Niezawodność obwodów drukowanych – problemy i wyzwania

Tworzenie niezawodnych płytek PCB polega w dużej mierze na uwzględnieniu wszystkich aspektów, które mogą mieć wpływ na ich niezawodność na wszystkich etapach procesu produkcyjnego. Płytki drukowanej nie można porównywać z innymi komponentami, gdyż jej projekt jest dostosowany do konkretnego produktu i szczególnego zastosowania. Oznacza to, że dobry projekt płytki poprawia niezawodność produktu końcowego oraz zmniejsza ryzyko jego awarii i odwrotnie. Dlatego jakość i niezawodność PCB zaczyna się już na tym etapie.

Wraz z postępem technologicznym na rynku pojawiają się coraz bardziej złożone urządzenia. Dziś wszystkie podzespoły są niewiarygodnie małe i coraz bardziej złożone od strony technologii. Konstrukcja PCB staje się bardziej skomplikowana tak samo jak i jej produkcja. Wraz z postępem w zakresie miniaturyzacji i złożoności ważne jest, aby projektanci dokładnie wiedzieli, co jest osiągalne przy określonych parametrach procesu i laminatu. Jeśli produkt ma komponenty dużej mocy, należy płytkę projektować tak, aby zapewnić, żeby sekcje wysokoprądowe znalazły się na warstwach wewnętrznych, a nie zewnętrznych, ponieważ tam właśnie znajdują się elementy o małym rastrze. Takie podejście sprawia, że płytka jest łatwiejsza do wyprodukowania.

Im płytka bardziej zaawansowana technologicznie, tym mniej jest miejsca na błędy, bo tolerancje są mniejsze. Nakłada to więcej wymagań na projekt, który musi być bardziej dokładny i precyzyjny. Ponownie – lepszy, a więc dopracowany w szczegółach projekt zwiększa niezawodność produktu i zmniejsza ryzyko awarii.

Właściwa fabryka dla danego typu płytki

Po skończeniu projektu i zakończeniu prac nad mozaiką połączeń trzeba wysłać pliki i zlecenie do producenta obwodów, który ma odpowiednie możliwości i zaplecze a także kompetencje, aby wyprodukować płytkę, zapewniając jakość i zgodność z wymaganiami. Należy zdawać sobie sprawę, że fabryka wytwarzająca na co dzień nieskomplikowane obwody nie będzie w stanie wyprodukować płytek HDI w dobrej jakości, gdyż jest to inny obszar kompetencji i infrastruktury. Chociaż ogólnie procesy produkcji płytki dwuwarstwowej i obwodów HDI są do siebie podobne, w szczegółach technologia jest bardzo różna. Stąd aby zapewnić jakość i niezawodność, taki zakład produkcyjny musi mieć większe kompetencje i lepszą kontrolą procesu produkcyjnego.

Jednocześnie należy dążyć do tego, aby projekt PCB mógł być niezawodnie wyprodukowany przez jak największą liczbę zakładów, gdyż w ten sposób można osiągnąć krótsze czasy realizacji zamówień i niższe koszty przy jednoczesnym zachowaniu jakości. Aby niepotrzebnie nie podrażać konstrukcji, ważne jest, aby unikać zbędnej komplikacji, np. jeśli można uniknąć korzystania z obwodów 6-warstwowych lub przelotek ślepych albo zagrzebanych i istnieje możliwość poprowadzenia połączeń na płytce 2-warstwowej, należy to zrobić. Płytka będzie tańsza, bo zlikwiduje to wszystkie dodatkowe procesy wiercenia oraz znacznie obniży koszty podłoża, jednocześnie poprawiając uzysk produkcyjny i tym samym jakość obwodu.

Jeśli dzięki elastycznemu projektowi mozaiki zapewni się możliwość wytwarzania w wielu procesach, da to możliwość przeniesienia produkcji z jednej fabryki do drugiej, co zmniejszy ryzyko i skróci czas realizacji zlecenia.

Surowe wymagania wykraczające poza standardy branżowe

Jednym z czynników wpływających na uzyskanie niezawodnych obwodów drukowanych jest zapewnienie, że spełniają one wymogi standardów branżowych IPC. W tym zakresie NCAB Group poszła o krok dalej i stworzyła własną specyfikację jakościową obwodów drukowanych obejmującą do 103 różnych wymogów i kryteriów, które muszą być przestrzegane przez fabryki przy współpracy. Co więcej, wymagania te są otwartą listą, która jest stale rozwijana i uzupełniana we współpracy z klientami, a niektóre z tych wymagań są znacznie ostrzejsze niż te określone w klasie drugiej IPC. To dlatego, że standard IPC jest ogólny i ma zastosowanie do wielu różnych rodzajów obwodów i wymagań różnych klientów. Nie jest on w stanie sprecyzować każdego szczegółu, a ponieważ dla odbiorcy zawodna płytka stanowi duże ryzyko, warto brać pod uwagę więcej aspektów technologicznych procesu składających się w efekcie na wysoką jakość.

Ważne jest, aby wiedzieć, czego wymagać i oczekiwać. NCAB dostarcza płytki od wielu lat i w tym czasie zgromadziła bogatą wiedzę na temat czynników wpływających na jakość i niezawodność płytek. Wiążą się one z właściwościami materiału podłożowego, rzeczywistych grubości otworów i przelotek, właściwości maski lutowniczej używanej w produkcji lub wyborem maski zrywalnej, która daje najlepszy efekt końcowy i tak dalej. Tę wiedzę firma NCAB zawarła w specyfikacji standardowych wymagań, jakie stawiane są przed zakładem produkcyjnym. Poza wymaganiami technicznymi w zakresie procesu lista obejmuje określone zagadnienia, w których konieczny jest wyższy stopień kontroli produkcji. Na przykład fabryki muszą używać wyłącznie zatwierdzonych marek produktów materiałów używanych w produkcji, dla pokrycia ściany otworu należy uzyskać grubość miedzi 25 μm, co przekracza klasę 2 IPC, że nie dopuszcza się napraw obwodów i wymaga zachowania czystości.

Wiedza i doświadczenie podstawą niezawodnych płytek drukowanych

Posiadanie własnego personelu w fabrykach pozwala na bieżącą kontrolę produkcji i eliminowanie problemów, zanim się pojawią. Jest to też gwarancja, że wymagania są przestrzegane. Niemniej celem jest, aby fabryki PCB współpracujące z NCAB wiedziały, dlaczego wymagania są wysokie i wykraczają poza definicje IPC. Ze swojej strony pomagamy sprostać tym wymogom, co prowadzi do ogólnej poprawy możliwości produkcyjnych.

NCAB opracowała własną specyfi- kację techniczną dla PCB zapewniającą optymalną niezawodność. W obszarach, w których wymagania określone w klasie 2 IPC uważamy za mało istotne lub nieistniejące, aby osiągnąć niezawodność i jakość płytki drukowanej, podnieśliśmy poprzeczkę wyżej. Dla klientów stworzyliśmy film ilustrujący koncepcje naszego standardu jakościowego, omawiający wybrane klasy zagadnień. Organizujemy również seminaria na temat różnych obszarów technicznych, a nasze wytyczne dotyczące projektowania różnych typów płytek PCB można pobrać ze strony internetowej. To dlatego, że nasi klienci powinni mieć poczucie, że jesteśmy wiarygodnym partnerem, jeśli chodzi o całość – od ofert, poprzez doradztwo, aż po rozwiązania logistyczne.

NCAB Group Polska
tel. 22 462 79 90, www.ncabgroup.com/pl/poland/