PCB-fremstillingsfejl og hvordan man forebygger dem

PCB-fremstillingsfejl er sjældent tilfældige.
De fleste fejl stammer fra designbeslutninger, materialebegrænsninger eller ustabilitet i processenlænge før den endelige inspektion finder sted.

Mens inspektion kan opdage mange synlige problemer, Forebyggelse af fejl skal ske tidligere i produktionsprocessen.

Denne artikel forklarer de mest almindelige PCB-fremstillingsfejl, deres grundlæggende årsager og praktiske forebyggelsesstrategier ud fra et produktionsperspektiv.

For grundlæggende kvalitet, se: Hvad bestemmer PCB-kvaliteten?

Hvad betragtes som en PCB-fremstillingsfejl?

En PCB-fremstillingsfejl er enhver afvigelse, der:

• Påvirker den elektriske ydeevne
• Går på kompromis med den mekaniske integritet
• Reducerer pålideligheden på lang sigt
• Overtræder IPC- eller kundespecifikationer

Fejlene kan være synlig, latenteller progressivsom kun opstår efter termisk eller mekanisk belastning.

Defekter i det indre lag

Almindelige defekter i det indre lag

• Åbne kredsløb
• Kortslutninger
• Overætsning eller underætsning
• Fejlregistrering mellem lag

Grundlæggende årsager

• Unøjagtigheder i billeddannelsen
• Variation i ætsningsprocessen
• Dårlig justering af det indre lag

Fordi de indre lag forsegles under lamineringen, er fejl på dette stadie irreversibel.

Baggrund for processen: Fremstilling af indre lag forklaret

Boringsrelaterede defekter

Typiske boringsfejl

• Off-center huller
• Grater og afsmitning
• Ødelagte borekroner
• Dårlig kvalitet på hulvæggen

Grundlæggende årsager

• For stort aspektforhold på boret
• Slidt værktøj
• Forkert fremføring og hastighed
• Uhensigtsmæssig boremetode

Borefejl påvirker direkte kobberbelægningens kvalitet og pålidelighed.

Sammenligning af metoder:
PCB-boring vs. laserboring

Pletteringsfejl

Almindelige problemer med plettering

• Tyndt kobber i vias
• Tomrum eller huller
• Groft eller nodulært kobber
• Dårlig vedhæftning

Grundlæggende årsager

• Forkert forberedelse af overfladen
• Inkonsekvent strømtæthed
• Kemisk ubalance
• Vias med højt aspektforhold

Pletteringsfejl er en væsentlig årsag til periodiske fejl og problemer med termisk cykling.

Procesdetaljer: Kobberbelægningsproces i PCB-produktion

Ætsningsfejl

Typiske ætsningsfejl

• Overætsede spor
• Underætsede kobberbroer
• Variation i linjebredde
• Spor i nakken

Grundlæggende årsager

• Ujævn kobbertykkelse
• Aggressiv ætsemiddelkemi
• Dårlig proceskompensation
• Tæt sporafstand

Efterhånden som sporgeometrien bliver finere, påvirker ætsningsfejlene i stigende grad udbyttet og pålideligheden.

Udbyttefokuseret analyse: PCB-ætsningsproces og udbyttekontrol

Laminering og delamineringsfejl

Almindelige problemer med laminering

• Delaminering
• Blærer
• Hulrum i harpiks
• Skift af lag

Grundlæggende årsager

• Forkert lamineringstryk eller -temperatur
• Dårligt valg af prepreg
• Absorption af fugt
• Ubalancerede opstablinger

Disse fejl viser sig ofte under samling eller termisk cykling, snarere end under den første test.

Materialeforhold: PCB-materiale og lagomkostninger

Defekter i loddemaske og overfladefinish

Typiske fejl og mangler

• Fejljustering af loddemaske
• Dårlig vedhæftning
• Nålehuller
• Ujævn tykkelse på overfladefinish

Grundlæggende årsager

• Utilstrækkelig forberedelse af overfladen
• Forkerte hærdningsbetingelser
• Procesforurening

Disse fejl kan føre til loddebroer, korrosion og reduceret holdbarhed.

Elektriske testudslip og latente defekter

Ikke alle defekter opdages under elektrisk testning.

Latente defekter kan:

• Bestå de første tests
• Svigter efter termisk belastning
• Vises under drift i marken

Almindelige årsager inkluderer:

• Marginal pletteringstykkelse
• Mikro-revner i vias
• Dannelse af CAF

Designrelaterede fejlrisici

Nogle defekter skyldes designvalg snarere end produktionsfejl.

Højrisiko-designfaktorer omfatter:

• Ekstremt fine spor og mellemrum
• Vias med højt aspektforhold
• Ubalanceret kobberdistribution
• Alt for snævre tolerancer

Forbindelse i designkvalitet: Omkostningsfaktorer for PCB-design

Sådan forebygger du fejl i PCB-produktionen

Effektiv forebyggelse af fejl fokuserer på Processtabilitetikke kun inspektion.

De vigtigste forebyggelsesstrategier omfatter:

• Tidlig DFM-gennemgang
• Konservative designmargener
• Kvalificeret materialevalg
• Overvågning af proceskapacitet
• Analyse af udbyttedata

Hos TOPFAST er forebyggelse af fejl drevet af upstream processtyring og databaseret feedbackhvilket reducerer afhængigheden af end-of-line screening.

Forebyggelse af fejl vs. produktionsomkostninger

Forebyggelse af fejl reducerer ofte de samlede omkostninger.

Fordelene omfatter:

• Højere udbytte
• Mindre omarbejde
• Færre forsinkelser
• Lavere risiko for fejl i marken

Balance mellem omkostninger og kvalitet: PCB-produktionsomkostninger forklaret

Konklusion

PCB-fremstillingsfejl er sjældent isolerede hændelser.
De er resultatet af samspil mellem design, materialer og processtyring.

Ved at forstå almindelige fejltyper og deres grundlæggende årsager kan ingeniører og indkøbere tage proaktive skridt til at forebygge fejl og forbedre den langsigtede pålidelighed.

Denne artikel udgør en af grundpillerne i PCB-kvalitet og -pålidelighed klynge.

OFTE STILLEDE SPØRGSMÅL: PCB-fremstillingsfejl