PCB fabricagefouten en hoe ze te voorkomen

Productiefouten in PCB's zijn zelden willekeurig.
De meeste defecten ontstaan door ontwerpbeslissingen, materiaalbeperkingen of procesinstabiliteitlang voordat de eindinspectie plaatsvindt.

Terwijl inspectie veel zichtbare problemen kan opsporen, defectpreventie moet eerder in het productieproces plaatsvinden.

In dit artikel worden de meest voorkomende PCB fabricagefouten, hun hoofdoorzaken en praktische preventiestrategieën vanuit een productieperspectief uitgelegd.

Zie voor de basisprincipes van kwaliteit: Wat bepaalt de kwaliteit van PCB's?

Wat wordt beschouwd als een PCB fabricagefout?

Een PCB fabricagefout is elke afwijking die:

• Beïnvloedt de elektrische prestaties
• Compromitteert mechanische integriteit
• Vermindert de betrouwbaarheid op lange termijn
• In strijd is met IPC- of klantspecificaties

Defecten kunnen zijn zichtbaar, latentof progressiefdie alleen verschijnen na thermische of mechanische belasting.

Defecten binnenste laag

Veelvoorkomende defecten aan de binnenlaag

• Open circuits
• Kortsluiting
• Over-etsen of onder-etsen
• Foutieve registratie tussen lagen

Onderliggende oorzaken

• Onnauwkeurigheden in beeldvorming
• Variatie in etsproces
• Slechte uitlijning van de binnenlaag

Omdat de binnenlagen tijdens het lamineren worden verzegeld, zijn defecten in dit stadium onomkeerbaar.

Achtergrond van het proces: Uitleg over de fabricage van de binnenste laag

Geboorde defecten

Typische boorgebreken

• Gaten uit het midden
• Bramen en vlekken
• Kapotte boren
• Slechte kwaliteit van gatwand

Onderliggende oorzaken

• Overmatige hoogte-breedteverhouding
• Versleten gereedschap
• Verkeerde voeding en snelheid
• Ongeschikte boormethode

Defecten bij het boren hebben een directe invloed op de kwaliteit van het koperplateren en via de betrouwbaarheid.

Vergelijking van methoden:
PCB-boren vs. laserboren

Defecten aan het plateren

Veelvoorkomende galvanische problemen

• Dun koper in vias
• Leemtes of gaten
• Ruw of nodulair koper
• Slechte hechting

Onderliggende oorzaken

• Onjuiste voorbereiding van het oppervlak
• Inconsistente stroomdichtheid
• Chemische onbalans
• Vias met hoge hoogte-breedteverhouding

Plateerdefecten zijn een belangrijke oorzaak van intermitterende storingen en thermische cycli.

Procesdetail: Koperplateerproces bij PCB-productie

Etsdefecten

Typische etstefecten

• Overtrokken sporen
• Ondergeëtste koperen bruggen
• Variatie in lijndikte
• Trace nek omlaag

Onderliggende oorzaken

• Ongelijke koperdikte
• Agressieve etschemie
• Slechte procescompensatie
• Nauw aansluitende sporen

Naarmate de geometrie van de sporen fijner wordt, hebben etsfouten een steeds grotere invloed op de opbrengst en betrouwbaarheid.

Opbrengstgerichte analyse: PCB-etsproces en opbrengstcontrole

Defecten in laminering en delaminatie

Veelvoorkomende lamineerproblemen

• Delaminatie
• Zinderend
• Leemtes in hars
• Laagverschuiving

Onderliggende oorzaken

• Verkeerde lamineerdruk of -temperatuur
• Slechte prepreg selectie
• Vochtopname
• Ongebalanceerde stack-ups

Deze defecten komen vaak aan het licht tijdens de assemblage of thermische cycli in plaats van tijdens de eerste tests.

Materiële verwantschap: PCB-materiaal en -laagkosten

Defecten soldeermasker en oppervlakteafwerking

Typische defecten

• Verkeerde uitlijning soldeermasker
• Slechte hechting
• Speldenprikken
• Ongelijke dikte van oppervlakteafwerking

Onderliggende oorzaken

• Onjuiste voorbereiding van het oppervlak
• Onjuiste uithardingsomstandigheden
• Procesvervuiling

Deze defecten kunnen leiden tot soldeerbruggen, corrosie en een kortere houdbaarheid.

Elektrische testontsnappingen en latente defecten

Niet alle defecten worden ontdekt tijdens elektrische tests.

Latente defecten kunnen:

• Eerste tests doorstaan
• Storing na thermische belasting
• Verschijnen tijdens veldwerk

Veel voorkomende oorzaken zijn onder andere:

• Marginale plateerdikte
• Microscheurtjes in vias
• CAF-vorming

Ontwerpgerelateerde risico's op defecten

Sommige defecten zijn eerder het gevolg van ontwerpkeuzes dan van productiefouten.

Ontwerpfactoren met een hoog risico zijn onder andere:

• Uiterst fijne sporen en spatiëring
• Vias met hoge hoogte-breedteverhouding
• Ongebalanceerde koperdistributie
• Te krappe toleranties

Verbinding van ontwerpkwaliteit: Kostenfactoren PCB-ontwerp

Hoe PCB-productiefouten voorkomen

Effectieve defectpreventie richt zich op processtabiliteitNiet alleen inspectie.

De belangrijkste preventiestrategieën zijn:

• Vroege DFM-beoordeling
• Conservatieve ontwerpmarges
• Gekwalificeerde materiaalselectie
• Bewaking van procesvermogen
• Analyse van opbrengstgegevens

Bij TOPFAST wordt defectpreventie gedreven door upstream procesbesturing en op gegevens gebaseerde feedbackwaardoor minder gebruik hoeft te worden gemaakt van end-of-line screening.

Preventie van defecten vs productiekosten

Het voorkomen van defecten verlaagt vaak de totale kosten.

Voordelen zijn onder andere:

• Hogere opbrengst
• Minder herwerk
• Minder vertragingen
• Lager risico op veldfouten

Balans tussen kosten en kwaliteit: Uitleg over de productiekosten van PCB's

Conclusie

Defecten in de productie van PCB's zijn zelden geïsoleerde incidenten.
Ze zijn het resultaat van interacties tussen ontwerp, materialen en procesbeheersing.

Door inzicht te krijgen in veelvoorkomende defecttypen en hun onderliggende oorzaken, kunnen technici en inkopers proactieve stappen ondernemen om defecten te voorkomen en de betrouwbaarheid op lange termijn te verbeteren.

Dit artikel vormt een kernpijler van de PCB-kwaliteit en -betrouwbaarheid cluster.

FAQ: PCB fabricagefouten