Nguyên Nhân Phổ Biến Dẫn Đến Việc Chỉnh Sửa và Phế Liệu Trong Lắp Ráp PCB

Có rất nhiều vấn đề có thể xảy ra trong quá trình lắp ráp PCB. Khi mua bảng mạch in và lắp ráp PCB, những điều đơn giản như sai sót về mục linh kiện trong BOM hay không khớp footprint có thể khiến việc lắp ráp bị trì hoãn, phải làm lại hoặc bỏ đi. Một số tính năng trong bố cục PCB cũng có thể tăng khả năng xuất hiện lỗi, điều này sẽ yêu cầu một PCB đã được sản xuất phải bị loại bỏ. Nhà sản xuất PCB sẽ đưa thiết kế qua một quá trình kiểm tra DFM, nhưng kiểm tra DFM không phải là bảo đảm cho tỷ lệ sản phẩm tốt cao.

Theo kinh nghiệm của tôi, tôi đã tìm ra một số yếu tố chung dẫn đến việc loại bỏ PCB hoặc làm lại lắp ráp PCB. Tôi sẽ trình bày những yếu tố chung này trong bài viết này.

Phế liệu PCB

Khi một PCB có lỗi trong quá trình sản xuất, nó sẽ cần phải bị loại bỏ. Thực sự không có cách nào để làm lại một PCB trống có lỗi sản xuất. Lỗi sản xuất PCB thường tạo ra mạch hở hoặc mạch chập ở những nơi bạn không mong đợi, và sẽ có rất ít cơ hội mà lắp ráp PCB sẽ hoạt động như thiết kế.

Bảng dưới đây trình bày một số nguyên nhân gây ra phế liệu PCB và một số giải pháp để ngăn chặn phế liệu.

Sắp xếp pad không đúng với bất kỳ dấu chân linh kiện nào, dấu chân sai trong thư viện PCB, xem xét và thay đổi dấu chân theo yêu cầu

Dĩ nhiên, đây không phải là danh sách đầy đủ các lỗi sản xuất, nhưng tôi đã từng chứng kiến tất cả chúng ở một thời điểm nào đó. Các nhà sản xuất nên thực hiện một đánh giá DFM toàn diện để xác định các rủi ro mà tôi đã trình bày trong bảng trên. Tuy nhiên, một số nhà sản xuất sẽ không thực hiện đánh giá toàn diện thiết kế trừ khi bạn cụ thể yêu cầu. Người mua CBA nên biết họ đang nhận được gì khi họ đặt hàng dịch vụ sản xuất và lắp ráp.

Nếu một tấm bảng điều khiển được định sẽ bị loại bỏ, thì thời điểm tốt nhất để loại bỏ tấm bảng là trước khi nó được đưa vào lắp ráp. Ngoài việc đánh giá DFM trước khi sản xuất PCB, các PCB của họ cũng nên trải qua một số kiểm tra điện. Kiểm tra điện nhanh và đơn giản nhất là kiểm tra liên tục, đo sự hiện diện của các đoạn mở và đoạn ngắn. Sau đó, điều này được so sánh với xuất netlist từ phần mềm thiết kế PCB của bạn. Người mua tạo đơn hàng với nhà sản xuất PCB cũng nên yêu cầu dịch vụ này vì chi phí cần thiết để thiết lập các bài kiểm tra tự động như vậy rất rẻ.

Sửa chữa Lắp ráp PCB

Trái ngược với việc sản xuất các bảng mạch in trần, hội tụ PCB có thể được sửa chữa và chỉnh sửa ở một mức độ nào đó. Việc sửa chữa hội tụ PCB có thể đơn giản như chỉnh sửa hoặc làm sạch các mối hàn trên các pad dễ tiếp cận, hoặc phức tạp như tháo gỡ và thay thế hoàn toàn các linh kiện được chọn. Công việc sửa chữa nâng cao hơn bao gồm việc tháo và làm sạch các tiếp điểm BGA hoặc LGA, cũng như tái bóng BGA cho một vòng lắp ráp khác.

Có nhiều nguyên nhân phổ biến dẫn đến lỗi hội tụ có thể được giải quyết bằng cách sửa chữa, và không phải tất cả các vấn đề đều do lỗi của người thiết kế. Một số nguyên nhân phổ biến bao gồm:

• Hàn cầu giữa các linh kiện do khoảng cách thấp
• Profile tái hồi không đều, dẫn đến hiện tượng tombstoning
• Linh kiện bị lệch do lượng kem hàn quá nhiều hoặc làm mát chậm của hàn
• Dòng hàn chảy qua các lỗ và vias không được lấp đầy, như lệch nhiệt
• Tạo khoảng trống hàn trên các pad gắn chíp lớn
• Sự đặt không đủ, đặc biệt trên các chân gói SMD nhỏ
• Lỗi cong vênh trên các gói không chân, như hiện tượng head-in-pillow trong các gói BGA
• Dư lượng chất chống hàn quá mức, bao gồm cả từ chất chống hàn không cần làm sạch, yêu cầu phải làm sạch thêm

Đây cũng không phải là danh sách đầy đủ các lỗi lắp ráp PCB tiềm ẩn, nhưng chúng thường là những lý do phổ biến khiến các bảng mạch phải được gửi trả lại cho nhà lắp ráp để sửa chữa. Nhà lắp ráp PCB nên thực hiện một số kiểm tra nhất định để xác định những bộ lắp ráp cần phải sửa chữa, thường bao gồm kiểm tra bằng mắt thường với AOI, kiểm tra bằng tia X đối với các thành phần không chì, và một bước làm sạch cuối cùng.

Người mua PCB có thể làm gì?

Người mua PCB có trách nhiệm hiểu biết về khả năng của nhà cung cấp của họ và kiểm tra chất lượng của nhà cung cấp. Ở khối lượng thấp hoặc trong các lần chạy thử mẫu, điều này ít quan trọng hơn, nhưng trở nên quan trọng hơn khi số lượng sản xuất tăng lên. Mỗi bảng mạch bị loại bỏ và bước sửa chữa tương đương với việc giảm năng suất trên sàn nhà máy, và tăng khả năng một bộ lắp ráp kém tin cậy được triển khai ngoài thực địa.

Các công ty khác nhau thực hiện các mức độ kiểm toán khác nhau và có các yêu cầu độ tin cậy khác nhau có thể vượt qua một số tiêu chuẩn chất lượng công nghiệp phổ biến, như ISO 9001 và AS9100. Ngoài việc kiểm toán các quy trình và thủ tục trên sàn nhà máy, người mua cũng nên nhận thức được các kiểm tra và kỳ vọng chất lượng cần thiết từ các kỹ sư. Những yêu cầu này nên được thông báo cho nhà cung cấp PCB; khi những yêu cầu này không thể đáp ứng được, đã đến lúc cân nhắc sử dụng một nhà cung cấp khác.

Dù bạn cần xây dựng điện tử công suất đáng tin cậy hay hệ thống số tiên tiến, hãy sử dụng bộ tính năng thiết kế PCB đầy đủ và công cụ CAD hàng đầu thế giới của Altium. Altium Develop cung cấp nền tảng phát triển sản phẩm điện tử hàng đầu thế giới, hoàn chỉnh với các công cụ thiết kế PCB tốt nhất trong ngành và các tính năng hợp tác liên ngành cho các đội ngũ thiết kế tiên tiến. Trải nghiệm Altium Develop ngay hôm nay!