Просмотр печатной платы

Когда говорят ?просмотр печатной платы?, многие представляют себе просто визуальный осмотр готовой платы под лупой. Это, конечно, часть процесса, но лишь малая. На самом деле, это целая цепочка действий — от анализа Gerber-файлов и сверки с конструкторской документацией до физической проверки первого образца и серийных партий. Частая ошибка новичков — пренебречь этапом предпроизводственного просмотра печатной платы в CAM-станции, сфокусировавшись только на ?железе?. А потом оказывается, что дорожки к BGA-корпусу слишком тонкие для выбранной технологии или маска не закрыла все нужные площадки. Упущения на этом этапе стоят дорого — как времени, так и денег.

От файлов к реальности: предпроизводственный анализ

Вот сидишь, бывало, с набором Gerber-ов и файлом сверловки. Заказчик уверяет, что всё проверил. Но опыт подсказывает: доверяй, но проверяй. Загружаешь файлы в программу для просмотра печатной платы — ту же CAM350 или GC-Prevue. Первым делом — проверка целостности данных: все ли слои загрузились, совпадает ли нумерация, нет ли разрывов контуров. Потом — анализ технологических норм. У нас, допустим, был случай с платой для промышленного контроллера. В файлах всё выглядело прилично, но при автоматической проверке зазоров вылезла проблема: между двумя сигнальными дорожками на внутреннем слое зазор был 0.075 мм при технологическом минимуме 0.1 мм у выбранного производителя. Если бы пропустили — гарантированный межслойный пробой при повышенной влажности.

Именно на этом этапе полезно взаимодействовать с такими интеграторами, как ООО ?Сиань Циюнь Чжисюнь Электронные Технологии?. Их сайт apexpcb-cn.ru часто становится отправной точкой для обсуждения технологических возможностей. Они не просто фабрика, а именно технологический партнёр, который может на этапе CAM-анализа предложить альтернативу: например, если видит, что дизайн ?на грани?, может посоветовать другую последовательность ламинации или материал с лучшими диэлектрическими свойствами. Это не реклама, а констатация факта — когда цепочка поставок включает несколько специализированных предприятий, как у них, глубина экспертизы по разным технологиям обычно выше.

Особое внимание — маске и шелкографии. Автоматика не всегда идеально определяет, перекрывает ли паяльная маска контактные площадки для пайки. Бывает, что из-за погрешности экспонирования маска ?наползает? на площадку, уменьшая её эффективную площадь. При ручном просмотре печатной платы в слое маски это можно заметить и откорректировать до отправки в производство. Мелочь? Не скажите. Для компонентов с мелким шагом, вроде QFN, это может привести к непайке или, что хуже, к образованию перемычек.

Первые образцы: когда теория встречается с практикой

Получил первые образцы — вот где начинается самый интересный и нервный просмотр печатной платы. Беру плату в руки, под хорошим светом, с лупой или микроскопом. Первое впечатление — общее качество: ровность краев, чистота поверхности, отсутствие видимых сколов. Потом начинается детальный осмотр. Смотрю паяльную маску: равномерность нанесения, отсутствие пузырей, отслоений. Особенно тщательно — в узких местах между ножками микросхем.

Потом переходные отверстия. Здесь часто таятся сюрпризы. В идеале отверстие должно быть полностью заполнено или покрыто металлом, без впадин или разрывов. На одной из плат для тестового оборудования я столкнулся с тем, что в нескольких отверстиях, ведущих к внутреннему земляному полигону, было плохое покрытие. При пайке волной припоя он через эти дефекты затекал внутрь, чуть не закоротив целый слой. Причина, как выяснилось потом, была в недостаточной подготовке отверстия перед металлизацией на конкретном производстве. Теперь для ответственных узлов всегда прошу у фабрики отчёт о металлографии сечения — это единственный способ на 100% убедиться в качестве.

Шелкография. Казалось бы, что тут смотреть? Но нечёткая или смещённая маркировка — это индикатор общего уровня контроля на производстве. Если с шелкографией косяк, высока вероятность, что и с более важными параметрами могли сэкономить. Кроме того, неправильно нанесённая позиционная обозначение компонента (скажем, для диода или разъёма) может привести к ошибке монтажа на следующем этапе.

Метрология и инструменты: не всё можно увидеть глазом

Визуальный осмотр — это хорошо, но недостаточно. Для полного просмотра печатной платы нужен инструмент. Штангенциркуль или микрометр — для проверки толщины платы, толщины меди. Особенно важно для плат, которые должны встать в плотный разъём или корпус. Разница в 0.1 мм может стать критичной.

Микроскоп, желательно стереоскопический, с увеличением от 10x до 50x — незаменим для проверки качества травления, состояния краёв дорожек, паяльной маски. Современные цифровые микроскопы с выводом на экран — вообще спасение для глаз и для документирования дефектов. Иногда полезно сделать фото проблемного места и сразу отправить поставщику для разбирательств.

Но самый главный инструмент после глаз — это, как ни странно, паяльник с тонким жалом и хороший флюс. Пробная пайка на тестовую площадку показывает, как ведёт себя покрытие (HASL, иммерсионное золото, OSP). Бывало, что при визуально идеальном иммерсионном покрытии припой растекался плохо, оказывался пористым. Это говорило о возможных проблемах с подложкой никеля или о загрязнениях поверхности. Такие вещи в отчётах о качестве фабрики часто не отражаются, их можно выявить только своим экспериментом.

Типичные дефекты и их интерпретация

За годы накопилась целая коллекция ?косяков?. Некоторые безобидны, другие — красные флаги. Например, мелкие царапины на маске. Если они не оголяют медь и не находятся в зоне высокого напряжения — часто можно принять. А вот расслоение (delamination) по краю платы или вокруг отверстия — это уже брак. Говорит о плохой подготовке материала или нарушении режимов прессования.

Перекос отверстий относительно контактных площадок. На многослойных платах это может привести к тому, что отверстие соединяется не со всем полигоном, а лишь с его краем, ухудшая токопроводящие свойства и механическую прочность. Такой дефект часто следствие неточного сверления или смещения слоёв при сборке пакета.

И, конечно, ?волосность? меди (copper whiskers) — тонкие усы меди, торчащие с края дорожки. Это потенциальный источник коротких замыканий, особенно в условиях высокой влажности и напряжения. Причина — обычно неидеальное травление, оставшиеся микрочастицы меди. При просмотре печатной платы под углом и с боковым освещением их иногда можно заметить.

Интеграция в процесс: не контроль ради контроля

Весь этот просмотр печатной платы не должен быть обособленной активностью. Это звено в цепочке. Результаты осмотра первых образцов должны напрямую влиять на корректировку файлов для серии или на выбор другого подрядчика. Здесь и проявляется ценность партнёров с полным циклом компетенций.

Взять ту же группу компаний ООО ?Сиань Циюнь Чжисюнь Электронные Технологии?. Их модель, описанная на apexpcb-cn.ru, с управлением несколькими предприятиями в цепочке, как раз позволяет замкнуть эту петлю качества. Проблема, найденная при просмотре платы на этапе приемки, может быть оперативно проанализирована с инженерами именно того завода, где её изготовили, и решение внедрено в процесс до запуска тиража. Это не абстрактное ?улучшим?, а конкретная работа с конкретным техпроцессом.

В конечном счёте, смысл всего этого скрупулёзного разглядывания — не в том, чтобы найти виноватого, а в том, чтобы следующий запуск прошёл гладко. Чтобы плата не только соответствовала чертежу, но и была технологичной, надёжной и воспроизводимой в серии. Это и есть профессиональный просмотр печатной платы — не формальность, а критически важный этап инжиниринга. Без него вся работа над схемой и разводкой может пойти насмарку из-за мелочи, которую можно было бы заметить и исправить ещё на берегу.