Häufigste Ursachen für Nacharbeit und Ausschuss bei der PCB-Montage

Bei der Montage von Leiterplatten kann viel schiefgehen. Beim Beschaffen von gedruckten Leiterplatten und PCB-Montagen können einfache Dinge wie falsche BOM-Zeilenangaben und Footprint-Unstimmigkeiten dazu führen, dass eine Montage verzögert, überarbeitet oder verschrottet werden muss. Einige der Merkmale in einem PCB-Layout können auch die Wahrscheinlichkeit von Defekten erhöhen, was dazu führen wird, dass eine gefertigte PCB verschrottet werden muss. PCB-Hersteller werden ein Design durch eine DFM-Prüfung führen, aber eine DFM-Prüfung ist keine Garantie für eine hohe Ausbeute.

In meiner Erfahrung habe ich einige gemeinsame Faktoren gefunden, die dazu führen, dass PCBs verschrottet oder PCB-Montagen überarbeitet werden müssen. Ich werde diese gemeinsamen Faktoren in diesem Artikel umreißen.

PCB-Schrott

Wenn eine PCB während der Fertigung Defekte aufweist, muss sie verschrottet werden. Es gibt wirklich keine Möglichkeit, eine nackte PCB, die Fertigungsdefekte aufweist, zu überarbeiten. Fertigungsdefekte bei PCBs führen in der Regel zu offenen Schaltkreisen oder Kurzschlüssen, wo man sie nicht erwartet hat, und es wird sehr wenig Chancen geben, dass die PCB-Montage wie geplant funktioniert.

Die untenstehende Tabelle skizziert einige Ursachen für PCB-Schrott und einige Lösungen zur Vermeidung von Schrott.

Falsche Pad-Anordnung, die zu keinem Bauteil-Fußabdruck passt, falscher Fußabdruck in der PCB-Bibliothek, Überprüfung und Änderung des Fußabdrucks bei Bedarf

Natürlich ist dies keine vollständige Liste von Fertigungsfehlern, aber ich habe sie alle irgendwann einmal gesehen. Hersteller sollten eine umfassende DFM-Überprüfung durchführen, um die Risiken zu identifizieren, die ich in der obigen Tabelle skizziert habe. Einige Hersteller werden jedoch keine umfassende Überprüfung des Designs durchführen, es sei denn, Sie fordern dies ausdrücklich an. CBA-Käufer sollten sich darüber im Klaren sein, was sie erhalten, wenn sie Fertigungs- und Montagedienstleistungen bestellen.

Wenn eine Platine zum Ausschuss bestimmt ist, dann ist der beste Zeitpunkt, sie zu verschrotten, bevor sie überhaupt in die Montage geht. Zusätzlich zu einer DFM-Überprüfung vor der PCB-Fertigung sollten ihre PCBs einigen elektrischen Tests unterzogen werden. Der schnellste und einfachste elektrische Test ist die Kontinuitätsprüfung, die das Vorhandensein von Unterbrechungen und Kurzschlüssen misst. Dies wird dann mit Ihrem Netlist-Export aus Ihrer PCB-Designsoftware verglichen. Käufer, die Aufträge bei einem PCB-Fertigungsbetrieb platzieren, sollten ebenfalls diesen Service anfordern, da die Kosten für die Einrichtung solcher automatisierter Tests sehr gering sind.

PCB-Montage Nacharbeit

Im Gegensatz zu gefertigten blanken Leiterplatten können PCB-Baugruppen in gewissem Umfang nachgearbeitet und modifiziert werden. Die Nacharbeit von PCB-Baugruppen kann so einfach sein wie das Nachbessern oder Reinigen von Lötstellen auf zugänglichen Pads oder so komplex wie das vollständige Entlöten und Ersetzen ausgewählter Komponenten. Fortgeschrittenere Nacharbeiten umfassen das Ablösen und Reinigen von BGA- oder LGA-Kontakten sowie das Neuballen von BGAs für eine weitere Montagerunde.

Es gibt viele häufige Ursachen für Montagefehler, die mit Nacharbeit behoben werden können, und nicht alle diese Probleme sind die Schuld des Designers. Einige der häufigen Ursachen sind:

• Lötbrücken über Komponenten aufgrund geringer Abstände
• Ungleiche Reflow-Profile, die zu Tombstoning führen
• Verzogene Komponenten aufgrund von zu viel Paste oder langsamer Abkühlung des Lötzinns
• Lötdurchfluss durch ungefüllte Löcher und Vias, wie thermische Verzerrungen
• Lötvoids auf großen, die-angebundenen Pads
• Unzureichende Ablagerung, insbesondere bei kleinen SMD-Package-Leads
• Verwerfungsfehler bei leadless Packages, wie Head-in-Pillow bei BGA-Paketen
• Überschüssige Lötflussmittelrückstände, einschließlich von No-Clean-Flussmittel, die eine weitere Reinigung erfordern

Dies ist ebenfalls keine erschöpfende Liste potenzieller Fehler bei der PCB-Montage, aber es handelt sich um häufige Gründe, warum Platinen zur Nacharbeit an den Monteur zurückgesendet werden könnten. PCB-Monteure sollten bestimmte Inspektionen durchführen, um Baugruppen zu identifizieren, die eine Nacharbeit erfordern, typischerweise bestehend aus visueller Inspektion mit AOI, Röntgeninspektion von bauelementen ohne Anschlussdrähte und einem abschließenden Reinigungsschritt.

Was können PCB-Käufer tun?

PCB-Käufer haben die Verantwortung, die Fähigkeiten ihrer Lieferanten zu verstehen und ihre Lieferanten auf Qualität zu prüfen. Bei geringen Mengen oder in Prototypenläufen ist dies weniger wichtig, aber es wird wichtiger, je größer die Produktionsmengen werden. Jede verschrottete Platine und jeder Nacharbeitsschritt führt zu einer geringeren Ausbeute auf dem Fabrikboden und erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass eine weniger zuverlässige Baugruppe im Feld eingesetzt wird.

Unterschiedliche Unternehmen führen unterschiedliche Auditniveaus durch und haben unterschiedliche Zuverlässigkeitsanforderungen, die einige der gängigen Industriequalitätsstandards, wie ISO 9001 und AS9100, übertreffen können. Neben der Überprüfung der Prozesse und Verfahren auf dem Fabrikboden sollten Käufer auch die Inspektionen und Qualitätsanforderungen kennen, die von Ingenieuren erwartet werden. Diese sollten den PCB-Lieferanten mitgeteilt werden; wenn diese Anforderungen nicht erfüllt werden können, ist es an der Zeit, einen anderen Lieferanten in Betracht zu ziehen.

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