Качество изготовления многослоек, обрыв дорожек на внутрених слоях многослойки Опции

[Aleksandr]

Есть 6-ти слойка со “стандартного” FR-4, которая прошла электроконтроль на заводе изготовителе. Завод изготовитель из соображений политкорректности называть не буду. Не равномерно в разных местах есть обрыв дорожек. Обрыв на разных многослойках в разных местах. Платы перед настройкой подвергаются термоциклированию от -40 до +60. Дорожки не слишком тонкие 0,254мм. Гуру, посоветуйте, на что надо обратить внимание для проверки. На температурный режим жала паяльника у монтажников, хотя монтажники профессионалы, паяют паяльными станциями. Может “дешевый” просроченный китайский стеклотекстолит на заводе изготовителе? Может, стоит заказать платы из стеклотекстолита с повышенной термостойкостью FR4 High Tg, FR5?

[bookd]

Я не гуру, но обрыв дорожек это дешевое производство и не HiTg текстолит. Удивляюсь, а чего сразу его не заказали. Ведь половина микросхем идет PB Free. И монтажники по любому греют платы так, что иначе как на HiTg их изготавливать.

[U880]

Не равномерно в разных местах есть обрыв дорожек.

а плату винтом повело ?

[Aleksandr]

а плату винтом повело ?

Нет, там все нормально. Просто перед тем, как занятся анализом, хотелось бы хотя бы знать на чем акцентировать внимание. Просто возникают, всякие мысли, насколько хорошо держится металлизация в отверстии многослойной платы, если при таких же параметрах на 2-х сторонней ПП все зашибись.

[grts]

На температурный режим жала паяльника у монтажников, хотя монтажники профессионалы, паяют паяльными станциями.

Знакомая картина.
У партнеров на сборочном производстве все хором тоже бросались на защиту монтажников.
Еще бы, по 20 лет стажа, ну разве можно, чтобы ... и т.д! Прямо все в один голос утверждали: платы - дерьмо, а монтажники - люди с золотыми руками и незапятнанной репутацией, даже активный флюс не используют!

Но, как только перевели бОльшую часть продукции на поверхностный монтаж - забыли про проблемы с металлизацией.

Ну, а в целом, хороший монтаж начинается с хорошей подготовки данного процесса:
1. Хранение плат до монтажа должно обеспечивать максимальную защиту от влаги.
В данной статье есть кое-что на тему абсорбированию влаги стеклотекстолитом из воздуха http://www.tech-e.ru/744.php раздел "Поглощение влаги и сушка печатных плат"
2. Обязательная сушка плат перед началом монтажа, и желательно монтировать подогретую плату, при этом пайка качественнее и протекание припоя через отверстия проходит быстрее. Если комплектация неполная, и вынуждены делать перерыв в процессе монтажа, то платы помещать в шкафы сухого хранения или перед возобновлением сборки снова сушить и греть.
Т.е., в некотором роде, воспроизвести режим печи в линиях поверхностного монтажа: нагрев-пайка-охлаждение

[bigor]

Тема достаточно стара, но по прежнему актуальна.
Для всех своих заказчиков, упорствующих при заказе многослоек на FR4 материалах, мы рекомендуем изучить это исследованные.
Особенно вопрос применения материалов FR4 в многослойных платах актуален при наличии мелких переходных отверстий.

[grts]

Для всех своих заказчиков, упорствующих при заказе многослоек на FR4 материалах, мы рекомендуем изучить это исследованные.

Шикарное исследование. Спасибо за информацию!
Мы тоже муссируем периодически данную тему с заказчиками, но с цифрами и грамотными выкладками на руках уже можно почувствовать себя спартанцами в битве при Фермопилах

[Aleksandr]

Спасибо большое за ответы, будем разбираться. Скорей всего будем сушить платы перед монтажом.

[bigor]

Задумайтесь над заменой “стандартного” FR-4 на FR4 High Tg.
Из опыта нашей компании - дешевле получается переплатить за более качественный материал, чем заниматься ремонтом убитых многослоек.
В особенности если на них стоит недешовая комплектация.

[Aleksandr]

Задумайтесь над заменой “стандартного” FR-4 на FR4 High Tg.
Из опыта нашей компании - дешевле получается переплатить за более качественный материал, чем заниматься ремонтом убитых многослоек.
В особенности если на них стоит недешовая комплектация.

Я над этим тоже думаю, но 2 платы уже пришли после соответствующего разговора между директорами. Попробуем их прозвонить, просушить, потом опять прозвонить, потом спаять и опять прозвонить и уже тогда по результатам прозвонки принимать решение о замене “стандартного” FR-4 на FR4 High Tg.

[bigor]

Я над этим тоже думаю, но 2 платы уже пришли после соответствующего разговора между директорами. Попробуем их прозвонить, просушить, потом опять прозвонить, потом спаять и опять прозвонить и уже тогда по результатам прозвонки принимать решение о замене “стандартного” FR-4 на FR4 High Tg.

2 платы - слишком малая выборка для составления какой-либо статистики по отказам.
Допустим, в этот раз обе смонтируются нормально, без обрывов. В следующий раз, спаяете еще две (так же само просушив их) - будут обрывы на обеих.
А примете решение на основе этих двух заказывать серию - запустите сотню плат, из них 15-20 будут с обрывами после пайки.
У нас был случай, когда заказчик начал монтировать серию из более чем 200 МПП, изготовленных на FR4 и остановился на 50 плате, поскольку из 50 смонтированных 15 имели обрывы переходных после монтажа. Сушка оставшихся плат улучшила ситуацию - количество брака снизилось в 2-3 раза, но обрывы остались.
Проблема на самом деле не столько во влажности плат, сколько в достаточно большом значении ТКР по оси Z обычного FR-4 материала, который только увеличивается при воздействии влаги.

[Tiro]

Товарищи, а что насчет 2-4 слоек, да еще с толстыми (35мкм) внутренними слоями и отверстиями 0,4? Тоже рвутся переходные?

[Aleksandr]

2 платы - слишком малая выборка для составления какой-либо статистики по отказам.
Допустим, в этот раз обе смонтируются нормально, без обрывов. В следующий раз, спаяете еще две (так же само просушив их) - будут обрывы на обеих.
А примете решение на основе этих двух заказывать серию - запустите сотню плат, из них 15-20 будут с обрывами после пайки.
У нас был случай, когда заказчик начал монтировать серию из более чем 200 МПП, изготовленных на FR4 и остановился на 50 плате, поскольку из 50 смонтированных 15 имели обрывы переходных после монтажа. Сушка оставшихся плат улучшила ситуацию - количество брака снизилось в 2-3 раза, но обрывы остались.
Проблема на самом деле не столько во влажности плат, сколько в достаточно большом значении ТКР по оси Z обычного FR-4 материала, который только увеличивается при воздействии влаги.

Я с Вами полностью согласен. Минимальная выборка по метрологии как нас учили в институте 3 экземпляра (чем больше, тем точнее). Но у нас уже 2 платы пришли и надо с чего-то начинать, нарабатывая статистику. Следующий момент, который я вынес из той статьи (спасибо, на мой взгляд, очень информативная статья) на которую вы дали ссылку, что в основном нарушение металлизации за счет различного ТКР идет в достаточно малого диаметра переходных отв. А у меня там сделаны переходные отв. диаметром 0.8 и площадка 1,5. И у нас небольшие партии, не более 10-12 в год пока. Но в голове я все равно держу FR-4 High Tg на случай того что покажут те «проверки» про которые я писал выше. Еще, хотелось бы узнать на сколько FR-4 High Tg дороже обычного FR-4, приблизительно, хотя бы порядок.

[bigor]

Товарищи, а что насчет 2-4 слоек, да еще с толстыми (35мкм) внутренними слоями и отверстиями 0,4? Тоже рвутся переходные?

Металлизация в канале переходного/монтажного отверстия подвергается разрушению в двух случаях:
1) некачественная выполнено осаждение меди в канале отверстия, недостаточная его толщина.
При этом малой пластичности меди недостаточно для того, что бы противостоять усилию со стороны расширяющейся при нагревании платы.
2) слишком высокие значения ТКР материала основы платы либо слишком большая температура пайки.
При этом пластичности меди даже при ее достаточном количестве и качестве не достаточно для того, что бы противостоять усилию со стороны чрезмерно расширяющейся при нагревании платы.

[Tiro]

2) слишком высокие значения ТКР материала основы платы либо слишком большая температура пайки.
При этом пластичности меди даже при ее достаточном количестве и качестве не достаточно для того, что бы противостоять усилию со стороны чрезмерно расширяющейся при нагревании платы.

Понятно. Будем переходить на High Tg независимо от норм разработки плат. Все равно все туда идут.

[bigor]

Следующий момент, который я вынес из той статьи (спасибо, на мой взгляд, очень информативная статья) на которую вы дали ссылку, что в основном нарушение металлизации за счет различного ТКР идет в достаточно малого диаметра переходных отв.

Совершенно верно.

А у меня там сделаны переходные отв. диаметром 0.8 и площадка 1,5.

Если это многослойка, то может быть еще одна причина - некачественная металлизация.
Как на рисунках ниже:


От подобного никак не застраховаться - это только заводской брак. Только выкручивать руки заводу или менять производителя.

Еще, хотелось бы узнать на сколько FR-4 High Tg дороже обычного FR-4, приблизительно, хотя бы порядок.

Все зависит от типа материала, его производителя, доступности этого материала для данного конкретного завода.
Вполне возможны варианты, когда брендовый (например от Изолы) материал группы FR-4 будет дороже недорогого китайского FR4 HiTg (причем сертифицированного и вполне качественного) применительно для китайского производства.
Например, в поднебесной есть заводы производящие ПП, которые являются дочками консорциумов, производящих полимеры и прочую химию, в том числе и для электронной промышленности. Для таких заводов характерно то, что у них стоимость материалов бренда, которому они принадлежат, значительно дешевле любых других.

В общем же, если не вникать в такие нюансы, можно принять что платы из FR4 HiTg приблизительно в 1,2...1,4 раза аналогичных из FR4.

[_4afc_]

Товарищи, а что насчет 2-4 слоек, да еще с толстыми (35мкм) внутренними слоями и отверстиями 0,4? Тоже рвутся переходные?

Двухслойки ни разу не рвались на FR4, даже с BGA RoHS.

6-слойки 35мк с отверстием 0.2 FR4 - брак 70%.
6-слойки 35мк с отверстием 0.2 FR4Hitg - брак 0%.

4 слоя FR4 - ждём результатов монтажа.

Кстати толщина слоёв не влияет на толщину металлизации отверстия.

[bigor]

Двухслойки ни разу не рвались на FR4, даже с BGA RoHS.

Скорее всего причина кроется в том, что для изготовления двухслоек (стандартной толщины - 1,6мм) применяется 7-8 листов препрега типа 7628.
А это препрег с плотным плетением, толстой нитью, малым процентным содержанием смолы.
Так как основную роль при тепловом расширении платы по оси Z (толщина) играет именно количество смолы и ее свойства, то платы, имеющие низкое содержание смол будут иметь самый малый прирост толщины при нагревании.
Для многослоек применяются и ядра из других типов препрегов и сами препреги между ядрами, как правило, имеют достаточно редкое плетение и большое процентное содержание смол. Поэтому и тепловое расширение многослоек по толщине выше, чем у ДПП из аналогичного материала.

Кстати толщина слоёв не влияет на толщину металлизации отверстия.

Если Вы имеете в виду - толщину платы, то да. До определенного момента толщина платы никак не сказывается на качестве металлизации отверстий.
Особенно если отверстия большого диаметра.

[Tiro]

Я правильно понимаю, что сейчас идет миграция по умолчанию на High Tg?

[bigor]

Если во главу угла не ставится максимальное удешевлении изделия - то да.

[_4afc_]

Если Вы имеете в виду - толщину платы, то да. До определенного момента толщина платы никак не сказывается на качестве металлизации отверстий. Особенно если отверстия большого диаметра.

Я хотел сказать, что металлизация внутри отверстия возникает в следствии пропускания через отверстие раствора.
И эта толщина не равна толщине базовой меди на слоях в 35мкм,70мкм и т.д., а скорее равна тем 25мкм на которые увеличивается толщина меди на внешних слоях при металлизации отверстий.

Я правильно понимаю, что сейчас идет миграция по умолчанию на High Tg?

Глядя на количество брака среди многослоек на своём столе - я бы сказал, что производители плат должны по дефолту всем принудительно ставить High Tg в виде материала для многослоек.
И позволять только очень опытным конструкторам, понимающим процессы происходящие с платой при пайке - позволять выбрать FR4 и то под их ответственность.

Лично для меня сейчас идёт миграция на High Tg уже при изготовлении макеток.
Поскольку гемор в самом начале тестирования новой микросхемы может привести к полному отказу от её дальнейшего использования или затягиванию проектирования. А МГТФом на слепыше уже не всё промакетируешь.

[bigor]

Я хотел сказать, что металлизация внутри отверстия возникает в следствии пропускания через отверстие раствора.
И эта толщина не равна толщине базовой меди на слоях в 35мкм,70мкм и т.д., а скорее равна тем 25мкм на которые увеличивается толщина меди на внешних слоях при металлизации отверстий.

Вы совершенно правы. Только не 25мкм, а не менее 20мкм - именно таковой является нормальная толщина стенки металлизации МПП, выполненных по 1-2 классах надежности согласно IPC-A-600. Не менее 25мкм - это для третьего класса, который не по умолчанию.

Глядя на количество брака среди многослоек на своём столе - я бы сказал, что производители плат должны по дефолту всем принудительно ставить High Tg в виде материала для многослоек.

Да мы только за. Но тогда это будет изменением тех. требований заказчика, что не всегда приемлемо.
Поэтому стараемся убедить заказчика в замене FR4 на High Tg всегда, где это целесообразно и чревато проблемами.

И позволять только очень опытным конструкторам, понимающим процессы происходящие с платой при пайке - позволять выбрать FR4 и то под их ответственность.

Золотые слова.

[pcb-ukraina]

Если это многослойка, то может быть еще одна причина - некачественная металлизация.
Как на рисунках ниже:


От подобного никак не застраховаться - это только заводской брак. Только выкручивать руки заводу или менять производителя.

А какая связь между первым, вторым и третьим снимками? Это одна и та же плата?? Это один и тот же процесс металлизации ??? Это выполнялось на одной и той же линии ???? А в особенности опишите для всех нас третий снимок - на каком оборудовании это снималось (хотя бы коэффициент увеличения) диаметры, ширины, толщины, какова причина брака?????