Пузырьковое включение, часто называемое «пузырьковым эффектом» или «вспучиванием» (англ. bubble effect, blistering), — это дефект, характеризующийся образованием полостей (пузырей) внутри или под слоем полимерного материала на печатной плате. Чаще всего это явление наблюдается в паяльной маске (solder mask), защитных лаковых покрытиях (conformal coating) или в слое препрега (prepreg) после ламинирования. Пузыри возникают из-за захвата летучих компонентов (volatiles) или воздуха, которые расширяются при нагреве в процессе отверждения (curing) или пайки.
Причины возникновения и механизм
Дефект формируется на технологических этапах, связанных с нанесением и полимеризацией жидких материалов. Для паяльной маски основной причиной является нарушение режима сушки (pre-cure) перед УФ-отверждением, когда растворитель не успевает полностью испариться. При последующем термическом ударе, например, во время пайки оплавлением (reflow soldering), остаточные летучие вещества расширяются, создавая давление, которое приводит к отслоению покрытия от поверхности меди или диэлектрика. В случае многослойных плат пузыри в препреге могут появиться из-за неправильного вакуумного цикла при ламинировании или избыточной влажности материала. Риск дефекта повышается при использовании материалов с высоким содержанием летучих или при нанесении покрытия слишком толстым слоем.
Контроль качества и устранение в производстве
Визуальное обнаружение пузырьковых включений проводится на этапах контроля после нанесения покрытий и после пайки. Стандарт IPC-A-600 устанавливает критерии приемлемости (acceptability criteria) для дефектов покрытий, классифицируя их в зависимости от размера, количества и расположения.
Для паяльной маски, как правило, не допускаются пузыри, нарушающие изоляционное расстояние (creepage distance) или расположенные на краях контактных площадок.
Для предотвращения дефекта строго контролируют параметры процессов: температуру и время сушки паяльной маски, влажность складского хранения материалов, вакуум и температурный профиль ламинирования. Материалы должны соответствовать стандартам, таким как IPC-SM-840 (для паяльных масок) и ГОСТ Р 54849-2011. Устранение дефекта на готовом изделии часто невозможно без полного удаления и повторного нанесения покрытия, что регламентируется стандартами по ремонту IPC-7711/7721.
Источники: IPC-A-600G «Acceptability of Printed Boards» (разделы, касающиеся покрытий), IPC-SM-840E «Qualification and Performance of Permanent Solder Mask», ГОСТ Р 54849-2011 «Маска паяльная защитная для печатных плат. Общие технические условия», ГОСТ Р 53432-2009 «Платы печатные. Общие технические требования к производству» (разделы о дефектах покрытий).