Difetti di produzione dei PCB e come prevenirli

I difetti di produzione dei PCB sono raramente casuali.
La maggior parte dei difetti ha origine da decisioni di progettazione, limitazioni dei materiali o instabilità del processo, molto prima che avvenga l'ispezione finale.

Mentre l'ispezione può rilevare molti problemi visibili, la prevenzione dei difetti deve avvenire nelle prime fasi del processo produttivo.

Questo articolo illustra i più comuni difetti di produzione dei PCB, le loro cause principali e le strategie pratiche di prevenzione dal punto di vista della produzione.

Per i fondamenti della qualità, vedere: Cosa determina la qualità dei PCB?

Cosa si intende per difetto di produzione di un PCB?

Un difetto di fabbricazione di un PCB è una qualsiasi deviazione che:

• Influenza le prestazioni elettriche
• Compromette l'integrità meccanica
• Riduce l'affidabilità a lungo termine
• Violazione delle specifiche IPC o del cliente

I difetti possono essere visibile, latente, o progressivoche compaiono solo in seguito a sollecitazioni termiche o meccaniche.

Difetti dello strato interno

Difetti comuni dello strato interno

• Circuiti aperti
• Cortocircuiti
• Sovra-incisione o sotto-incisione
• Disregistrazione tra gli strati

Cause principali

• Imprecisioni di imaging
• Variazione del processo di incisione
• Scarso allineamento dello strato interno

Poiché gli strati interni vengono sigillati durante la laminazione, i difetti in questa fase sono irreversibile.

Sfondo del processo: Spiegazione della fabbricazione dello strato interno

Difetti legati alla perforazione

Difetti tipici di perforazione

• Fori decentrati
• Bave e sbavature
• Punte da trapano rotte
• Scarsa qualità della parete del foro

Cause principali

• Rapporto d'aspetto eccessivo della punta
• Utensili usurati
• Avanzamento e velocità non corretti
• Metodo di perforazione inadeguato

I difetti di foratura influiscono direttamente sulla qualità della ramatura e sull'affidabilità della via.

Confronto dei metodi:
Foratura di PCB vs foratura laser

Difetti di placcatura

Problemi comuni di placcatura

• Rame sottile nei vias
• Vuoti o lacune
• Rame ruvido o nodulare
• Scarsa adesione

Cause principali

• Preparazione della superficie non corretta
• Densità di corrente incoerente
• Squilibrio chimico
• Vias ad alto rapporto d'aspetto

I difetti di placcatura sono una delle principali cause di guasti intermittenti e i problemi legati ai cicli termici.

Dettaglio del processo: Processo di ramatura nella produzione di PCB

Difetti di incisione

Difetti tipici dell'incisione

• Tracce sovraincise
• Ponti di rame sotto-incisi
• Variazione della larghezza della linea
• Traccia del collo

Cause principali

• Spessore del rame non uniforme
• Chimica aggressiva del mordente
• Scarsa compensazione dei processi
• Spaziatura stretta tra le tracce

Man mano che la geometria delle tracce diventa più fine, i difetti di incisione incidono sempre più sulla resa e sull'affidabilità.

Analisi incentrata sul rendimento: Processo di incisione dei PCB e controllo della resa

Difetti di laminazione e delaminazione

Problemi comuni di laminazione

• Delaminazione
• Vesciche
• Vuoti di resina
• Spostamento di livello

Cause principali

• Pressione o temperatura di laminazione non corretta
• Scarsa selezione del prepreg
• Assorbimento dell'umidità
• Accatastamenti sbilanciati

Questi difetti spesso si manifestano durante l'assemblaggio o i cicli termici, piuttosto che durante i test iniziali.

Relazione materiale: Costo del materiale e degli strati del PCB

Difetti della maschera di saldatura e della finitura superficiale

Difetti tipici

• Disallineamento della maschera di saldatura
• Scarsa adesione
• Fori di spillo
• Spessore della finitura superficiale non uniforme

Cause principali

• Preparazione inadeguata della superficie
• Condizioni di polimerizzazione non corrette
• Contaminazione del processo

Questi difetti possono causare ponti di saldatura, corrosione e riduzione della durata di conservazione.

Fughe di test elettrici e difetti latenti

Non tutti i difetti vengono rilevati durante i test elettrici.

I difetti latenti possono:

• Superare i test iniziali
• Cedimento in seguito a stress termico
• Appaiono durante le operazioni sul campo

Le cause più comuni includono:

• Spessore marginale della placcatura
• Microfessure nei vias
• Formazione di CAF

Rischi di difetti di progettazione

Alcuni difetti derivano da scelte progettuali piuttosto che da errori di produzione.

I fattori di progettazione ad alto rischio includono:

• Tracce e spaziature estremamente sottili
• Vias ad alto rapporto d'aspetto
• Distribuzione in rame non bilanciata
• Tolleranze troppo strette

Connessione di qualità progettuale: Fattori di costo della progettazione di PCB

Come prevenire i difetti di produzione dei PCB

Una prevenzione efficace dei difetti si concentra su stabilità del processo, non solo l'ispezione.

Le principali strategie di prevenzione comprendono:

• Revisione precoce del DFM
• Margini di progettazione conservativi
• Selezione di materiali qualificati
• Monitoraggio della capacità di processo
• Analisi dei dati di resa

In TOPFAST, la prevenzione dei difetti è guidata da controllo del processo a monte e feedback basato sui datiriducendo la dipendenza dallo screening di fine linea.

Prevenzione dei difetti e costi di produzione

La prevenzione dei difetti spesso riduce il costo totale.

I vantaggi includono:

• Rendimento più elevato
• Meno lavoro di rielaborazione
• Meno ritardi
• Riduzione del rischio di guasto del campo

Equilibrio tra costi e qualità: Spiegazione dei costi di produzione dei PCB

conclusioni

I difetti di produzione dei PCB sono raramente incidenti isolati.
Sono il risultato di interazioni tra progettazione, materiali e controllo del processo.

Comprendendo i tipi di difetti più comuni e le loro cause principali, gli ingegneri e gli acquirenti possono adottare misure proattive per prevenire i difetti e migliorare l'affidabilità a lungo termine.

Questo articolo costituisce un pilastro fondamentale del Qualità e affidabilità dei PCB cluster.

FAQ: Difetti di produzione dei PCB