Cuando los equipos de ingeniería nos preguntan sobre el control de calidad de FPC, el error más común es que la inspección visual es suficiente. No lo es. El estándar IPC/JPCA-6202 y sus métodos de prueba asociados en IPC-TM-650 definen un lenguaje preciso para cuantificar si un circuito impreso flexible cumple con los requisitos para una clase de aplicación determinada. Comprender qué pruebas son importantes para su caso de uso específico le ayuda a tener una conversación más productiva con su fabricante y reduce el riesgo de sorpresas en la calificación.
En CSNT-EMS en Dongguan, realizamos pruebas IPC-TM-650 por lote para la producción de FPC de Clase 2 y Clase 3. Este artículo analiza las pruebas que realmente afectan si su circuito flexible pasa o falla.
Prueba de resistencia al pelado: IPC-TM-650 Método 2.4.9
La resistencia al pelado mide la fuerza necesaria para separar el rastro de cobre del sustrato flexible. La prueba se realiza en un ángulo de 90 grados o 180 grados dependiendo de la geometría de la muestra y el resultado se expresa en Newtons por milímetro (N/mm).
IPC/JPCA-6202 Clase 2 requiere una resistencia mínima al pelado del conductor de 0,49 N/mm. La clase 3 aplica el mismo mínimo. La diferencia entre Clase 2 y Clase 3 depende de la frecuencia de muestreo, no del valor umbral ni de los criterios de aceptación para la liberación del lote.
El material Panasonic R-F777 normalmente especifica 0,525 N/mm, lo que proporciona un margen por encima del mínimo IPC/JPCA-6202. Al evaluar una hoja de datos de material, confirme que el valor de resistencia al pelado informado se mide según el método 2.4.9 de IPC{8}}TM-650 y no mediante un método simplificado que pueda producir resultados no comparables.
Para la resistencia al pelado del recubrimiento, el mínimo de IPC/JPCA-6202 es 0,34 N/mm. Las fallas en la adhesión de Coverlay generalmente se deben a la contaminación en la superficie del sustrato antes de la laminación o a perfiles incorrectos de temperatura y presión de laminación.
Prueba de rigidez dieléctrica: IPC-TM-650 Método 2.5.6
Las pruebas de rigidez dieléctrica verifican que el sustrato flexible pueda soportar el voltaje aplicado sin romperse. La prueba aplica un voltaje de CA entre dos electrodos incrustados en el material dieléctrico y mide el voltaje al que ocurre la falla.
Para FPC utilizado en electrónica de consumo, el voltaje de prueba suele ser de 500 VCA según IPC/JPCA-6202. Para aplicaciones médicas y aeroespaciales, el voltaje de prueba puede ser mayor dependiendo del estándar de seguridad del producto específico que se aplique.
Las fallas en la rigidez dieléctrica generalmente indican contaminación en la capa dieléctrica, huecos en el material del sustrato o delaminación entre capas. Una prueba de rigidez dieléctrica fallida en un lote de producción es un evento poco común cuando la inspección del material entrante se realiza correctamente.
Resistencia de aislamiento: IPC-TM-650 Método 2.6.3
La resistencia de aislamiento mide la resistencia entre conductores aislados. Después de un paso de preacondicionamiento de exposición a la humedad (85 grados Celsius, 85 por ciento de humedad relativa durante 96 horas), la resistencia de aislamiento mínima para FPC es de 100 megaohmios (10^8 ohmios) según IPC/JPCA-6202.
Esta prueba es particularmente importante para FPC utilizado en entornos de alta-humedad o en dispositivos médicos donde se considera el contacto corporal. Una lectura de resistencia de aislamiento baja después de la exposición a la humedad generalmente indica contaminación iónica en la superficie del sustrato o una limpieza insuficiente después del proceso de revestimiento.
Prueba de contaminación iónica: IPC-TM-650 Método 2.3.28B
La contaminación iónica se mide como equivalente de cloruro de sodio en microgramos por centímetro cuadrado. El límite para FPC Clase 2 y Clase 3 es 1,2 microgramos por centímetro cuadrado o menos.
La prueba extrae residuos iónicos solubles de la superficie del tablero usando un solvente y mide la conductividad de la solución de extracción. Los altos niveles de contaminación iónica en FPC pueden provocar el crecimiento de dendritas entre trazas muy espaciadas, lo que provoca cortocircuitos intermitentes o completos durante el servicio.
Esta prueba se realiza en cada lote de producción en nuestras instalaciones de Dongguan porque la consecuencia de omitirla es una falla en el campo que es difícil de diagnosticar y costosa de recuperar.
Prueba de flexión dinámica: método IPC-TM-650 2.4.9.1
Para FPC que experimentará flexión repetida en servicio, la prueba de flexión dinámica es el procedimiento de garantía de calidad más relevante. La prueba hace circular la muestra alrededor de un mandril con un radio y frecuencia de curvatura específicos hasta que el circuito falla o hasta que se alcanza el número de ciclos especificado.
El método IPC-TM-650 2.4.9.1 especifica los parámetros de prueba, incluido el diámetro del mandril (que determina el radio de curvatura), el número de ciclos a ejecutar y los criterios de falla (generalmente circuito abierto o una disminución específica en la resistencia de aislamiento).
Para los dispositivos portátiles de consumo, una especificación común es 10.000 ciclos con un radio de curvatura de 0,5 mm o mayor. Para aplicaciones de dispositivos médicos, las especificaciones pueden alcanzar 100.000 ciclos o más con radios de curvatura más ajustados. Las aplicaciones de pantalla plegable pueden especificar 200.000 ciclos.
Cuando solicite una prueba de flexión dinámica, sea específico sobre el radio de curvatura, el recuento de ciclos y si la prueba se realiza a temperatura ambiente o a temperaturas extremas. Las pruebas entre -40 y más 85 grados Celsius son más representativas de aplicaciones automotrices y exteriores.
Al calificar a un nuevo fabricante de FPC, solicite la siguiente documentación según los requisitos de IPC/JPCA-6202.
Configuración del equipo de prueba IPC-TM-650 para pruebas de resistencia al pelado y resistencia dieléctrica
Solicite informes de pruebas IPC-TM-650 sobre resistencia al pelado, rigidez dieléctrica y resistencia de aislamiento en las primeras muestras de artículos. Confirme que se realicen pruebas de contaminación iónica en cada lote de producción, no solo en el primer artículo. Solicite el informe de prueba de flexión dinámica si su aplicación requiere flexión repetida. Verifique que el espesor de ENIG se mida y documente por envío.
Un fabricante que pueda proporcionar esta documentación demuestra un control y una trazabilidad del proceso que va más allá de una simple inspección visual. Ésta es la asociación básica de control de calidad que necesita para la producción de FPC Clase 2 o Clase 3.
