การประกอบแผงวงจรพิมพ์ที่มีความน่าเชื่อถือสูง: การควบคุมกระบวนการและการตรวจสอบย้อนกลับ

บริษัท Highleap Electronics ผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่มีความน่าเชื่อถือสูงสำหรับผลิตภัณฑ์ที่หากเกิดความเสียหายในภาคสนามจะส่งผลกระทบเกินกว่าการส่งคืนเพื่อรับประกัน เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ ระบบควบคุมและพลังงานอุตสาหกรรม อุปกรณ์การบินและอวกาศและการป้องกันประเทศ และโครงสร้างพื้นฐานที่ต้องทำงานโดยไม่ต้องมีผู้ดูแลเป็นเวลาหลายปี เราผลิตแผงวงจรเปล่าและประกอบตามระดับฝีมือ วัสดุ และขั้นตอนการตรวจสอบที่กำหนดไว้ในข้อกำหนดของคุณ

ความน่าเชื่อถือสูงไม่ใช่ฉลากที่ติดในขั้นตอนสุดท้าย แต่ถูกกำหนดจากสามการตัดสินใจก่อนการผลิต ได้แก่ เกณฑ์การยอมรับที่ใช้ในการผลิตและตรวจสอบแผงวงจร วัสดุและกระบวนการที่กำหนดว่ารอยเชื่อมและแผ่นลามิเนตจะเสื่อมสภาพอย่างไร และหลักฐานที่ผู้ผลิตต้องจัดหาให้ว่าแต่ละล็อตตรงตามข้อกำหนด หน้านี้จะอธิบายว่าการตัดสินใจเหล่านั้นแปลงเป็นข้อกำหนด PCBA ได้อย่างไร กระบวนการและการทดสอบใดมีความสำคัญ และสิ่งที่ต้องตรวจสอบเมื่อประเมินคุณสมบัติของผู้ผลิต

การกำหนดข้อกำหนดความน่าเชื่อถือสูงสำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCBA)

“ความน่าเชื่อถือสูง” มีความหมายแตกต่างกันไปในแต่ละอุตสาหกรรม ใบสั่งซื้อที่ระบุเพียงว่า “ความน่าเชื่อถือสูง” ทำให้ผู้ผลิตต้องคาดเดา และซัพพลายเออร์สองรายจะเสนอราคาผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน ข้อกำหนดที่มีประโยชน์ควรระบุไว้ดังนี้:

ระบบคุณภาพของอุตสาหกรรมแต่ละแห่งมีข้อกำหนดเฉพาะของตนเอง เช่น ISO 13485 สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์, IATF 16949 สำหรับห่วงโซ่อุปทานยานยนต์ และข้อกำหนดของลูกค้าในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและการป้องกันประเทศ ใบรับรองระบบคุณภาพของ Highleap แสดงอยู่ในหน้าใบรับรอง ของเรา โปรดระบุมาตรฐานที่ผลิตภัณฑ์ของคุณอยู่ภายใต้ในเอกสารขอใบเสนอราคา (RFQ) เพื่อให้เอกสารการผลิตได้รับการจัดเตรียมตั้งแต่ล็อตแรก

การประกอบชิ้นส่วน IPC Class 3: มีการเปลี่ยนแปลงอะไรบ้างในสายการผลิต

โปรแกรมการผลิตที่มีความน่าเชื่อถือสูงส่วนใหญ่กำหนดให้ใช้มาตรฐาน IPC Class 3 ความแตกต่างจาก Class 2 ไม่ใช่เพราะเครื่องจักรที่แตกต่างกัน แต่เป็นเพราะช่วงการยอมรับที่แคบกว่าและต้องใช้ความพยายามในการตรวจสอบมากขึ้น ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมแผงวงจร Class 3 จึงมีราคาสูงกว่า

• การเติมรูชุบมาตรฐาน Class 3 ต้องการปริมาณตะกั่วบัดกรีแนวตั้งขั้นต่ำที่สูงกว่าในรูทะลุเมื่อเทียบกับ Class 2 แผ่นวงจรหนาและการเชื่อมต่อกับระนาบทองแดงขนาดใหญ่จำเป็นต้องใช้กระบวนการบัดกรีแบบรูทะลุและการออกแบบทางความร้อนที่ได้มาตรฐานดังกล่าว
• การจัดวางส่วนประกอบ: ระยะยื่นด้านข้างที่อนุญาตและระยะห่างของรอยต่อปลายมีขนาดเล็กกว่า ดังนั้นความแม่นยำในการวางตำแหน่งและการออกแบบแผ่นรองจึงต้องเผื่อระยะผิดพลาดน้อยลง
• ลักษณะการเปียกและการเชื่อมต่อ: สภาวะที่ยอมรับได้ว่าเป็นตัวบ่งชี้กระบวนการในระดับ 2 อาจเป็นข้อบกพร่องในระดับ 3 ได้
• บอร์ดเปล่ามาตรฐาน IPC-6012 Class 3 กำหนดให้ใช้ทองแดงที่มีผนังรูหนาขึ้นและวงแหวนรอบรูขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งส่งผลต่อการออกแบบดอกสว่านและแผ่นรอง

มาตรฐาน Class 3 ควรระบุไว้ในขั้นตอนการออกแบบ ไม่ใช่เพิ่มในขั้นตอนการสั่งซื้อ เลย์เอาต์ที่ออกแบบตามมาตรฐาน Class 2 สำหรับแผ่นรองและวงแหวน อาจไม่สามารถผลิตตามมาตรฐาน Class 3 ได้หากไม่มีการเปลี่ยนแปลง การเปรียบเทียบการประกอบ PCB มาตรฐาน IPC Class 2 กับ Class 3 ของเรา ครอบคลุมความแตกต่างในการยอมรับโดยละเอียด

บอร์ดทุกตัวในผลิตภัณฑ์ที่มีความน่าเชื่อถือสูง จำเป็นต้องใช้มาตรฐาน Class 3 หรือไม่?

ไม่เสมอไป การระบุ Class 3 เฉพาะในกรณีที่ฟังก์ชันนั้นต้องการ เช่น แผงควบคุม แต่ไม่ใช่แผงเชื่อมต่อจอแสดงผล สามารถช่วยควบคุมต้นทุนได้ ทีมวิศวกรรมของผลิตภัณฑ์ควรตัดสินใจโดยพิจารณาจากผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นหากเกิดความเสียหายและมาตรฐานอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง

แผ่นไม้เปล่าและการเลือกใช้วัสดุที่มีผลต่อความน่าเชื่อถือ

ความเสียหายที่เกิดขึ้นในระยะยาวหลายอย่างมักเริ่มต้นจากแผ่นวงจรเปล่ามากกว่าจากจุดบัดกรี การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิซ้ำๆ ทำให้เกิดความเครียดที่รูเคลือบตามแนวแกน Z การรีโฟลว์และการซ่อมแซมซ้ำๆ ทำให้เกิดความเครียดกับลามิเนต และการเจริญเติบโตของเส้นใยนำไฟฟ้าแบบแอโนดอาจเกิดขึ้นระหว่างรูที่อยู่ใกล้กันในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง

• อุณหภูมิ Tg และอุณหภูมิการสลายตัวของลามิเนตกระบวนการเชื่อมแบบไร้สารตะกั่ว การประกอบสองด้าน และการซ่อมแซม จำเป็นต้องใช้แผ่นลามิเนตที่ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้หลายระดับ
• การขยายแกน Z: ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) ในแกน Z ที่ต่ำลงจะช่วยลดความเครียดบนแกนเคลือบระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ซึ่งมีความสำคัญสำหรับแผงวงจรหนาที่มีจำนวนชั้นมาก
• ผ่านโครงสร้าง: ไมโครเวียแบบเรียงซ้อน ไวอาที่เติมเต็ม และไวอาในแผ่นรอง จำเป็นต้องผ่านการตรวจสอบคุณสมบัติกระบวนการผลิต ไมโครเวียแบบสลับมักเป็นที่นิยมใช้ในกรณีที่ความน่าเชื่อถือมีความสำคัญอย่างยิ่ง
• ผิวENIG, ENEPIG, การเคลือบเงินแบบจุ่ม และ OSP มีความแตกต่างกันในเรื่องอายุการเก็บรักษา ความเรียบ และลักษณะการเชื่อมต่อ ควรเลือกใช้ตามส่วนประกอบและระยะเวลาการเก็บรักษาก่อนการประกอบ

ควรตรวจสอบแผ่นวงจรเปล่าสำหรับโปรแกรมที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูง ไม่ใช่สันนิษฐาน การวิเคราะห์ภาคตัดขวางของชิ้นงานทดสอบและการทดสอบความน่าเชื่อถือของรูเคลือบ เช่นการทดสอบความเครียดของการเชื่อมต่อให้หลักฐานว่าโครงสร้างของรูเชื่อมต่อสามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้

การควบคุมกระบวนการเพื่อให้ได้รอยบัดกรีที่เชื่อถือได้

รอยเชื่อมที่ดีต้องมีปริมาณตะกั่วที่เหมาะสม การหลอมละลายที่สมบูรณ์ และมีช่องว่างน้อยที่สุด ซึ่งทั้งหมดนี้เกิดจากขั้นตอนการผลิตที่ควบคุมอย่างแม่นยำ ไม่ใช่การตรวจสอบขั้นสุดท้าย

การพิมพ์วางประสาน

ข้อบกพร่องส่วนใหญ่ของ SMT เริ่มต้นที่เครื่องพิมพ์ ความหนาของสเตนซิลและการออกแบบรูพรุนควบคุมปริมาณของวางบัดกรีการตรวจสอบวางบัดกรีจะวัดปริมาณและตำแหน่งของการวางก่อนการวาง เพื่อให้สามารถตรวจพบการวางที่ไม่เพียงพอหรือการเชื่อมต่อที่ไม่ถูกต้องก่อนที่จะกลายเป็นข้อต่อ

โปรไฟล์รีโฟลว์

โปรไฟล์การระบายความร้อนถูกตั้งค่าสำหรับแผงวงจรจริง โดยใช้เทอร์โมคัปเปิลกับชิ้นส่วนที่หนักที่สุดและไวต่อความร้อนที่สุด ชิ้นส่วน BGA ขนาดใหญ่ แผ่นทองแดงหนา และชิ้นส่วนพาสซีฟขนาดเล็กบนแผงวงจรเดียวกัน จำเป็นต้องใช้โปรไฟล์ที่ระบายความร้อนให้ทุกชิ้นส่วนโดยไม่ทำให้ชิ้นส่วนใดชิ้นส่วนหนึ่งร้อนเกินไป

การเว้นช่องว่างใต้แผ่นระบายความร้อน

ช่องว่างใต้แผ่นระบายความร้อนแบบ QFN และอุปกรณ์จ่ายไฟจะลดการถ่ายเทความร้อนและความแข็งแรงของรอยต่อ การเจาะรูบนแผ่นระบายความร้อนขนาดใหญ่ การปรับแต่งรู และการปรับรูปทรงจะช่วยลดช่องว่าง และการวัดด้วยรังสีเอกซ์จะยืนยันผลลัพธ์ หากแอปพลิเคชันของคุณมีข้อจำกัดเรื่องจำนวนช่องว่าง โปรดระบุไว้ในข้อกำหนด

ความชื้น, ESD และความสะอาด

อุปกรณ์ที่ไวต่อความชื้นจะได้รับการจัดการตามระดับ MSL ที่กำหนด และอบเมื่ออายุการใช้งานเกินกำหนด เพื่อป้องกันการแตกร้าวของบรรจุภัณฑ์ระหว่างการหลอมละลาย คราบฟลักซ์ที่ยอมรับได้สำหรับผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคอาจทำให้เกิดการรั่วไหลหรือการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูงหรือแรงดันไฟฟ้าสูง หากผลิตภัณฑ์ต้องการการทำความสะอาดและการตรวจสอบความสะอาดของไอออน โปรดระบุไว้ด้วย

การตรวจสอบ การทดสอบ และการป้องกันแผงวงจร

สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความน่าเชื่อถือสูง การตรวจสอบและการทดสอบจะถูกวางแผนเป็นชั้นๆ โดยแต่ละชั้นจะตรวจจับสิ่งที่ชั้นก่อนหน้าตรวจไม่พบ

การทดสอบการใช้งานต่อเนื่อง (Burn-in testing)เป็นสิ่งที่ลูกค้ากำหนดตามโปรไฟล์ความเสี่ยงของผลิตภัณฑ์ ซึ่งจะเพิ่มต้นทุนและเวลา และมีประโยชน์มากที่สุดในกรณีที่การค้นหาความล้มเหลวในช่วงเริ่มต้นใช้งานนั้นมีค่าใช้จ่ายสูงในภาคสนาม

การเคลือบป้องกันตามรูปทรงและการป้องกันเชิงกล

แผงวงจรที่สัมผัสกับความชื้น การควบแน่น ฝุ่นละออง หรือการปนเปื้อนทางเคมี มักต้องใช้สารเคลือบป้องกัน (conformal coating ) ระบุประเภทของสารเคลือบ บริเวณที่จะต้องปิดบัง (เช่น ขั้วต่อ จุดทดสอบ ชิ้นส่วนที่ปรับได้) และความหนาที่ต้องการ ชิ้นส่วนขนาดใหญ่ในสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนอาจต้องใช้การยึดด้วยกาวหรือวัสดุรองใต้ชิ้นส่วน ซึ่งควรแสดงไว้ในแบบร่างประกอบ

การตรวจสอบย้อนกลับและการควบคุมการเปลี่ยนแปลง

เมื่อผลิตภัณฑ์ที่มีความน่าเชื่อถือสูงเกิดความล้มเหลวในภาคสนาม การตรวจสอบจะขึ้นอยู่กับบันทึกการผลิต หากไม่มีบันทึกเหล่านั้น วิธีเดียวที่ปลอดภัยคือการพิจารณาว่าทุกหน่วยมีปัญหา

• การระบุตัวตนระดับคณะกรรมการ: หมายเลขประจำเครื่องหรือรหัสล็อตบนแผงวงจรทุกแผ่น ซึ่งเชื่อมโยงกับบันทึกการผลิต
• บันทึกล็อตส่วนประกอบ: รหัสวันที่และหมายเลขล็อตของชิ้นส่วนสำคัญที่เชื่อมโยงกับล็อตของแผงวงจร ตกลงกันว่าชิ้นส่วนใดบ้างที่จำเป็นต้องมีข้อมูลนี้ เนื่องจาก1การติดตามล็อตอย่างละเอียดของชิ้นส่วนแบบพาสซีฟทุกชิ้นจะเพิ่มต้นทุน
• บันทึกกระบวนการ: โปรไฟล์การหลอมโลหะ ผลการตรวจสอบและการทดสอบตามหมายเลขล็อตหรือหมายเลขซีเรียล
• การแจ้งเตือนการเปลี่ยนแปลง: ห้ามเปลี่ยนแปลงวัสดุ ส่วนประกอบ กระบวนการ หรือสถานที่ผลิตโดยไม่ได้รับการอนุมัติจากลูกค้า นี่มักเป็นข้อกำหนดที่สำคัญที่สุดในข้อตกลงจัดหาที่มีความน่าเชื่อถือสูง

หน้า ติดตามแหล่งที่มาของแผงวงจรพิมพ์ (PCB)ของเราอธิบายถึงบันทึกที่สามารถเก็บรักษาได้ และวิธีการเชื่อมโยงบันทึกเหล่านั้นกับการจัดส่งแต่ละครั้ง

ความถูกต้องของส่วนประกอบ

ชิ้นส่วนปลอมหรือชิ้นส่วนที่ได้รับการจัดการไม่ถูกต้องเป็นความเสี่ยงด้านความน่าเชื่อถือที่กระบวนการประกอบใดๆ ก็ไม่สามารถแก้ไขได้ สำหรับโครงการที่มีความน่าเชื่อถือสูง ควรซื้อชิ้นส่วนจากผู้ผลิตหรือผู้จัดจำหน่ายที่ได้รับอนุญาต ยกเว้นในกรณีที่ลูกค้าอนุมัติ ระบุข้อกำหนดนี้ รวมถึงรหัสวันที่หรือหมายเลขล็อตใดๆ ที่คุณต้องการ ในเอกสารขอใบเสนอราคา (RFQ) เพื่อให้รวมอยู่ใน แผนการ จัดหาชิ้นส่วนสำหรับโครงการของคุณ

การรับรองคุณสมบัติของผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCBA) ที่มีความน่าเชื่อถือสูง

ใบรับรองแสดงให้เห็นว่ามีระบบคุณภาพอยู่จริง แต่ไม่ได้แสดงให้เห็นว่าแผงวงจรเฉพาะนั้นจะถูกผลิตอย่างไร ในระหว่างขั้นตอนการคัดเลือกซัพพลายเออร์ ให้ขอหลักฐานที่เกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์ของคุณ:

• ใบรับรองมาตรฐานระบบคุณภาพที่อุตสาหกรรมของคุณต้องการ โดยครอบคลุมถึงการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
• วิธีการนำมาตรฐานการยอมรับระดับ 3 มาใช้และตรวจสอบความถูกต้องในสายการผลิต และวิธีการฝึกอบรมผู้ตรวจสอบให้เป็นไปตามเกณฑ์ของ IPC
• ตัวอย่างรายงานบทความวิจัยฉบับแรกและตัวอย่างบันทึกล็อต เพื่อดูว่ามีหลักฐานอะไรบ้างที่จัดส่งไปพร้อมกับแต่ละล็อต
• ขั้นตอนการจัดการผลิตภัณฑ์ที่ไม่ได้มาตรฐาน: การแยกประเภท การกำจัด การวิเคราะห์สาเหตุ และการแก้ไข
• กระบวนการแจ้งการเปลี่ยนแปลงและวิธีการบันทึกการอนุมัติจากลูกค้า
• ไม่ว่าแผ่นวงจรเปล่าจะผลิตเองภายในบริษัทหรือซื้อมา และวิธีการตรวจสอบคุณภาพของแผ่นวงจรเปล่าในทั้งสองกรณีเป็นอย่างไร

เราแนะนำให้ทำการทดสอบคุณสมบัติด้วยการสร้างชิ้นงานตัวอย่างแรกจากผลิตภัณฑ์จริงของคุณ ชิ้นงานตัวอย่างแรกและบันทึกการผลิตจะแสดงให้เห็นว่าข้อกำหนดต่างๆ ถูกนำไปใช้ในทางปฏิบัติอย่างไร ซึ่งแบบสอบถามความสามารถไม่สามารถทำได้ โปรแกรมเฉพาะอุตสาหกรรมต่างๆ มีรายละเอียดอยู่ในหน้าเว็บ เกี่ยวกับ การประกอบแผงวงจรพิมพ์ทางการแพทย์และการประกอบแผงวงจรพิมพ์สำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและการป้องกันประเทศ

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการประกอบ PCB ที่มีความน่าเชื่อถือสูง

การประกอบ PCB ที่มีความน่าเชื่อถือสูงนั้นเหมือนกับมาตรฐาน IPC Class 3 หรือไม่?

มาตรฐานระดับ 3 เป็นข้อกำหนดด้านคุณภาพงานที่พบได้บ่อยที่สุดในโปรแกรมที่มีความน่าเชื่อถือสูง แต่ความน่าเชื่อถือยังขึ้นอยู่กับวัสดุ การออกแบบ การควบคุมกระบวนการ กลยุทธ์การทดสอบ และการตรวจสอบย้อนกลับด้วย แผงวงจรอาจได้รับการตรวจสอบตามมาตรฐานระดับ 3 แต่ก็ยังอาจล้มเหลวได้ตั้งแต่เนิ่นๆ หากโครงสร้างลามิเนตหรือโครงสร้างเวียไม่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมทางความร้อน

การประกอบชิ้นส่วนระดับ 3 มีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นเท่าไหร่?

ค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้นขึ้นอยู่กับคณะกรรมการ โดยอาจเกิดจากกระบวนการที่เข้มงวดมากขึ้น การตรวจสอบและแก้ไขงานที่มากขึ้น เอกสารเพิ่มเติม และบางครั้งอาจเกิดจากการเปลี่ยนแปลงการออกแบบหรือวัสดุ หากต้องการตัดสินใจว่าจะระบุแบบใด ควรระบุราคาทั้งสองประเภท

คุณสามารถสร้างตามข้อกำหนดฝีมือช่างของเราได้หรือไม่?

ใช่ครับ หากระบุไว้ในเอกสารขอใบเสนอราคา (RFQ) ในกรณีที่ข้อกำหนดของลูกค้าแตกต่างจากมาตรฐาน IPC-A-610 เอกสารของลูกค้าควรระบุว่าข้อกำหนดใดมีผลบังคับใช้เหนือกว่า

คุณสนับสนุนการใช้ตะกั่วบัดกรีสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความน่าเชื่อถือสูงหรือไม่?

ผลิตภัณฑ์ด้านการบินและอวกาศ การป้องกันประเทศ และการแพทย์บางประเภทได้รับการยกเว้นจากข้อกำหนด RoHS และระบุให้ใช้ตะกั่วบัดกรีแบบดีบุก-ตะกั่ว โปรดระบุข้อกำหนดเกี่ยวกับโลหะผสมตะกั่วบัดกรีในเอกสารขอใบเสนอราคา (RFQ) เพื่อให้เราสามารถยืนยันกระบวนการและพื้นผิวของชิ้นส่วนได้

สามารถนำแผ่นวงจรไปเคลือบและทดสอบก่อนจัดส่งได้หรือไม่?

ใช่ค่ะ การเคลือบป้องกันความชื้น การทดสอบการทำงาน และการทดสอบความทนทาน สามารถรวมไว้ได้เมื่อมีการระบุไว้ ขั้นตอนการทดสอบและเกณฑ์การผ่านควรระบุหรือตกลงกันในระหว่างการเสนอราคา