Technologie PCB - Erreurs courantes dans les méthodes de production et d'amélioration de PCB

Dans le secteur de la fabrication électronique, la production de PCB (cartes de circuits imprimés) implique plusieurs étapes de précision où même la moindre écart peut compromettre les performances du produit final. Cet article examine objectivement les erreurs courantes dans la fabrication de PCB, analyse leurs causes profondes et propose des mesures pratiques d'amélioration.

Problèmes courants lors de la phase de conception

Mise en page et routage irraisonnables

Interférence du signal: L'incapacité d'isoler adéquatement les lignes de signal à grande vitesse de celles à basse vitesse, ou l'espacement insuffisant entre elles, peut provoquer un crosstalk du signal.

Segmentation insuffisante de la puissance et du plan du sol: Les zones de segmentation trop grandes ou les discontinuités d'impédance compromettent la stabilité de la puissance.

Recommandation d'amélioration: Concevoir conformément aux normes EMC (Compatibilité électromagnétique) et valider l'intégrité du signal à l'aide d'outils de simulation.

Erreurs d'emballage des composants

Incompatibilité des dimensions: Incompatibilités entre les paquets logiciels de conception et les dimensions réelles des composants (p. ex., utilisation abusive d'un paquet 0402 pour un composant 0603).

Marquages de polarité manquants: Ne pas indiquer clairement la direction de polarité des composants tels que les diodes et les condensateurs électrolytiques.

Recommandations d'amélioration : établir une bibliothèque de paquets de composants normalisée et mettre en œuvre des processus d'examen de fichiers de conception dédiés.

DFM insuffisant (conception pour la fabricabilité)

Paramètres dépassant la capacité de procédé : largeurs de trace, diamètres ou espacements inférieurs aux tolérances minimales du fabricant de PCB.

Recommandations: Consultez les fabricants de PCB au sujet des capacités de processus avant de concevoir et ajustez les paramètres en conséquence.

Erreurs typiques dans les processus de fabrication de PCB

défauts de transfert photoresist

Problèmes d'exposition: temps d'exposition excessif provoquant le détachement de traces, ou exposition insuffisante entraînant des résidus de traces.

Déviation d'alignement: précision d'alignement couche à couche inadéquate dans les cartes multicouches, conduisant à des courts-circuits ou des interruptions du signal.

Problèmes de masque de soudure: Les ouvertures du masque de soudure sont trop grandes pour exposer la feuille de cuivre, ou trop petites pour ne pas couvrir complètement les tampons.

Recommandations d'amélioration : calibrez régulièrement l'équipement d'exposition et optimisez les paramètres du processus de développement.

Problèmes de gravure et de forage

Gravure latérale: Corrosion de gravure excessive provoquant l'amincissement ou la cassure de traces.

Burrs de forage: l'usure de la broche de forage ou des paramètres inappropriés générant des burrs sur les parois des trous.

Désalignement des trous et écarts de diamètre: inexactitudes de positionnement de la machine de forage ou variations de diamètre de la broche de forage.

Recommandations d'amélioration: Contrôle de la concentration et de la température de gravure; remplacer régulièrement les broches et étalonner l'équipement.

Problèmes de traitement de surface

Épaisseur inégale de pulvérisation d'or/soudure par immersion: compromet la fiabilité des joints de soudure, en particulier pour les composants à haute densité tels que les BGA.

Oxydation et contamination: Nettoyage inadéquat de la surface des PCB conduit à des défauts de joint de soudure.

Recommandations d’amélioration : optimiser les processus de traitement de surface; améliorer le contrôle de la propreté de l'environnement de production.

Problèmes de soudure et d'assemblage

Defects de soudure

Joints de soudure à froid et mauvais joints de soudure: profils de température de soudure à reflux inadaptés ou flux de soudure à ondes insuffisant.

Tombstoning et pontage : désalignement du placement des composants ou impression de pâte de soudure inégale.

Recommandations d'amélioration: Ajustez les profils de température de soudure à reflux et optimisez les paramètres d'impression de la pâte de soudure.

Erreurs d'assemblage de composants

Polarité inverse : orientation incorrecte des composants tels que les diodes et les LED.

Composants faux/manquants : erreurs de programme dans les machines de placement ou omissions dans la gestion du matériel.

Recommandations d'amélioration: renforcer la vérification des matériaux, mettre en œuvre un système de vérification à deux personnes.

Problèmes d'essai et d'inspection

Erreurs d'appréciation AOI: défauts manqués ou faux positifs dus à des paramètres de détection incorrects.

Inspection X insuffisante: Manque d'inspection complète des joints de soudure cachés comme les BGA.

Recommandations d'amélioration: Calibrez régulièrement l'équipement d'inspection, combinez plusieurs méthodes d'inspection pour améliorer la couverture.

Facteurs environnementaux et humains

Contrôle électrostatique et de contamination

Dégâts ESD: panne de composants sensibles (par exemple, MOSFET) en raison de l'incapacité de porter des bracelets antistatiques.

Contamination par particules: la poussière dans l'air adhère aux surfaces des PCB, compromettant l'intégrité des joints de soudure.

Recommandations d'amélioration: Mettre en place un système de protection contre les DES et améliorer la propreté de l'environnement de production.

Questions relatives aux procédures opérationnelles

Erreurs de soudure manuelle: substrat de PCB brûlé par des températures de fer à souder excessivement élevées.

Séquence de soudure incorrecte: Le non-respect du principe "petit à grand" provoquant le déplacement des composants.

Recommandations : Élaborer des procédures opérationnelles normalisées et améliorer la formation du personnel.

Résumé des mesures d'amélioration

Phase de conception: Introduire des outils d'inspection DFM pour identifier de manière préventive les risques de processus; établir des mécanismes d'examen du paquet de composants.

Phase du processus: Ajuster les paramètres en fonction des capacités du fabricant de PCB; effectuer une maintenance régulière de l'équipement.

Phase d'inspection: Mettre en œuvre des tests complets en utilisant l'AOI, les rayons X, les tests de sonde volante et d'autres méthodes.

Gestion du personnel : Mettre en œuvre une formation régulière sur la protection contre les DES, le fonctionnement des équipements et les normes de qualité.

L'impact des erreurs de production de PCB est cumulatif et peut se propager à partir de défauts de conception à travers les étapes de fabrication et d'assemblage de PCB. En analysant systématiquement les problèmes typiques à chaque phase et en mettant en œuvre des mesures d'amélioration ciblées, le rendement du premier passage de la production de PCB peut être efficacement amélioré, ce qui préserve la fiabilité des produits électroniques.