Tecnología de PCB - Errores comunes en los métodos de producción y mejora de PCB

Dentro del sector de la fabricación electrónica, la producción de PCB (placas de circuito impreso) implica múltiples etapas de precisión en las que incluso la menor desviación puede comprometer el rendimiento del producto final. Este artículo examina objetivamente los errores comunes en la fabricación de PCB, analiza sus causas fundamentales y propone medidas prácticas de mejora.

Problemas comunes durante la fase de diseño

Diseño y enrutamiento irrazonables

Interferencia de la señal: La falta de aislamiento adecuado de las líneas de señal de alta velocidad de las de baja velocidad, o la separación insuficiente entre ellas, puede causar una conversación cruzada de la señal.

Segmentación insuficiente de potencia y plano de tierra: áreas de segmentación excesivamente grandes o discontinuidades de impedancia comprometen la estabilidad de potencia.

Recomendación de mejora: Diseñar de acuerdo con los estándares EMC (Compatibilidad Electromagnética) y validar la integridad de la señal utilizando herramientas de simulación.

Errores de embalaje de componentes

Incompatibilidad de dimensiones: Discrepancias entre los paquetes de software de diseño y las dimensiones reales de los componentes (por ejemplo, el uso indebido de un paquete 0402 para un componente 0603).

Falta de marcas de polaridad: Falta de indicar claramente la dirección de polaridad para componentes como diodos y condensadores electrolíticos.

Recomendaciones de mejora: Establecer una biblioteca de paquetes de componentes estandarizados e implementar procesos de revisión de archivos de diseño dedicados.

DFM insuficiente (diseño para la fabricabilidad)

Parámetros que exceden la capacidad del proceso: Anchuras de traza, diámetros o espaciamientos más pequeños que las tolerancias mínimas del fabricante de PCB.

Recomendaciones: Consulte a los fabricantes de PCB sobre las capacidades de proceso antes de diseñar y ajustar los parámetros en consecuencia.

Errores típicos en los procesos de fabricación de PCB

Defectos de transferencia de fotoresistencia

Problemas de exposición: Tiempo de exposición excesivo que causa desprendimiento de trazas, o exposición insuficiente que resulta en residuos de trazas.

Desviación de alineación: Precisión inadecuada de alineación capa a capa en placas multicapa, lo que conduce a cortocircuitos o interrupciones de señal.

Problemas de la máscara de soldadura: Las aberturas de la máscara de soldadura son demasiado grandes para exponer la hoja de cobre, o demasiado pequeñas para no cubrir completamente las almohadillas.

Recomendaciones de mejora: Calibre regularmente el equipo de exposición y optimize los parámetros del proceso de desarrollo.

Problemas de grabado y perforación

Grabado lateral: Corrosión de grabado excesiva causando adelgazamiento o rotura de trazas.

Borras de perforación: desgaste de la broca o parámetros inadecuados que generan rebaras en las paredes de los agujeros.

Desalineación del orificio y desviaciones del diámetro: imprecisiones en el posicionamiento de la máquina de perforación o variaciones del diámetro de la broca.

Recomendaciones de mejora: Control de la concentración y temperatura del grabador; reemplazar regularmente las brocas y calibrar el equipo.

Problemas de tratamiento superficial

Espesor de pulverización de oro/soldadura por inmersión desigual: compromete la fiabilidad de las juntas de soldadura, particularmente para componentes de alta densidad como BGAs.

Oxidación y contaminación: La limpieza inadecuada de la superficie de los PCB conduce a defectos en las juntas de soldadura.

Recomendaciones de Mejora: Optimizar los procesos de tratamiento superficial; mejorar el control de la limpieza del entorno de producción.

Problemas de soldadura y montaje

Defectos de soldadura

Juntas de soldadura en frío y juntas de soldadura deficientes: perfiles de temperatura de soldadura de reflujo inadecuados o flujo de soldadura de onda insuficiente.

Tombstoning y Bridging: Desalineación de colocación de componentes o impresión de pasta de soldadura desigual.

Recomendaciones de mejora: Ajuste los perfiles de temperatura de soldadura de reflujo y optimize los parámetros de impresión de pasta de soldadura.

Errores de montaje de componentes

Polaridad inversa: Orientación incorrecta de componentes como diodos y LEDs.

Componentes incorrectos/faltantes: errores de programa en máquinas de colocación o omisiones en la gestión de materiales.

Recomendaciones de mejora: Fortalecer la verificación de materiales, implementar un sistema de verificación de doble persona.

Problemas de prueba e inspección

Errores de AOI: defectos perdidos o falsos positivos debido a ajustes de parámetros de detección incorrectos.

Inspección de rayos X insuficiente: Falta de inspeccionar exhaustivamente juntas de soldadura ocultas como BGAs.

Recomendaciones de mejora: Calibre regularmente el equipo de inspección, combine múltiples métodos de inspección para mejorar la cobertura.

Factores ambientales y humanos

Control electrostático y de contaminación

Daño por ESD: Caída de componentes sensibles (por ejemplo, MOSFET) debido a la falta de uso de pulseras antiestáticas.

Contaminación por partículas: El polvo transportado por el aire se adhiere a las superficies de los PCB, comprometiendo la integridad de las juntas de soldadura.

Recomendaciones de mejora: Establecer un sistema de protección ESD y mejorar la limpieza del entorno de producción.

Asuntos de Procedimiento Operacional

Errores de soldadura manual: el sustrato de PCB quemado por temperaturas excesivamente altas de hierro de soldadura.

Secuencia de soldadura incorrecta: No seguir el principio de "pequeño a grande" causando el desplazamiento del componente.

Recomendaciones: Desarrollar procedimientos operativos estandarizados y mejorar la capacitación del personal.

Resumen de las medidas de mejora

Fase de diseño: Introducir herramientas de inspección DFM para identificar preventivamente los riesgos del proceso; Establecer mecanismos de revisión del paquete de componentes.

Fase del proceso: ajustar los parámetros en función de las capacidades del fabricante de PCB; Realizar mantenimiento regular del equipo.

Fase de inspección: Implementar pruebas completas utilizando AOI, rayos X, pruebas de sonda voladora y otros métodos.

Gestión del personal: Realizar capacitación regular sobre protección ESD, funcionamiento del equipo y estándares de calidad.

El impacto de los errores de producción de PCB es acumulativo, propagando potencialmente los defectos de diseño a través de las etapas de fabricación y montaje de PCB. Al analizar sistemáticamente los problemas típicos en cada fase e implementar medidas de mejora específicas, se puede mejorar eficazmente el rendimiento de primera paso de la producción de PCB, salvaguardando así la fiabilidad de los productos electrónicos.