Causas más comunes de retrabajo y desecho en el ensamblaje de PCB

Hay mucho que puede salir mal durante el ensamblaje de PCB. Al adquirir placas de circuito impreso y ensamblajes de PCB, cosas simples como elementos de línea de BOM incorrectos y desajustes de huellas pueden obligar a que un ensamblaje se retrase, se rehaga o se deseche. Algunas de las características en un diseño de PCB también pueden aumentar las posibilidades de defectos, lo que requerirá que un PCB fabricado sea desechado. Los fabricantes de PCB someterán un diseño a una revisión de DFM, pero una revisión de DFM no es garantía de alto rendimiento.

En mi experiencia, he encontrado algunos factores comunes que llevan a desechar PCBs o a rehacer ensamblajes de PCB. Esbozaré estos factores comunes en este artículo.

Desecho de PCB

Cuando un PCB tiene defectos durante la fabricación, necesitará ser desechado. Realmente no hay forma de rehacer un PCB desnudo que tiene defectos de fabricación. Los defectos de fabricación de PCB generalmente producen circuitos abiertos o cortocircuitos donde no los esperabas, y habrá muy pocas posibilidades de que el ensamblaje de PCB funcione como se diseñó.

La tabla a continuación esboza algunas causas del desecho de PCB y algunas soluciones para prevenir el desecho.

Disposición de pads incorrecta que no coincide con la huella de ningún componente, huella incorrecta en la biblioteca de PCB, revisar y cambiar la huella según sea necesario

Por supuesto, esta no es una lista completa de defectos de fabricación, pero he visto todos ellos en algún momento. Los fabricantes deberían realizar una revisión exhaustiva de DFM para identificar los riesgos que describí en la tabla anterior. Sin embargo, algunos fabricantes no realizarán una revisión exhaustiva del diseño a menos que usted lo solicite específicamente. Los compradores de CBA deben estar conscientes de lo que están obteniendo cuando ordenan servicios de fabricación y ensamblaje.

Si una placa está destinada a ser desechada, entonces el mejor momento para desecharla es antes de que entre en ensamblaje. Además de una revisión de DFM antes de la fabricación de PCB, sus PCBs deberían someterse a algunas pruebas eléctricas. La prueba eléctrica más rápida y simple es la prueba de continuidad, que mide la presencia de circuitos abiertos y cortocircuitos. Esto se compara luego con la exportación de su lista de conexiones desde su software de diseño de PCB. Los compradores que están creando órdenes con una casa de fabricación de PCB también deberían solicitar este servicio, ya que el cargo requerido para configurar tales pruebas automatizadas es muy económico.

Rework de Ensamblaje de PCB

En contraste con las placas de circuito impreso (PCB) fabricadas en su estado básico, las ensamblajes de PCB pueden ser retrabajados y modificados hasta cierto punto. El retrabajo de ensamblaje de PCB puede ser tan simple como retocar o limpiar las uniones de soldadura en almohadillas accesibles, o tan complejo como desoldar completamente y reemplazar componentes seleccionados. Los retrabajos más avanzados involucran despegar y limpiar los contactos de BGA o LGA, así como reballing de BGAs para otra ronda de ensamblaje.

Hay muchas causas comunes de defectos de ensamblaje que pueden ser abordadas con el retrabajo, y no todos esos problemas son culpa del diseñador. Algunas de las causas comunes son:

• Puenteo de soldadura entre componentes debido a claros bajos
• Perfil de reflujo desigual, que lleva a la formación de piedras en la tumba
• Componentes torcidos debido a exceso de pasta o enfriamiento lento de la soldadura
• Flujo de soldadura a través de agujeros y vías sin llenar, como sesgo térmico
• Vaciado de soldadura en almohadillas grandes de unión a chip
• Deposición insuficiente, particularmente en leads de paquetes SMD pequeños
• Defectos de deformación en paquetes sin leads, como cabeza en almohada en paquetes BGA
• Residuo excesivo de flux de soldadura, incluyendo el de flux no limpio, que requiere una limpieza adicional

Esto tampoco es una lista exhaustiva de posibles defectos en el ensamblaje de PCBs, pero suelen ser razones comunes por las que las placas pueden ser devueltas a un ensamblador para su retoque. Los ensambladores de PCB deberían realizar ciertas inspecciones para identificar los ensamblajes que requerirán retoque, que típicamente consisten en inspección visual con AOI, inspección por rayos X de componentes sin plomo, y un paso final de limpieza.

¿Qué pueden hacer los compradores de PCB?

Los compradores de PCB tienen la responsabilidad de entender las capacidades de sus proveedores y auditar a sus proveedores en cuanto a calidad. En volúmenes bajos o en tandas de prototipos, esto es menos importante, pero se vuelve más importante a medida que las tandas de producción aumentan en tamaño. Cada placa desechada y cada paso de retoque se traduce en un menor rendimiento en el piso de fábrica, y aumenta las posibilidades de que un ensamblaje menos fiable termine desplegado en el campo.

Diferentes empresas realizan diferentes niveles de auditoría y tienen diferentes requisitos de fiabilidad que podrían superar algunos de los estándares de calidad comunes de la industria, como ISO 9001 y AS9100. Aparte de auditar los procesos y procedimientos en el piso de fábrica, los compradores también deben estar al tanto de las inspecciones y expectativas de calidad requeridas por los ingenieros. Estas deben ser comunicadas a los proveedores de PCB; cuando estos requisitos no pueden ser cumplidos, es momento de considerar el uso de un proveedor diferente.

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