Principais Causas de Retrabalho e Descarte em Montagem de PCB

Há muito que pode dar errado durante a montagem de PCBs. Ao adquirir placas de circuito impresso e montagens de PCB, coisas simples como itens de linha de BOM incorretos e incompatibilidades de footprint podem forçar um atraso na montagem, retrabalho ou descarte. Algumas das características em um layout de PCB também podem aumentar as chances de defeitos, o que exigirá que um PCB fabricado seja descartado. Os fabricantes de PCB realizarão uma revisão de DFM, mas uma revisão de DFM não é garantia de alto rendimento.

Na minha experiência, encontrei alguns fatores comuns que levam ao descarte de PCBs ou ao retrabalho de montagens de PCB. Vou delinear esses fatores comuns neste artigo.

Descarte de PCB

Quando um PCB apresenta defeitos durante a fabricação, ele precisará ser descartado. Realmente não há como retrabalhar um PCB nu que tenha defeitos de fabricação. Defeitos de fabricação de PCB geralmente produzem circuitos abertos ou curtos-circuitos onde você não os esperava, e haverá pouquíssima chance de que a montagem do PCB funcione conforme projetado.

A tabela abaixo resume algumas causas de descarte de PCB e algumas soluções para prevenir o descarte.

Arranjo de pads incorreto que não corresponde a nenhum footprint de componente, footprint errado na biblioteca de PCB, revisar e alterar o footprint conforme necessário

Claro, esta não é uma lista completa de defeitos de fabricação, mas eu já vi todos eles em algum momento. Os fabricantes devem realizar uma análise abrangente de DFM (Design for Manufacturability) para identificar os riscos que eu descrevi na tabela acima. No entanto, alguns fabricantes não realizarão uma revisão abrangente do design, a menos que você a solicite especificamente. Os compradores de CBA devem estar cientes do que estão adquirindo quando encomendam serviços de fabricação e montagem.

Se uma placa está destinada a ser descartada, então o melhor momento para descartá-la é antes de ela entrar em montagem. Além de uma revisão de DFM antes da fabricação da PCB, suas placas devem passar por alguns testes elétricos. O teste elétrico mais rápido e simples é o teste de continuidade, que mede a presença de circuitos abertos e curtos. Isso é então comparado com a exportação da sua lista de conexões do software de design de PCB. Os compradores que estão criando pedidos com uma fábrica de PCB também devem solicitar este serviço, pois o custo para configurar tais testes automatizados é muito baixo.

Rework de Montagem de PCB

Em contraste com as placas de circuito impresso nuas fabricadas, as montagens de PCB podem ser retrabalhadas e modificadas até certo ponto. O retrabalho da montagem de PCB pode ser tão simples quanto retocar ou limpar juntas de solda em pads acessíveis, ou tão complexo quanto dessoldar completamente e substituir componentes selecionados. O retrabalho mais avançado envolve descolar e limpar contatos BGA ou LGA, bem como reesferar BGAs para outra rodada de montagem.

Existem muitas causas comuns de defeitos de montagem que podem ser corrigidos com retrabalho, e nem todos esses problemas são culpa do projetista. Algumas das causas comuns são:

• Ponteamento de solda entre componentes devido a folgas baixas
• Perfil de refusão irregular, levando ao tombstoning
• Componentes desalinhados devido a excesso de pasta ou resfriamento lento da solda
• Fluxo de solda através de furos e vias não preenchidos, como viés térmico
• Vazios de solda em grandes pads de fixação de die
• Deposição insuficiente, particularmente em leads de pacotes SMD pequenos
• Defeitos de empenamento em pacotes sem leads, como head-in-pillow em pacotes BGA
• Resíduo excessivo de fluxo de solda, incluindo de fluxo no-clean, que requer limpeza adicional

Isso também não é uma lista exaustiva de possíveis defeitos na montagem de PCBs, mas acontece de serem razões comuns pelas quais as placas podem ser devolvidas a um montador para retrabalho. Os montadores de PCB devem realizar certas inspeções para identificar montagens que exigirão retrabalho, consistindo tipicamente de inspeção visual com AOI, inspeção por raio-X de componentes sem chumbo e uma etapa final de limpeza.

O Que os Compradores de PCB Podem Fazer?

Os compradores de PCB têm a responsabilidade de entender as capacidades de seus fornecedores e auditar seus fornecedores quanto à qualidade. Em volumes baixos ou em protótipos, isso é menos importante, mas torna-se mais importante à medida que as produções aumentam em tamanho. Cada placa descartada e etapa de retrabalho equivale a um menor rendimento no chão de fábrica e aumenta as chances de que uma montagem menos confiável seja implantada em campo.

Diferentes empresas realizam diferentes níveis de auditoria e têm diferentes requisitos de confiabilidade que podem exceder alguns dos padrões de qualidade comuns da indústria, como ISO 9001 e AS9100. Além de auditar os processos e procedimentos no chão de fábrica, os compradores também devem estar cientes das inspeções e expectativas de qualidade exigidas dos engenheiros. Estas devem ser comunicadas aos fornecedores de PCB; quando esses requisitos não podem ser atendidos, é hora de considerar o uso de um fornecedor diferente.

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