Opatrenia za zabezpečenie kvality pri vysokej presnej zostave PCB: zabezpečenie spoľahlivosti v náročných aplikáciách
Vysoko presné zostavy PCB, ktoré sa používajú v leteckom priestore, zdravotníckych pomôckach alebo telekomunikáciách, požadujú prísnu kontrolu kvality, aby sa splnilo prísne výkonnostné a bezpečnostné normy. Tieto zostavy často obsahujú komponenty s jemným rozpadom, dosky s vysokým triedením a komplexné prepojenia, vďaka čomu sú náchylné na defekty, ako sú napríklad sluhy spájkovania, nesprávne zarovnanie alebo tepelný stres. Nižšie sú uvedené kritické opatrenia na zabezpečenie bezchybného vykonávania naprieč fázami dizajnu, výroby a validácie.
Validácia dizajnu a analýza DFM: Predchádzanie defektom pred výrobou
Validácia dizajnu v počiatočnom štádiu je prvou líniou obrany proti problémom s kvalitou vo vysoko presných PCB. Pokročilé elektrické testovacie nástroje, ako sú simulátory integrity signálu, analyzujú vysokorýchlostné stopy pre nezhody impedancie alebo presluchy, čo zabezpečuje, že usporiadanie spĺňa požiadavky na frekvenciu a latenciu. V prípade dosiek so zabudovanými komponentmi alebo mikroviami modelovanie 3D elektromagnetického (EM) predpovedá počas prevádzky tepelné a mechanické napätie, identifikujúc body potenciálu zlyhania, ako je delaminácia alebo praskanie podložky pod vibráciami alebo tepelnou cyklovaním.
Pokyny pre návrhy výroby (DFM) sú prispôsobené vysokovýkonným obmedzeniam. Pravidlá umiestnenia komponentov uprednostňujú prístupnosť pre kontrolu a prepracovanie, s kritickými časťami (napr. BGAS alebo QFNS) umiestnenými v blízkosti centra dosky, aby sa minimalizovalo deformácia počas reflow. Geometrie podložky sú optimalizované pre spájkovateľnosť: V prípade rezistorov s veľkosťou 0201 môžu vankúšiky obsahovať tvar psích kostí na vyváženie objemu spájkovania a zabránenie Tombstoningu, zatiaľ čo vankúšiky BGA obsahujú návrhy definovanej nesierovej masky (NSMD) na zvýšenie spoľahlivosti spoločného. Softvér DFM automaticky označila porušenia, ako napríklad nedostatočné povolenie medzi stopami vysokého napätia a susednými komponentmi, čo vyvoláva revízie dizajnu pred prototypovaním.
Simulácie tepelného hospodárenia sú nevyhnutné pre zostavy vysokej alebo vysokej hustoty. Nástroje výpočtovej dynamiky tekutín (CFD) Model prúdenie vzduchu a rozptyl tepla cez palubu, vedenie umiestnenia tepelných priechodov, chladičov alebo vložených medených lietadiel. Napríklad doska s viacerými výkonovými tranzistormi môže vyžadovať tepelné viazané viazané ≤0,5 mm od seba pod každým komponentom na vykonanie tepla do vnútornej medenej vrstvy, čo bráni lokalizovanému prehriatiu, ktoré by mohlo degradovať spájkovacie kĺby alebo poškodenie komponentov.
Kontrola procesu a monitorovanie v reálnom čase: udržiavanie konzistentnosti počas montáže
Vysoko presná zostava PCB sa spolieha na prísne kontrolované procesy, aby sa minimalizovala variabilita. Strievacie stroje spájkovania používajú laserové strihové šablóny s elektropolovanými povrchmi, aby sa zabezpečilo konzistentné objemy depozície pasty, ktoré sú rozhodujúce pre komponenty jemných rozjazdov, ako sú 0,3 mm-pitch BGA. Systémy inšpekcie Paste Paste Inspection (SPI) v reálnom čase využívajú 3D kamery na meranie výšky, plochy a objemu pasty na každej podložke a odmietajú dosky s odchýlkami nad ± 10% cieľovej hodnoty. Tým sa zabraňuje spájkovacím mostom alebo nedostatočným výplne, ktoré sú bežné v zostavách s vysokou hustotou.
Stroje na umiestňovanie komponentov integrujú systémy videnia s vysokým rozlíšením na overenie zarovnania a orientácie pred spájkovaním. Pre balíčky mikro-bGA s 0,25 mm loptičkovým ihriskom používajú stroje presnosť sub-pixelov na úpravu umiestnenia v reálnom čase, čím kompenzujú deformáciu DPS alebo nesprávne registráciu šablóny. Počas umiestnenia vákuové dýzy s nastaviteľnou sacou silou spracovávajú jemné komponenty (napr. Kondenzátory veľkosti 01005) bez toho, aby spôsobili poškodenie, zatiaľ čo rozhodujúce rozpoznávanie značiek zaisťuje globálne zarovnanie medzi doskou.
Profily spájkovania v oblasti prerážania sú precízne kalibrované pre vysoko presné zostavy. Soldery bez olova (napr. Zliatiny SN-AG-CU) vyžadujú presné krivky časovej teploty, aby sa predišlo defektom: Namočná zóna (150-180 ° C) musí aktivovať tok bez toho, aby ho príliš rýchlo prchavila, zatiaľ čo vrchol prepadnutia (240–250 ° C) musí zostať pod teplotou sklenenej prechodnej teploty PCB laminátov, aby sa zabránilo deformácii. Inerting dusíka v rúre v reflowe znižuje oxidáciu, zlepšuje zvlhčenie procesov bez čistí a minimalizuje medzery v kĺboch BGA, ktoré sa neskôr detegujú pomocou röntgenovej kontroly.
Overenie po zostavení: Zistenie skrytých defektov pred nasadením
Automatizovaná optická inšpekcia (AOI) je primárnym nástrojom na kontrolu kvality po pretieni. Kamery s vysokým rozlíšením skenujú obe strany DPS, porovnávajú tvary spájkovacieho kĺbu so zlatou šablónou, aby identifikovali mosty, nedostatočné výplne alebo zdvihnuté vodiče. V prípade komponentov s jemným pitchom používajú systémy AOI uhlové osvetlenie na zvýraznenie kontúry spájkovacej filet, čím sa rozlišujú medzi prijateľnými a chybnými kĺbmi s presnosťou> 99%. Niektoré systémy tiež detekujú chyby polarity komponentov alebo chýbajúce časti krížovým odkazom proti bom.
Röntgenová inšpekcia je nevyhnutná na overenie skrytých pripojení vo vysoko presných zostavách. BGA, CSPS a priechodné dlém pod komponentmi SMT vyžadujú nedeštruktívne vyhodnotenie na detekciu dutiny, nesprávne zarovnaných guličiek alebo neúplného zmáčania. Pokročilé röntgenové systémy používajú počítačovú tomografiu (CT) na generovanie 3D modelov spájkovacích kĺbov, kvantifikáciu percentá vo vnútri (napr. <25% pre kritické aplikácie) a meranie posunu lopty-to-PAD presnosťou na úrovni mikrónu. To zaisťuje spoľahlivosť v prostrediach s mechanickým stresom alebo tepelnou cyklovaním.
Testovanie napätia v prostredí (EST) potvrdzuje dlhodobú trvanlivosť simuláciou podmienok v reálnom svete. Testy tepelnej cyklistiky (napr. –40 ° C až +125 ° C počas 1 000 cyklov) vystavujú zostavu opakovanej expanzie a kontrakcie, detekciu delaminácie alebo únavy spájkovacieho kĺbu. Testovanie vibrácií (napr. 20–2 000 Hz pri 20 g) identifikuje voľné komponenty alebo prasknuté stopy, zatiaľ čo testovanie vlhkosti (85 ° C/85% RH počas 168 hodín) kontroluje koróziu alebo únikové prúdy v oblastiach citlivých na vlhkosť. Prenos týchto testov potvrdzuje, že montáž spĺňa ciele spoľahlivosti pre svoju zamýšľanú aplikáciu.
Integráciou validácie dizajnu, riadenia procesov a testovania po zostavení, výrobcovia zabezpečujú vysoko presné zostavy PCB poskytujú konzistentný výkon v kritických systémoch misií. Tieto opatrenia sa zaoberajú jedinečnými výzvami komponentov s jemným rozjazdom, dosiek s vysokým obsahom a náročných prevádzkových prostredí, ktoré stanovujú referenčnú hodnotu pre kvalitu vo výrobe pokročilých elektroniiek.
