Включения (англ. inclusions) — это дефект материала печатной платы, характеризующийся присутствием посторонних частиц (foreign particles) внутри структуры диэлектрика (base laminate), проводящего слоя, защитного покрытия или паяного соединения. Эти частицы могут быть как проводящими (металлическая пыль, обломки инструмента), так и непроводящими (пыль, волокна, пузырьки воздуха, остатки фоторезиста). Их наличие нарушает однородность материала, что может привести к локальному снижению электрической прочности (Dielectric strength), ухудшению адгезии, образованию путей утечки тока (current leakage) и, в конечном счёте, к отказу изделия.
Источники возникновения и классификация
Включения возникают на различных этапах производства:
-
В материалах — неметаллические включения в стеклоткани или смоле препрега (prepreg), металлические включения в медной фольге — дефект поставщика материалов.
-
В процессе изготовления плат — попадание абразивной пыли при механической обработке (сверлении, фрезеровании), остатки травильного раствора, частицы изношенного оборудования.
-
В процессе сборки (assembly) — частицы флюса, волокна от очистных салфеток, пыль в производственной зоне.
Контроль качества и критерии приемлемости
Выявление включений производится методами неразрушающего контроля. Для внутренних дефектов в диэлектрике используется ультразвуковой контроль (C-Scan) или рентгеноскопия. Металлические включения в диэлектрике часто выявляются при электрическом тестировании на пробой изоляции (hipot test). Визуально заметные включения на поверхности оцениваются по стандартам приёмки.
Стандарт IPC-A-600 «Acceptability of Printed Boards» устанавливает критерии для различных классов изделий. Как правило, проводящие включения, особенно в зонах высокого напряжения или малых зазоров, не допускаются. Неметаллические включения могут быть условно допустимы, если они не нарушают минимальное изоляционное расстояние (minimum electrical clearance) и не влияют на механическую целостность. Российский аналог — ГОСТ Р 56251-2014 «Платы печатные и классификации дефектов» — также содержит классификацию подобных дефектов.
Влияние на надёжность и меры предотвращения
Наличие включений, особенно проводящих, является одним из факторов, снижающих долгосрочную надёжность платы, особенно в условиях повышенной влажности и термоциклирования. Для предотвращения включений на производстве внедряют системы чистых помещений (cleanroom) для критичных операций, регулярную замену фильтров в технологических жидкостях, контроль состояния инструмента и входной контроль материалов согласно IPC-4101 (для ламинатов) и ГОСТ 10316-78.
Источники: IPC-A-600G «Acceptability of Printed Boards», IPC-4101 «Specification for Base Materials for Rigid and Multilayer Printed Boards», ГОСТ Р 56251-2014 «Платы печатные и классификации дефектов», ГОСТ 10316-78 «Гетинакс и стеклотекстолит фольгированные. Технические условия».