Kvaliteedi tagamise meetmed PCB ülitäpseks kokkupanemiseks: nõudlike rakenduste usaldusväärsuse tagamine
Ülimalt arvestatud PCB-koosseisud, mida kasutatakse lennundus-, meditsiiniseadmetes või telekommunikatsioonis, nõuavad ranget kvaliteedikontrolli, et vastata rangetele jõudlus- ja ohutusstandarditele. Nendel sõlmidel on sageli peenkomponendid, kõrgekihiliste arvete tahvlid ja keerulised ühendused, muutes need vastuvõtlikuks defektidele nagu joote tühimike, valesti paigutamine või termiline stress. Allpool on kriitilised meetmed, et tagada veatu täitmine kogu projekteerimise, tootmise ja valideerimise etappide vahel.
Kujunduse valideerimine ja DFM -analüüs: defektide ennetamine enne tootmist
Varajases staadiumis disaini valideerimine on esimene kaitseliin kõrgete PCB-de kvaliteediküsimuste vastu. Täpsemad elektriliste testimisvahendid, näiteks signaali terviklikkuse simulaatorid, analüüsivad kiireid jälgi impedantsi ebakõlade või ristide jaoks, tagades, et paigutus vastab sagedus- ja latentsusnõuetele. Manustatud komponentide või mikroviatega laudade jaoks ennustab 3D -elektromagnetilise (EM) modelleerimine töö ajal termilisi ja mehaanilisi pingeid, tuvastades potentsiaalsed tõrkepunktid, näiteks delaminatsiooni või padja pragunemine vibratsiooni või termilise tsükli all.
Tootmise (DFM) juhised on kohandatud ülitäpsetele piirangutele. Komponentide paigutuseeskirjad seavad kontrolli ja ümbertegemise juurdepääsetavuse, mille kriitilised osad (nt BGA -d või QFN -id) on paigutatud juhatuse keskuse lähedal, et minimeerida väändumist tagasivoolu ajal. PAD-geomeetriad on jootmise jaoks optimeeritud: 0201-suuruses takistites võivad padjadel olla koeraluu kuju, et tasakaalustada joodise mahtu ja vältida haudeplaati, samas kui BGA Pads sisaldavad sõlmimata maski määratletud (NSMD) disainilahendusi liigese usaldusväärsuse suurendamiseks. DFM-tarkvara liputab automaatselt rikkumisi, näiteks ebapiisav kliirens kõrgepinge jälgede ja külgnevate komponentide vahel, mis ajendades enne prototüüpimist kavandamise muudatusi.
Termilise juhtimise simulatsioonid on hädavajalikud suure võimsusega või tihedusega sõlmede jaoks. Arvutusliku vedeliku dünaamika (CFD) tööriistad mudelid õhuvoolu ja soojuse hajumise kaudu, suunates termilise viase, jahutusradiaatorite või manustatud vasktasapindade paigutamist. Näiteks võib mitme energiatransistoriga laud vajada iga komponendi all asuvat termilist VIA -d, et viia sisemine vaskkiht soojuseni, takistades lokaliseeritud ülekuumenemist, mis võib halvendada jooteühendusi või kahjustuskomponente.
Protsesside kontroll ja reaalajas jälgimine: järjepidevuse säilitamine monteerimise ajal
Täpne PCB-komplekt tugineb varieeruvuse minimeerimiseks tihedalt juhitavatele protsessidele. Jootepasta printimismasinad kasutavad elektropoliditud pindadega laserlõikega šabloone, et tagada järjepidev pasta sadestumismaht, mis on kriitilise tähtsusega peenpüüde komponentide jaoks, näiteks 0,3 mm pith BGA-d. Reaalajas jootepastakontrolli (SPI) süsteemid kasutavad 3D-kaameraid, et mõõta igas padjas pastakõrgust, pindala ja mahtu, lükates tahvlid tagasi kõrvalekaldega, mis ületavad ± 10% sihtväärtusest. See hoiab ära jootesillad või ebapiisavad täidised, mis on tavalised suure tihedusega sõlmedes.
Komponentide paigutusmasinad integreerivad kõrge eraldusvõimega nägemissüsteemid, et kontrollida joondamist ja orientatsiooni enne jootmist. Mikro-BGA pakettide puhul, mille kuulipikk on 0,25 mm, kasutavad masinad sub-piksli täpsust, et reguleerida paigutus nihkeid reaalajas, kompenseerides PCB väändumist või šabloonide valesti registreerimist. Asendamise ajal käsitlevad reguleeritava iminaitugevusega vaakumi düüsid õrnade komponentidega (nt 01005-suurusega kondensaatorid) kahjustamata, samas kui fiducial märgi äratundmine tagab ülemaailmse joondamise.
Röövli jootmisprofiilid on hoolikalt kalibreeritud ülitäpsete sõlmede jaoks. Pliivabad joodised (nt SN-AG-CU sulamid) vajavad defektide vältimiseks täpseid ajatemperatuuri kõveraid: leoatsoon (150–180 ° C) peab aktiveerima voogu, ilma et see liiga kiiresti lenduks, samal ajal kui tagasivoolu tipp (240–250 ° C) peab püsima PCB-laminaatide klaasist siirdetemperatuurist allapoole. Lämmastikkuningus tagasivoolu ahjus vähendab oksüdeerumist, parandades puhastuskindlate protsesside niisutamist ja minimeerides tühimikke BGA liigestes, mis tuvastatakse hiljem röntgenikiirguse kontrollimisel.
Kokkuvõttejärgne valideerimine: varjatud defektide tuvastamine enne juurutamist
Automatiseeritud optiline ülevaatus (AOI) on peamine vahend reformijärgse kvaliteedikontrolli jaoks. Suure eraldusvõimega kaamerad skaneerivad PCB mõlemad küljed, võrreldes joodise liigese kujuga kuldse malliga, et tuvastada sildade, ebapiisava täidise või tõstetud juhtnöörid. Peenite komponentide jaoks kasutavad AOI-süsteemid jootefilee kontuuride esiletõstmiseks nurgavalgustust, eristades vastuvõetavaid ja puudulikke liigeseid, mille täpsus on> 99%. Mõned süsteemid tuvastavad ka komponentide polaarsusvead või puuduvad osad, risti viitades BoM-i suhtes.
Röntgenkontroll on hädavajalik, et kontrollida varjatud ühenduste ülitäpseid sõlme. SMT komponentide all olevad BGA-d, CSP-d ja läbi augu VIA-d vajavad tühimike, valesti paigutatud kuulide või mittetäieliku niisutamise tuvastamiseks mittepurustavat hindamist. Täiustatud röntgenikiirgusüsteemid kasutavad jooteliigeste 3D-mudelite genereerimiseks arvutatud tomograafiat (CT), kvantifitseerides tühimike protsendimäärasid (nt <25% kriitiliste rakenduste jaoks) ja mõõtes kuuli-pad-nihet Micron-taseme täpsusega. See tagab usaldusväärsuse mehaanilise stressi või termilise tsükliga keskkonnas.
Keskkonnastressi testimine (EST) kinnitab pikaajalist vastupidavust, simuleerides reaalmaailma tingimusi. Termiliste tsükli testid (nt –40 ° C kuni +125 ° C 1000 tsükli kohta) paljastavad koostise korduva laienemise ja kokkutõmbumiseni, tuvastades delaminatsiooni või joodise liigese väsimuse. Vibratsiooni testimine (nt 20–2000 Hz 20 g juures) tuvastab lahtised komponendid või pragunenud jäljed, samas kui õhuniiskuse testimine (85 ° C/85% RH 168 tundi) kontrollid korrosiooni või lekkevoolude osas niiskustundlikes piirkondades. Nende testide läbimine kinnitab, et kokkupanek vastab selle kavandatud rakenduse usaldusväärsuse eesmärkidele.
Integreerides disaini valideerimise, protsesside juhtimise ja koosseisujärgse testimise, tagavad tootjad ülitäpse PCB-koosseisud misjonikriitilistes süsteemides järjepideva jõudluse. Need meetmed käsitlevad peenkomponentide, kõrgkihiliste arvete ja nõudlike operatiivkeskkondade ainulaadseid väljakutseid, määrates täpsema elektroonikatootmise kvaliteedi võrdlusaluse.
