Najczęstsze przyczyny poprawek i odpadów przy montażu PCB

Podczas montażu PCB może pójść wiele rzeczy nie tak. Przy zamawianiu płytek drukowanych i montażu PCB, proste rzeczy takie jak nieprawidłowe pozycje na BOM czy niezgodności obrysów mogą zmusić do opóźnienia montażu, jego przeróbki lub odrzucenia. Niektóre cechy układu PCB mogą również zwiększyć szanse na defekty, które wymagają odrzucenia wyprodukowanej płytki PCB. Producenci PCB przeprowadzą przegląd DFM, ale przegląd DFM nie gwarantuje wysokiej wydajności.

W moim doświadczeniu znalazłem kilka wspólnych czynników prowadzących do odrzucania PCB lub przerabiania montażu PCB. W tym artykule przedstawię te wspólne czynniki.

Złom PCB

Gdy PCB ma defekty podczas produkcji, będzie musiała zostać odrzucona. Naprawdę nie ma sposobu na przeróbkę gołej PCB, która ma defekty produkcyjne. Defekty produkcyjne PCB zazwyczaj powodują przerwy w obwodach lub zwarcia tam, gdzie się ich nie spodziewano, i będzie bardzo mała szansa, że montaż PCB będzie działał zgodnie z projektem.

Poniższa tabela przedstawia niektóre przyczyny złomu PCB oraz niektóre rozwiązania zapobiegające złomowaniu.

Niepoprawne rozmieszczenie padów, które nie pasuje do żadnego obrysu komponentu, błędny obrys w bibliotece PCB, przejrzyj i zmień obrys w razie potrzeby

Oczywiście, to nie jest kompletna lista wad produkcyjnych, ale wszystkie z nich widziałem w pewnym momencie. Producenci powinni przeprowadzić wszechstronną analizę DFM, aby zidentyfikować ryzyka, które przedstawiłem w powyższej tabeli. Jednak niektórzy producenci nie przeprowadzą wszechstronnej analizy projektu, chyba że wyraźnie o to poprosisz. Kupujący CBA powinni być świadomi, co otrzymują, zamawiając usługi produkcyjne i montażowe.

Jeśli płyta ma zostać zezłomowana, to najlepszy moment na jej zezłomowanie jest zanim trafi do montażu. Oprócz analizy DFM przed fabrykacją PCB, ich płytki powinny przejść pewne testy elektryczne. Najszybszym i najprostszym testem elektrycznym jest test ciągłości, który mierzy obecność przerw i zwarcia. Następnie porównuje się to z eksportem twojej listy połączeń z oprogramowania do projektowania PCB. Kupujący, którzy składają zamówienia w zakładzie produkcyjnym PCB, powinni również zażądać tej usługi, ponieważ opłata za ustawienie takich automatycznych testów jest bardzo niska.

Przeróbka Montażu PCB

W przeciwieństwie do wyprodukowanych gołych płyt drukowanych, montaż PCB może być w pewnym zakresie przerabiany i modyfikowany. Przeróbka montażu PCB może być tak prosta, jak poprawki lub czyszczenie złączy lutowniczych na dostępnych padach, lub tak skomplikowana, jak całkowite odlutowanie i wymiana wybranych komponentów. Bardziej zaawansowana przeróbka obejmuje odłączanie i czyszczenie kontaktów BGA lub LGA, jak również reballing BGA na kolejną rundę montażu.

Istnieje wiele powszechnych przyczyn wad montażu, które można rozwiązać przez przeróbkę, i nie wszystkie te problemy są winą projektanta. Do powszechnych przyczyn należą:

• Mostkowanie lutu między komponentami z powodu niskich odstępów
• Nierówny profil przepływu ciepła, prowadzący do efektu "tombstoning"
• Przekrzywione komponenty z powodu nadmiaru pasty lub wolnego chłodzenia lutu
• Przepływ lutu przez niezapełnione otwory i przelotki, takie jak skłonność termiczna
• Próżnie w lutach na dużych padach dołączanych do układu
• Niewystarczająca ilość depozytu, szczególnie na małych wyprowadzeniach pakietów SMD
• Wady wykrzywienia na pakietach bez wyprowadzeń, takie jak efekt "head-in-pillow" w pakietach BGA
• Nadmiar resztek pasty lutowniczej, w tym z pasty nieczyszczącej, co wymaga dalszego czyszczenia

To również nie jest wyczerpująca lista potencjalnych wad montażu PCB, ale zdarza się, że są to powszechne powody, dla których płyty mogą być odsyłane do montażysty w celu przeróbki. Montażyści PCB powinni przeprowadzać pewne inspekcje, aby zidentyfikować montaże, które będą wymagały przeróbki, zwykle składające się z wizualnej inspekcji z AOI, inspekcji rentgenowskiej komponentów bezwyprowadzeniowych oraz końcowego etapu czyszczenia.

Co mogą zrobić kupujący PCB?

Kupujący PCB mają obowiązek zrozumieć możliwości swoich dostawców i audytować ich pod kątem jakości. Przy niskich wolumenach lub w seriach prototypowych jest to mniej ważne, ale zyskuje na znaczeniu, gdy wielkość produkcji rośnie. Każda zezłomowana płyta i etap przeróbki oznacza niższą wydajność na hali produkcyjnej i zwiększa szanse, że mniej niezawodne montaże zostaną wdrożone w terenie.

Różne firmy wykonują różne poziomy audytu i mają różne wymagania dotyczące niezawodności, które mogą przekraczać niektóre z powszechnych standardów jakości przemysłowej, takich jak ISO 9001 i AS9100. Oprócz audytowania procesów i procedur na hali produkcyjnej, kupujący powinni być również świadomi inspekcji i oczekiwań jakościowych wymaganych od inżynierów. Te wymagania powinny być komunikowane dostawcom PCB; gdy te wymagania nie mogą być spełnione, nadszedł czas, aby rozważyć użycie innego dostawcy.

Czy potrzebujesz zbudować niezawodne elektroniki mocy czy zaawansowane systemy cyfrowe, użyj kompletnego zestawu funkcji projektowania PCB i światowej klasy narzędzi CAD oferowanych przez Altium. Altium Develop zapewnia wiodącą na świecie platformę do rozwoju produktów elektronicznych, kompletną z najlepszymi w branży narzędziami do projektowania PCB i funkcjami współpracy międzydziedzinowej dla zaawansowanych zespołów projektowych. Doświadcz Altium Develop już dziś!