最も一般的なPCBアセンブリの再作業と廃棄の原因

PCB組み立て中には、多くの問題が発生する可能性があります。プリント基板やPCBアセンブリを調達する際、BOM項目の誤りやフットプリントの不一致などの単純なことが、組み立ての遅延、やり直し、または廃棄を余儀なくさせることがあります。PCBレイアウトの特徴の中には、製造されたPCBを廃棄しなければならない欠陥の可能性を高めるものもあります。PCB製造業者は設計をDFMレビューにかけますが、DFMレビューが高い収率を保証するものではありません。

私の経験では、PCBを廃棄したり、PCBアセンブリのやり直しを余儀なくされる共通の要因をいくつか見つけました。この記事では、これらの共通の要因を概説します。

PCB廃棄

製造中にPCBに欠陥がある場合、それは廃棄される必要があります。製造上の欠陥がある裸のPCBをやり直す方法は本当にありません。PCB製造の欠陥は一般的に、予期しない場所でのオープン回路やショート回路を引き起こし、PCBアセンブリが設計通りに動作する可能性は非常に低いでしょう。

以下の表は、PCB廃棄の原因と廃棄を防ぐための解決策を概説しています。

コンポーネントのフットプリントに一致しない誤ったパッド配置、PCBライブラリーの間違ったフットプリント、必要に応じてフットプリントを見直して変更する

もちろん、これは製造欠陥の完全なリストではありませんが、私はこれらすべてをいつか見たことがあります。製造業者は、上記の表で概説したリスクを特定するために、包括的なDFMレビューを実施すべきです。しかし、特に要求しない限り、いくつかの製造業者は設計の包括的なレビューを実施しません。CBAの購入者は、製造および組立サービスを注文する際に何を得るかを認識しておくべきです。

もし基板が廃棄される運命にあるなら、その基板を組み立てに入れる前に廃棄するのが最善のタイミングです。PCB製造前のDFMレビューに加えて、そのPCBはいくつかの電気的テストを受けるべきです。最も迅速かつ簡単な電気的テストは、オープンとショートの存在を測定する連続性テストです。これは、PCB設計ソフトウェアからのネットリストエクスポートと比較されます。PCB製造工場と注文を作成する購入者も、このような自動テストを設定するための料金が非常に安価であるため、このサービスを要求すべきです。

PCB組立ての再作業

製造された裸のプリント基板とは対照的に、PCBアセンブリはある程度、作り直しや修正が可能です。PCBアセンブリの作り直しは、アクセス可能なパッド上のはんだ接合部を修正したり清掃することから、選択したコンポーネントを完全にはんだ外しして交換することまで、単純なものから複雑なものまで様々です。より高度な作り直しには、BGAやLGAの接点を取り外して清掃すること、およびBGAを再ボーリングして別の組み立てラウンドのために準備することが含まれます。

アセンブリの欠陥の原因は多く、作り直しで対処できるものもありますが、それらの問題がすべて設計者のせいであるわけではありません。一般的な原因には次のようなものがあります：

• 低いクリアランスによるコンポーネント間のはんだブリッジング
• 不均一なリフロープロファイルによるトゥームストーニング
• 過剰なペーストやはんだの冷却が遅いことによるコンポーネントの傾き
• 熱バイアスなど、未充填の穴やビアを通るはんだの流れ
• 大きなダイアタッチパッド上のはんだボイド
• 特に小さなSMDパッケージのリードにおける不十分な堆積
• BGAパッケージのヘッドインピローなど、リードレスパッケージの反りの欠陥
• 過剰なはんだフラックス残留物、特にノークリーンフラックスからのもので、さらなる清掃が必要

これは、PCB組立の潜在的な欠陥の網羅的なリストではありませんが、これらは基板が組み立て業者に再作業のために返送される一般的な理由です。PCB組立業者は、再作業が必要な組み立てを特定するために、特定の検査を実施すべきです。これには通常、AOIによる視覚検査、リードレスコンポーネントのX線検査、最終的なクリーニングステップが含まれます。

PCB購入者は何ができるか？

PCB購入者は、供給業者の能力を理解し、品質について供給業者を監査する責任があります。プロトタイピングの実行ではそれほど重要ではありませんが、生産が規模を拡大するにつれて重要性が増します。廃棄される基板と再作業のステップは、工場の生産量を下げ、信頼性の低い組み立てが現場に展開される可能性を高めます。

異なる企業は異なる監査レベルを実施し、ISO 9001やAS9100などの一般的な業界品質基準を超える異なる信頼性要件を持っています。工場の床でのプロセスと手順を監査することに加えて、購入者はエンジニアから要求される検査と品質期待を認識しておくべきです。これらはPCB供給業者に伝えられるべきです。これらの要件が満たされない場合は、異なる供給業者の使用を検討する時です。

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