Superar el potencial de fracasos
Los fabricantes de componentes desarrollan continuamente paquetes nuevos y más pequeños para componentes que miden meras fracciones de milímetro y tienen espacios libres entre la placa y el componente de menos de un mil.. Las máquinas Pick and Place cuentan con nuevos accesorios que permiten la colocación de estas piezas casi invisibles. Los componentes están colocados muy juntos. ¿Cómo se limpia eficazmente debajo de algo tan pequeño??
La ausencia de soldadura con plomo es un hecho legislado relativamente reciente que requirió una nueva soldadura., nuevos flujos, temperaturas más altas, y nuevos equipos de procesamiento de soldadura. Muchos enfoques nuevos, aleaciones, quimicos, y se han desarrollado procesos de soldadura para abordar estos problemas.. Los problemas con los bigotes de estaño también aumentaron dramáticamente. Efectos retardados en el tiempo, sin embargo, a menudo no aparecerá hasta que un producto esté disponible y haya estado en servicio incluso durante uno o dos años. El ritmo del desarrollo de productos oculta algunos de estos problemas que se retrasan cuando los productos se descartan habitualmente por modelos más nuevos.. Para productos como teléfonos móviles., Los problemas no suelen aparecer porque, comparativamente, pocas personas utilizan un teléfono móvil de más de 2-3 años. Pocos gastarán dinero en reparaciones cuando un modelo actualizado con muchas funciones esté disponible a un precio subsidiado.. Para dispositivos médicos, sin embargo, El potencial de fracaso es muy real y los efectos del fracaso pueden ser devastadores..
Las decisiones de diseño impactan otros pasos del proceso
El único lugar donde todo se une y donde los elementos de soporte deben funcionar correctamente es la planta de fabricación., pero a menudo los fabricantes de componentes, diseñadores de tableros, y el fabricante del dispositivo operan independientemente uno del otro y esta falta de comunicación agrava el problema. Las investigaciones muestran que muchas fallas son el resultado de placas de circuito impreso. (PCB) que no están lo suficientemente limpios de contaminantes del proceso de fabricación. Hay problemas de diseño que son posibles gracias a los sistemas avanzados de diseño CAD utilizados para el diseño de PCB..
A veces, un diseñador utilizará características como un vertido o relleno de cobre ultra cercano que coloca una conexión a tierra a unos pocos milímetros de un bus de energía en todo el tablero.. La oportunidad de cortos con consecuencias catastróficas acaba de aumentar varias veces. Muchos diseñadores tienen poca exposición a los problemas de producción de la fabricación de PCB o el ensamblaje de placas.. Es importante que un diseñador de placa comprenda realmente cómo el flujo del proceso de soldadura manual de un conector puede fluir hacia la microvía que se colocó justo al lado de una almohadilla del conector.. Muchas decisiones que uno toma al implementar un diseño afectarán los otros pasos del proceso..
Es necesario elevar los estándares para lograr una alta confiabilidad
PCI, la asociación comercial global que presta servicios a las industrias de ensamblaje de productos electrónicos y tableros impresos, sus clientes, y proveedores, Tiene un grupo de trabajo dedicado a abordar todos los temas relacionados con la determinación de los niveles de limpieza de zonas despobladas. (desnudo) placas de circuito impreso y ha establecido un estándar básico de limpieza. El estándar IPC-TM-650 establece un rango aceptable de 10-2 microgramos/in2 para aplicaciones militares (65-2 microgramos/in2 para aplicaciones generales) de cloruro de sodio (NaCl). ¿Es este estándar suficiente para evitar fallas y puede presentar métodos de limpieza que realmente limpien los tableros que se producen hoy??
Hay una serie de mitos que circulan en la industria.:
- Todas las tablas desnudas procedentes de la fabulosa casa están limpias..
- Todos los componentes se entregan limpios y sin problemas de contaminación..
- El fundente nunca presentará ningún problema y simplemente se puede verter sobre el tablero sin preocuparse por el calentamiento o la ausencia de calor y todo saldrá bien..
Esta no es la realidad en la fabricación actual., pero la asunción de estos conceptos presenta problemas importantes para el fabricante.. Una placa con contaminación de flujo residual oculta puede pasar el control de calidad y funcionar correctamente. Después de llegar a su entorno operativo, puede haber alta humedad y cambios de temperatura que generan condensación que hace que los problemas de flujo residual literalmente comiencen a crecer y eventualmente causen rutas de fuga que finalmente causen fallas.. Los circuitos de alta impedancia de la electrónica de micropotencia actual son aún más fáciles de interrumpir con fuentes de voltaje parásitas..
El simple lavado no es suficiente
Lavar una placa de circuito impreso después del proceso de soldadura generalmente produce una placa que brilla y parece lista para el siguiente paso de su viaje hasta el usuario final.. Las áreas que no son visibles contienen los detalles que estropean esta imagen brillante y limpia.. No basta con pasar las tablas por un ciclo de lavado.. Se necesita una combinación especial de productos químicos., temperatura, ciclos de lavado, y el momento adecuado para dejar las tablas realmente limpias.
“La limpieza de un tablero impreso puede afectar directamente la efectividad o calidad de un tablero impreso ensamblado.,” dijo John Perry, Gerente de proyectos técnicos del IPC y enlace del personal con el Grupo de trabajo de evaluación de la limpieza de tableros desnudos del IPC. “Los residuos aumentan el riesgo de fallas en el campo o pueden impedir eléctricamente el funcionamiento de una placa impresa., por lo que es extremadamente importante tener criterios de aceptación para varios niveles de prueba, así como instrucciones sobre cuántas muestras se deben analizar.”
Investigación e identificación de problemas potenciales
La UGPCB utilizó importantes recursos para investigar estos temas.. En muchos casos, se encontró que una combinación de puntos comparativamente menores, cuando se combina, señaló procesos que simplemente no funcionaban tan bien en el entorno de fabricación actual, aunque su desempeño en tiempos pasados fue adecuado. Cambios menores en el diseño del embalaje de componentes., materiales, software CAD/CAM, fabricación de tableros, y la química se combinaron para cambiar lentamente la solidez del proceso de fabricación. Incluso las mejores intenciones a menudo han creado, sin saberlo, la posibilidad de que se produzcan defectos en formas que antes no eran posibles.. Sólo a través de una evaluación exhaustiva de todos los materiales y pasos del proceso de fabricación se descubrieron las causas fundamentales de los problemas potenciales..
Esfuerzos para encontrar soluciones
Armado con una imagen clara de las posibles áreas problemáticas, Se dedicó mucho esfuerzo a encontrar soluciones a cada problema.. Se ordenaron e instalaron nuevos equipos y subsistemas de soporte.. Se desarrollaron e implementaron procedimientos de prueba y evaluación para verificar la efectividad de cada proceso.. Todas las placas se pasaron rutinariamente por el sistema antes y después del proceso de ensamblaje para garantizar que el proceso de soldadura no se viera comprometido por ningún contaminante del proceso de fabricación de la placa y que las placas estuvieran completamente limpias de cualquier producto químico restante de la soldadura..
Proceso de limpieza ecológico
Técnicas de limpieza ecológicas
El proceso de limpieza es completamente ecológico.. Se utiliza y recicla agua desionizada de los tanques de pulido.. Los filtros atrapan los sólidos mientras que los potentes sopladores garantizan que los productos químicos agresivos no pasen del tanque de retención.. Las ventanas claras en el equipo permiten al operador monitorear todo el proceso.. Un refractómetro verifica la estabilidad de la mezcla en el tanque para garantizar que no esté comprometida.. El líquido vertido es totalmente respetuoso con el medio ambiente..
Efectividad del proceso de limpieza
Luego se probaron minuciosamente los procesos., evaluado para determinar su efectividad, y finalmente validado como un proceso estable. Pruebas independientes demostraron que las placas que pasaron por este proceso de limpieza probaron 75% más limpio que el 10-2 microgramos/pulgada² especificado por el IPC como su nivel más alto de limpieza. Además, Un análisis de laboratorio para detectar contaminación por iones encontró cero niveles de contaminación por iones de cloruro de sodio en las placas ensambladas..
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