoří blízko otvoru, tak to také může dopadnout jako na obr. 12. Zde došlo mimo jiné také k částečnému vykovení dutiny mědí v důsledku zatékání chemie během výroby. Na posledním obr. 13 je ukázka, jak také může vypadat „prokovený“ otvor, toto nechám bez komentáře.

Obr. 11 Delaminace mezi základním materiálem a prepregem

Obr. 12 Delaminace poblíž otvoru

Obr. 13 Ukázka také „možného“ prokovení otvoru

Jak jsem psal již minule, tímto článkem jsem rozhodně nechtěl nikoho odradit od honby za nižší cenou desek. Ve svém příspěvku jsem chtěl poukázat na možné problémy a naznačit, na co si dávat při kontrole desek pozor a na co se zaměřit případně ukázat, že cesta k nižší ceně může vést i přes partnera, který má v této oblasti značné zkušenosti, zázemí a prostředky. Další částí k tomuto tématu bude příště pokračovat paní Dana Hanusová a můžeme se těšit mimo jiné také na obrázky pořízené pomocí rentgenu.