Die Sauberkeit elektronischer Leiterplattenkomponenten kann die Zuverlässigkeit medizinischer Geräte verbessern.
Die Möglichkeit des Scheiterns überwinden.
Komponentenhersteller entwickeln ständig neue und kleinere Pakete für Komponenten, die nur Bruchteile eines Millimeters groß sind, und der Spalt zwischen der Platine und dem Bauteil beträgt weniger als ein Mil. Die Pick-and-Place-Maschinen verfügen über neue Aufsätze, mit denen diese nahezu unsichtbaren Teile platziert werden können. Die Komponenten werden sehr nahe beieinander platziert. Wie reinigt man etwas so Kleines effektiv??
Bleifreies Lot ist eine relativ neue gesetzliche Tatsache, neue Lote erforderlich, neue Flussmittel, höhere Temperaturen, und neue Lötgeräte. Viele neue Methoden, Legierungen, Chemikalien, Um diese Probleme zu lösen, wurden Lötprozesse entwickelt. Auch das Problem der Zinnwhisker hat stark zugenommen. Jedoch, Verzögerte Wirkungen treten in der Regel erst ein bis zwei Jahre nach Verlassen des Werks und der Inbetriebnahme des Produkts auf. Die Geschwindigkeit der Produktentwicklung verschleiert einige dieser zeitverzögerten Probleme, da Produkte häufig für neuere Modelle verworfen werden. Bei Produkten wie Mobiltelefonen treten im Allgemeinen keine Probleme auf, da es nur wenige Menschen gibt, die ein Telefon länger als verwenden 2-3 Jahre. Nur wenige Menschen geben Geld für Reparaturen aus, wenn funktionsreiche Upgrade-Modelle zu subventionierten Preisen angeboten werden. Jedoch, für medizinische Geräte, Die Wahrscheinlichkeit eines Scheiterns ist sehr hoch, und die Auswirkungen eines Scheiterns könnten verheerend sein.
Designentscheidungen wirken sich auf andere Prozessschritte aus.
All dies kommt zusammen und in der Fertigungswerkstatt müssen die Stützelemente ordnungsgemäß funktionieren, sondern Komponentenhersteller, Leiterplattendesigner, und Gerätehersteller agieren oft unabhängig voneinander. Diese Kommunikationslücke verschärft das Problem. Untersuchungen zeigen, dass viele Ausfälle auf eine unzureichende Reinigung von Verunreinigungen während der Leiterplattenbearbeitung zurückzuführen sind (Leiterplatte) Herstellungsprozess. Fortschrittliche CAD-Designsysteme, die für das PCB-Design verwendet werden, können einige Designprobleme verursachen.
Manchmal, Designer nutzen Merkmale wie eine ultradichte Kupferummantelung oder gefülltes Kupfer, Dadurch verringert sich der Erdungsabstand der gesamten Leiterplatte vom Strombus um nur wenige Millimeter. Die Wahrscheinlichkeit katastrophaler Kurzschlüsse steigt um ein Vielfaches. Viele Designer stoßen bei der Leiterplattenherstellung oder Leiterplattenbestückung selten auf Produktionsprobleme. Für Leiterplattendesigner, Es ist wichtig zu verstehen, wie Flussmittel beim manuellen Löten von Steckverbindern neben den Anschlusspads fließt. Viele Entscheidungen, die bei der Umsetzung getroffen werden, wirken sich auf andere Prozessschritte aus.
Höhere Standards für hohe Zuverlässigkeit erforderlich.
IPC fungiert als globaler Handelsverband für die Leiterplatten- und Elektronikbaugruppenindustrie, seine Kunden, und Lieferanten. Seine Arbeitsgruppen widmen sich allen Themen rund um die Bestimmung des Reinheitsgrades unmontierter Bauteile (nackt) Leiterplatten und haben grundlegende Standards für die Reinigung festgelegt. Der IPC-TM-650-Standard legt einen akzeptablen Bereich fest 10-2 Mikrogramm/in² Natriumchlorid (NaCl) für militärische Anwendungen (allgemeine Anwendungen sind 65-2 Mikrogramm/in²). Reicht dieser Standard aus, um Ausfälle zu verhindern?, und können aktuelle Reinigungsmethoden die heute produzierten Leiterplatten wirklich reinigen?
In der Branche kursieren viele Mythen:
- Alle unbestückten Platinen sind ab Werk sauber.
- Alle Komponenten werden sauber und ohne Kontaminationsprobleme geliefert.
- Flussmittel verursacht keine Probleme; Gießen Sie es einfach auf die Tafel, Sie müssen sich keine Sorgen darüber machen, ob es heizt oder nicht, Alles wird gut.
Dies ist nicht die Realität der heutigen Fertigung, Die diesen Konzepten zugrunde liegenden Annahmen stellen die Hersteller jedoch vor erhebliche Probleme. Leiterplatten mit versteckter Flussmittelrückständen können die Qualitätskontrolle bestehen und normal funktionieren. Sobald sie ihr Arbeitsumfeld erreicht haben, Es kann zu hoher Luftfeuchtigkeit und Temperaturschwankungen kommen, Dies führt zu Kondensation und führt dazu, dass Probleme mit dem Restflussmittel immer größer werden, Dies führt schließlich zu Leckpfaden und letztendlich zum Ausfall. Die hochohmigen Schaltkreise heutiger elektronischer Mikroleistungsgeräte werden leichter durch Streuspannungsquellen gestört.
Einfaches Waschen reicht nicht aus.
Das Reinigen von Leiterplatten nach dem Lötvorgang führt häufig zu glänzenden Platinen, die für den Endbenutzer bereit für die nächste Reise zu sein scheinen. Unsichtbare Bereiche enthalten Details, die dieses glänzende, saubere Bild zerstören. Es reicht nicht aus, die Leiterplatte einfach einem Reinigungszyklus zu unterziehen. Es erfordert eine spezielle Kombination von Chemikalien, Temperatur, Reinigungszyklen, und Timing, um die Leiterplatte wirklich zu reinigen.
“Die Sauberkeit von Leiterplatten wirkt sich direkt auf die Effizienz oder Qualität der bestückten Leiterplatten aus,” sagt John Perry, Technischer IPC-Programmmanager und Mitarbeiterverbindung für die IPC-Arbeitsgruppe zur Sauberkeitsbewertung unbestückter Leiterplatten. “Rückstände erhöhen das Risiko von Feldausfällen oder können die Funktionalität von Leiterplatten beeinträchtigen, Daher ist es sehr wichtig, Akzeptanzkriterien mit unterschiedlichen Teststufen und Anweisungen zur Anzahl der zu testenden Proben zu haben.”
Digital Tong Electronics hat umfangreiche Ressourcen genutzt, um diese Probleme zu untersuchen. In vielen Fällen, Wir stellen fest, dass relativ kleine Punkte zusammen auf Prozesse hinweisen, die in der heutigen Fertigungsumgebung einfach nicht funktionieren können, obwohl sie in der Vergangenheit ausreichend waren. Kleinere Änderungen im Design der Komponentenverpackung, Materialien, CAD/CAM-Software, Herstellung von Leiterplatten, und Chemie verändern langsam die Robustheit des Herstellungsprozesses. Selbst die besten Absichten schaffen oft unbewusst die Möglichkeit, dass Fehler auf eine Weise auftreten, die zuvor unmöglich war. Nur durch eine umfassende Bewertung aller Materialien und Schritte im Herstellungsprozess können die Ursachen potenzieller Probleme identifiziert werden. Mit einem klaren Verständnis potenzieller Problembereiche, Es bedarf großer Anstrengungen, um für jedes Problem eine Lösung zu finden.
Neue Geräte und Unterstützungssubsysteme wurden bestellt und installiert. Um die Wirksamkeit jedes Prozesses zu überprüfen, wurden Test- und Bewertungsverfahren entwickelt und implementiert. Alle Leiterplatten werden vor und nach dem Bestückungsprozess regelmäßig durch die Anlage geführt, um sicherzustellen, dass der Lötprozess nicht durch Verunreinigungen aus dem Leiterplattenherstellungsprozess beeinträchtigt wird, und dass die Leiterplatte völlig frei von jeglichen Chemikalienresten aus dem Lötprozess ist.
Der Reinigungsprozess ist völlig umweltfreundlich. Es wird entionisiertes Wasser aus dem Poliertank verwendet und recycelt. Filter fangen Feststoffe ein, während leistungsstarke Gebläse dafür sorgen, dass reizende Chemikalien nicht durch den Tank wandern. Transparente Fenster an der Ausrüstung ermöglichen es dem Bediener, den gesamten Prozess zu überwachen. Ein Refraktometer prüft die Stabilität der Mischung im Tank und stellt sicher, dass sie unbeschädigt ist. Die abgegebene Flüssigkeit ist absolut umweltfreundlich.
Anschließend wird der Prozess gründlich getestet, auf Wirksamkeit bewertet, und schließlich als stabiler Prozess verifiziert. Unabhängige Tests zeigen, dass Leiterplatten durch dieses Verfahren gereinigt werden 75% sauberer als die höchste vom IPC angegebene Reinheitsstufe, Welches ist 10-2 Mikrogramm/in². Zusätzlich, Die Laboranalyse der Ionenverunreinigung ergab, dass auf den bestückten Platinen keine Natriumchlorid-Ionenverunreinigung vorhanden war.
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