Уменьшение отрицательных последствий из-за усов олова
Применение конформного покрытия — способ снижения отрицательных последствий от оловянных усов. Конформные покрытия уменьшают риск образования замыкания из-за усов олова одним из следующих способов:
• Усы олова могут проникнуть через покрытие (как видно на рис. 4, это может случиться, но исследования показывают, что это происходит не часто).
• Для короткого замыкания выступающий ус олова должен либо:
– соединиться с другим выступающим усом олова с противоположной полярностью;
– проникнуть обратно через покрытие в том месте, где имеется противоположная полярность, чтобы создать замыкание.
Также важно заметить, что ус может отломиться и соединить металлические поверхности разной полярности, тем самым создав короткое замыкание. Описанные ситуации с возникновением коротких замыканий из-за усов олова встречаются крайне редко, однако их возникновение возможно. Исследования и моделирование показывают, что если применяется подходящее покрытие с оптимальной толщиной на проводящих поверхностях, то маловероятно, что усы смогут проникнуть через покрытие один раз и почти невозможно, что они сделают это дважды. При качественном нанесении также очень маловероятно, что сломавшийся ус олова соединит два проводника.
Поэтому остается единственный действительно реальный механизм отказа — когда два прорвавшихся через покрытие уса олова соединяются и создают короткое замыкание, однако вероятность такого события чрезвычайно низка. Конечно, если некачественное нанесение оголяет металлические поверхности или если покрытие слишком тонкое, то вероятность потенциального вреда от усов олова возрастает.
Уменьшение расстояния между компонентами
Хотя обычно воздух является хорошим изолятором, при воздействии высокого напряжения (сила электрического поля около 3 кВ/мм) воздух может разрушаться и становиться частично проводящим. При относительно небольших зазорах напряжение для разрушения воздуха зависит от разделения. Если напряжение достаточно велико, полное электрическое разрушение воздуха завершится электрической искрой или электрической дугой, которая перекроет весь зазор. Конформные покрытия обеспечивают дополнительное изоляционное сопротивление и могут позволить разработчикам создавать более компактные печатные платы за счет более плотного размещения компонентов, чем без покрытия. Это особенно важно в устройствах, работающих в авиации и космосе, где изоляционные характеристики воздуха серьезно снижены из-за высоты, и образование корон, дуг и другие нарушения изоляции встречаются намного чаще. Таким образом, проблемы с покрытием, пузыри, тонкие места, зоны без покрытия создают дополнительные возможности для образования дуг или других механизмов разрушения.
Истинная ценность тестирования на надежность
Вне зависимости от того, является ли основной целью нанесения конформного покрытия защита от коррозии в конечных эксплуатационных условиях, устранение вероятности возникновения конденсации, снижение негативных последствий от усов олова, возможность более плотного размещения компонентов или все это вместе взятое, должно быть ясно, что главная и первичная цель разработчика — достижение качественного покрытия при оптимальной толщине.
Что такое в каждом конкретном случае качественное покрытие и оптимальная толщина — зависит от разработанного устройства, конечных условий эксплуатации и возможных последствий от отказов изделия. Следовательно, эти цели должны быть определены разработчиком в серии тестов на надежность, предназначенных для проверки соответствия конечным требованиям к функционированию устройства.
Тестирование для обеспечения надежности в высокопроизводительных средах
Очень важно понимать, что эксплуатационные испытания конформных покрытий по IPC-CC-830 или другим стандартам обычно проводятся на несмонтированных тестовых платах из стеклотекстолита (FR-4), которые скрупулезно очищаются перед нанесением покрытия. У этих образцов нет паяльного резиста, нет компонентов, и обычно они покрыты голой медью.
Цель таких квалификаций материалов по IPC-CC-830, MIL-I-46058C и IEC-1086 заключается в разделении этих покрытий на те, которые подходят для защиты электронных устройств, и те, что предназначены для других применений. Подобные стандарты не подтверждают (и никогда не предназначались для этого), что конформное покрытие будет приемлемо функционировать в конечных эксплуатационных условиях, поскольку стандарты IPC-J-STD-001 и IPC-A-610, имеющие своей целью помочь разработчику в производстве качественного продукта, не гарантируют, что будет получен надежный продукт. Это всегда остается зоной ответственности контрактного производителя (ОЕМ) — обеспечение того, что покрытие подходит для конкретного продукта в рамках его эксплуатации.
