Способ контроля качества металлизации отверстий печатных плат
Патент 1647467
Авторы
Классы МПК
Способ контроля качества металлизации отверстий печатных плат
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к приборостроению и радиоэлектронике и может быть использовано для неразрушающего контроля печатных плат. Цель изобретения - сокращение продолжительности контроля и сохранение ремонтопригодности изделий после контроля. На плату 1 с контролируемой механизацией через зонды 2 и 3 и коммутатор 4 подается испытательный ток от источника 8 тока. Через зонды 5, 6 и усилитель 7 контролируется напряжение на участке металлизации, значение второй производной которого выделяется дифференциатором 9. Отбраковка по отличию второй п|юизводной от нуля реализуется с помощью элемента 10 сравнения и задатчика 11 и индицируется индикатором 12. 1 ил.
1647467
Изобретение относится к приборостроению и радиоэлектронике и может быть использовано для неразрушающего контроля печатных плат, Цель изобретения — сокращение времени контроля и сохранение ремонтопригодности контролируемых изделий.
Сущность способа основано на том, что испытательный ток нагревает металлизацию отверстия и платы и вызывает образование микротрещин и разрушение слоя у отверстий с некачественной металлизацией либо только линейное увеличение омического сопротивления слоя металлизации для отверстий с хорошей металлизацией. Режим нагрева подбирают путем варьирования двух параметров; амплитуды тока I u времени t протекания его по слою металлизации. При этом надо иметь в виду, что тепло, отдаваемое в диэлектрик, не должно вызывать его перегрева выше допустимой температуры AT.
При протекании тока I no слою металлизации выделяется энергия согласно закону
Джоуля-Ленца.
О 2 (1) где гтс — сопротивление слоя металлизации, Ом, В каждый момент времени t устанавливается динамическое равновесие между выделяемой током энергией QB и энергией, идущей на нагрев слоя металлизации и отдаваемой диэлектрику; температура слоя металлизации и прилегающего слоя повышается на AT.
Количество энергии, необходимое для нагрева слоя металлизации на AT, равно
Он =C fA AT, (2) где с и m — удельная теплоемкость и масса слоя металлизации.
Количество энергии, отдаваемое от нагретого слоя металлизации диэлектрику, равно
О,=P S.ЛТ т, (3) где P — коэффициент теплоотдачи;
S — площадь слоя металлизации;
AT — разность температур, допустимая при перегреве диэлектрика, Установившийся энергетический баланс можно представить в виде
Ов=Он+Оо. (4)
Подставляя в выражение в (4) значения
Ов. Он и Оо и раскрыв значения
Al = Л08 Х; S =_#_02.
Ro = гдв z — толщина платы. получают после преобразований формулу, связывающую параметры режима и геометрические характеристики слоя металлизации;
1 =л 01 ЛТ, (5)
pt где — испытательный ток, А;
z= 3,14;
0 — диаметр отверстия, м;
I! — толщина слоя металлизации, м; с — удельная теплоемкость металла металлизации, Дж/кг К; у — плотность металла металлизации, кгlм;
P — коэффициент теплоотдачи, Вт/м К;
t — время протекания испытательного тока, с;
p — удельное сопротивление металла металлизации, Ом м, В процессе нагрева имеет место линейное увеличение омического сопротивления слоя металлизации в зависимости от величины нагрева Т;
Кт=Г4(1+ а A T), (6) где а — температурный коэффициент сопротивления, 1/К.
Однако эксперименты показали различный закон изменения сопротивления so времени для качественного и некачественного отверстия. B случае качественного отверстия, как установлено экспериментально, наблюдается линейное возрастание температуры перегрева во времени и формула изменения сопротивления слоя металлизации во времени (6) представляется в виде
Rl=R (1+ а П1 ), где П1 — коэффициен пропорциональности, 35 К/с.
Если отверстие некачественное, то наблюдается изменение температуры, а следовательно, и сопротивления по нелинейному закону
40 от=я.(1+ а П2 ), где П2 — коэффициент пропорциональности, К/с.
Если теперь при пропускании испытательного тока измерить падение напряжения на слое металлизации, то характер изменения падения напряжения имееет вид
От=! Я0(1+ а П1 ) для качества отверстия и Ur=URp(1+ Q Ï2t ) для качественного отвер2 стия, При измерении второй производной падения напряжения на слое металлизации имеют б 0т =0 для качественной мебе таллизации отверстия 2 и = 21Н0 а П2 для некачественной мед таллизации отверстия.
1647467
Способ позволяет уменьшить продолжительность контроля за счет исключения двойных измерений омического сопротивления и сохранить ремонтопригодность плат за счет своевременного отключения испытательного тока.
Формула изобретения
Способ контроля качества металлизации отверстий печатных плат, заключающийся в том, что через контролируемый участок металлизации печатной платы, содержащий отверстия, пропускают испытательный ток, отл и ч э ю щи и с я тем, что, с целью сокращения времени контроля и сохранения ремонтопригодности контролируемых изделий, величину испытательного тока выбирают согласно формуле где D — диаметр отверстия печатной платы, м;
3 — толщина слоя метэллизацин, м; с — удельная теплоемкость металла металлизэции, Дж/кг . К;
y — плотность металла металлизации, кг/м;
Р- коэффициент теплоотдачи. Вт/м К; г.
t — время протекания испытательного тока, с;
ЛТ вЂ” допустимый перегрев диэлектрика, К;
p — удельное сопротивление металла металлизации, Ом м, формируют сигнал, пропорциональный второй производной падения напряжения на контролируемом участке металлизации печатной платы с отверстием, регистрируют момент отклонения сформированного сигнала от нуля и в этот момент прекращают подачу испытательного тока, а по факту отклонения сформированного сигнала от нуля делают вывод о непригодности контролируемой печатной платы.
Составитель В.Степанкин
Редактор Т.Юрчикова Техред M.Mîðãåíòàë Корректор О.Кравцова
Заказ 1648 Тираж 438 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Таким образом, контроль второй производной напряжения может быть использован для обнаружения некачественной . металлизации отверстия, что и применяется в настоящем способе. 5
Способ реализуется с помощью устройства, блок-схема которого приведена на чертеже.
Плата 1 с контролируемым отверстием подключается с помощью токовых зондов 2 10 и 3 к коммутатору 4, обеспечивающему подачу или снятие испытательного тока, а с помощью потенциальных зондов 5 и 6 к усилителю 7. При этом испытательный ток устанавливается в соответствии с формулой 15 (5), Вход коммутатора 4 соединен с источником 8 тока, Выход усилителя 7 подключен к дифференциатору 9. Выход дифференциатора подключен к элементу 10 сравнения, на другой вход которого подается опорное 20 напряжение (уставка) от задатчика 11. Выход элемента сравнения подключен к входу отключения коммутатора 4 и к индикатору 12, который загорается в случае некачественного отверстия. На вход включения 25 коммутатора 4 и вход сброса в ноль индикатора 12 подается команда ПУСК.
Работает устройство следующим образом, После подвода к испытуемому отвер- ЗО стию зондов 2, 3, 5 и 6 подается команда .
ПУСК. По этой команде индикатор 12 устанавливается в исходное состояние, а коммутатор,4 подает испытательный ток на отверстие. Если отверстие качественное, то 35 на выходе усилителя 7 имеет место линейное возрастание напряжения, что не дает на выходе дифференциатора 9 сигнала, превышающего уставку от задатчика 11. Злемент
10 сравнения не срабатывает, индикатор 12 40 остается в сброшенном состоянии, подача испытательного тока принудительно по команде.от элемента сравнения не прекращается. По истечении времени приложения испытательного тока коммутатор автомати- 45 чески прекращает подачу тока.
Если отверстие некачественное, то на выходе усилителя 7 имеет место нелинейное изменение падения напряжения. На выходе дифференциатора 9 появляется сиг- 50 нал, приводящий к срабатыванию элемента
10 сравнения. Сигнал с элемента сравнения . прекращает подачу испытательного тока и включает индикатор 12, сигнализируя о некачественном отверстии.