设备,主要用于地面和一般军用设备。要求印制电路板组装后有完整的功能,一定的工作寿命和可靠性,允许有一些不影响电气和机械性能的外观缺陷;
2级:专用军用电子设备,主要用于军用通信设备、复杂的军用电子设备等。要求印制电路板组装后有完整的功能,较长的工作寿命及较高的可靠性,允许有不影响使用性能的轻微外观缺陷;
3级:高可靠军用电子设备,主要用于车载、机载、舰载、航天等军用电子设备。要求印制电路板组装后有完整的功能、长的工作寿命、连续工作和高的可靠性,在使用中不允许发生任何故障。
1.印制电路板应符合设计文件和工艺文件要求,根据印制板结构确定基材的覆铜箔面数(单面、双面或多层板),并与组装过程中选用的元器件、工艺材料的特性相兼容。
1)基板面应平整、边缘整齐、图形不失真;不应有碎裂、毛刺、起泡和分层 ;
焊接前通孔插装PCB的弓曲和扭曲应不大于1%,表面安装用PCB的弓曲和翘曲一般应不大于 0.75%,窄间距应不大于 0.5%。
5.工艺基准孔、识别标志及焊区的安装位置精度应符合组装工艺要求,标志表面平整、无沾污、亮度均匀,相对背景有较高的反差。
1)军用PCB 表面涂(镀)覆层应采用热风整平工艺或电镀镍金工艺,不应使用化学镀镍金工艺;PCB 表面涂(镀)覆层应在PCB 装配图上注明。
2)PCB 焊盘及金属化通孔可焊性保护层应采用含铅量≥3%的铅锡合金焊料;表面安装焊盘采用锡铅合金为可焊性保护层,锡铅合金层厚度应不小于 2.8μm~8μm。对于 3 级印制电路板和高密度PCB 建议使用电镀镍金(Ni/Au)为可焊性保护层。Ni层为 5μm~7μm,Au层为 0.05μm~0.15μm。
3)阻焊膜的涂覆按 GJB362B的 3.5.1.8执行。固化的阻焊膜的最小厚度按GJB4057的规定,2级板为 10μm,3级板为 18μm;
4)需要安装(螺装或焊接)屏蔽盒的印制表面涂覆铅锡焊料时,应尽量减少铅锡焊料涂覆面积,或按进行阻焊膜与镀锡层交叉的网格方式设计大面积接地面。
按QJ832A 规定的试验后,焊料应润湿到孔顶部周围的焊盘(连接盘) 上。在焊接温度为 232℃~237℃,焊接时间为 3s 的条件下,金属镀层应对焊料呈湿润状态,必须完全润湿孔壁,不应有不润湿或露基底金属的现象。 可不完全填满孔,但焊料相对于孔壁的接触角应小于90º。
根据规定的焊接温度、焊接时间和附着在导体上焊料层的外观,表面可焊性要求按表 4 规定。
1.印制电路板在温度 287℃±6℃的熔融焊料中浸焊 10s~11s 后,不应出现分层、起泡或破坏,表层印制导线对基板的抗剥强度应符合抗剥强度的要求,阻焊层不出现起皱、脱落等现象。在实际焊接过程中,印制电路板元器件和导线℃,再流焊焊接温度为235℃±5℃;按上述规定执行时,如印制电路板出现分层、起泡、或破坏,或阻焊层不出现出现起皱、脱落等现象则是印制电路板的耐热性(热应力)不符合要求。
1.在正常条件下厚度 35μm以上的FR4基板表层印制导线对基板的抗剥强度应不小于 1.4N/mm;厚度为 18μm的FR4基板表层印制导线对基板所承受的最小剥离强度应不小于 1.1N/mm;在经受 2)规定的试验条件后, FR4 基板多层印制电路板表层印制导线对基板的抗剥强度应不小于1.2N/mm。
2)在下列条件下连续依此放置后,FR4基板表层的印制导线对基板的抗剥强度应不小于 1.2N/mm。温度-65±2℃下放置 6h;温度 125±2℃下放置 16h;在交变湿热条件下放置 48h。10.PCB 基材选用设计时应根据PCB 的使用条件和机械、电气性能要求选择基材:
2)选择时还应考虑到电气性能要求、Tg和CTE、平整度等因素及孔金属化的能力;
3)除设计另有规定外,印制板所用的基材为阻燃型环氧树脂纺织玻璃布基材(FR- 4)
有铅元器件和无铅元器件混装PCB 基板材料主要根据电子产品的性能指标、使用环境、焊接温度来选择。
4)使用环境温度较高或挠性电路板采用聚酰亚胺玻璃纤维基板;5)对于散热要求高的高可靠电路板采用金属基板;
应选择可焊性符合GJB362B 要求的印制电路板表面镀层,同时应考虑成本、储存条件等因素。高可靠军用电子设备推荐采用Pb-Sn 热风整平(HASL)镀层。
如果产品对于焊盘的平整度有较高的要求,推荐采用电镀 Ni/Au 镀层。高密度组装建议采用电镀 Ni/Au 镀层,备选Pb-Sn 热风整平(HASL)镀(涂)层。
有些军品PCB表面镀层的设计中为了满足两次回流焊的需求,避免二次回流焊时,第一次焊接的元器件掉件,采用“温度阶梯焊”工艺,即 PCB 的A面热风整平Pb-Sn合金镀层,而在 B面涂覆无铅焊料,这是不可取的 ; 掉件问题可以通过PCB布局设计解决,也可以通过其它工艺方法解决。1)设计方法采用双面再流焊的混装时,印制电路板设计应将大元器件布放在A面,小元器件在B面。
放置在B面的元器件应遵循以下原则:元器件(Dg)/焊盘面积<30g/in2式中:
双面再流焊工艺一般先焊B 面,然后再焊 A 面,如果辅 B 面的元器件质量过重,二次回流时可能落在再流焊炉中。
当质量/面积比(Dg/P)小于 30g/in2 时双面再流焊二次回流,元器件也不会掉下来。
(1)第二次再流焊时将再流焊炉上/下温区设置一定的温度差,一般炉子底部温度低于顶部温度 20℃~30℃。
(2)采用胶粘剂:B面的SMD/SMC经过两次再流焊。当A面焊接时,B 面向下,已经焊在 B面的元器件在A面再流焊时,其焊料会再熔融,而且较大的元器件在传送带轻微振动时回发生偏移,甚至脱落,所以涂覆焊膏前还需用胶粘剂固定。
这种固有的层压板状况是在印制板制造或组装过程中造成的。组装过程中引起的白斑和微裂纹(例如:插针的压接,再流焊等),通常不会进一步扩展。白斑违反最小电气间隙的情况下,考虑到产品的运行环境条件,例如潮湿环境、低气压等,可能需要进行额外的性能测试和电介质阻抗测量。基板内含埋入式元器件的场合,可能需要规定另外的要求。
1.1.1定义:一种发生在层压基材内部,玻璃纤维在编织交叉处与树脂分离的情形,表现为在基材表面下分散的白色斑点或“十字纹”,通常和热应力 有关。
注:白斑不是缺陷条件。白斑是在热应力下可能不会蔓延的内部状况, 且目前尚无定论证明白斑是导电阳极丝CAF生长的催化剂。分层是在热应力下可能蔓延的内部状况,且可能是CAF生长的催化剂。IPC-9691耐CAF 测试用户指南和IPC-TM-650测试方法2.6.25提供了确定与CAF生长有关的层压版性能的更多信息。
1.1.1定义:一种发生在层压基材内部,玻璃纤维在编织交叉处与树脂分离的情形,表现为在基材表面下连续的白色斑点或“十字纹”,通常和机械应 力有关。
3)板边缘处的微裂纹使导电图形到板边的距离减到最小距离以下,或无具体规定时,减少量大于2.5mm。
一般情况下,分层和起泡是因材料或工艺存在先天不足造成的。对于发生在功能区与非功能区之间的起泡和分层,只要是绝缘的,并且其它要求都满足,可以是可接受的。
1)起泡:一种表现为层压基材的任何层与层之间,或基材与导电箔或保护 性涂层之间的局部膨胀与分离的分层形式。
1.1.2可接受- 1,2,3级:起泡/分层范围未超过镀覆孔间或内层导体间距离的25%。
注:起泡或分层范围可能在组装或运行期间增加。这时可能需要制定单独的要求。
1显布纹定义:基材表面的一种状况,虽然未断裂的纤维完全被树脂覆盖 , 但显现出玻璃布的编织花纹。
1)露织物定义:基材表面的一种状况,未断裂的编织玻璃布纤维没有完全被树脂覆盖。
1.1.1显布纹可接受1,2,3级:显布纹对于所有级别都可接受,但因其与露 织物相似的表面特征而很容易与之混淆。注:可用显微剖切图片作为显布纹的佐证。
对于 1 级、2 级和 3 级产品,白斑都是可接受的。层压板板基板中白斑面积大于相邻导体间距的 50%时,对于 3 级产品是一种制程警示,说明材料、设备操作、工艺或制程出现变异,但不是缺陷。虽然应该将制程警示作为过程控制系统的一部分进行监控,但不要求对个别制程警示进行处置。且受影响产品应照常使用。
注:白斑是层压板中的一种内部现象,再热应力作用下它可能不会扩展,同时也无明确结论显示它是导电阳极丝(CAF)生长的诱因。分层是一种在热应力作用下可能扩展的内部现象,同时也可能是 CAF 生长的诱因。关于耐CAF 测试,IPC-9691 用户指南和IPC-TM-650 测试方法 2.6.25 均提供了确定层压板CAF 生长性能的其他信息。
如果微裂纹不会使导体间距减小至低于最小值,且没有因为模拟组装过程的热测试而扩大,则对于所有级别产品均是可接受的。对于 2 级和 3 级产品,微裂纹的跨距不应当超过相邻导体间距的 50%。
如分层和起泡影响的区域未超过印制板每面面积的 1%,且其未使导电图形的间距减小至低于最小导体间距,则对于所有级别产品均是可接受的。经过模拟组装过程的热测试之后,分层和起泡应当没有扩大。对于 2 级和 3 级产品,分层/起泡的跨距不应当大于相邻导电图形间距的 25%。
按下列要求判定:1、2、3级板接收状况(见图17):除用于高电压产品外,白斑均可接收。
c)板边缘的微裂纹不使板边缘与导线的间距减小到低于规定的最小值:若未规定最小值,则间距应大于 2.5mm。
②2、3 级板,见图 19:微裂纹区域不超过相邻导线:微裂纹区域超过相邻导线%,但不使相邻导线间产生桥接。
对白斑和微裂纹等的质量要求1)斑点理想情况下应无斑点。斑点若属于下列情况可以接收:
1)白斑和裂纹如果不用于高电场,多层板上的白斑和裂纹应不大于多层板总面积的2%,在内层导线间,应不大于该处间距的 25%,在任何方向上的尺寸应不大于 0.8mm。2)表面下斑点表面下斑点符合下列条件时,应判为合格:(1)当表面下斑点是半透明的,或确知为显露布纹而不是分层和分离;
和工艺过程控制是必不可少的。《高可靠印制电路板可接受条件》就是高可靠 PCBA 组装焊接的前提。
我们应立足预防为主,在设计阶段就对不同等级 PCB 的可接受条件作出明确规定,其中包括PCB 的验收要求;例如军品可以按照GJB362B 的规定进行PCB 的验收,这样就可以控制PCB 供货的质量源头。
在此基础上,强化PCBA 组装焊接工艺控制,就可以避免类似白斑、微裂纹、分层和起泡等质量问题的出现。
业内人士往往注重于各类分析,例如案例分析、质量分析、可靠性分析和缺陷分析等;这是不可少的,但总体上属于“事后诸葛亮”。
各类分析的最终目的不是就事论事,而是要落实到预防为主的措施上来,这就是前面提到过的可制造性设计和工艺过程控制。如果我们的印制板是按照GJB362B 验收的,就可以排除PCB 货源的问题。在组装焊接中出现“白斑”的原因基本上是焊接温度过高,例如军品焊接无铅BGA 时峰值温度要达到 240℃,或手工焊接时实际焊接温度过高,焊接时间过长,PCB 的玻璃化转化温度过低等,需要引起我们的注意 。
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