نحوه ارزیابی ریسک SMT از سوییچ و روند خودرو تصویر مقاله برای آموزش ساخت PCB و خریداران PCBA

مونتاژ PCBA

نحوه ارزیابی ریسک SMT از سوییچ و روند خودرو

با نحوه ارزیابی خطر مونتاژ SMT برای سوئیچ و خودرو PCB آشنا شوید. قابلیت های BOM، شابلون، جریان مجدد و EMS را مرور کنید تا از خرابی های پرهزینه جلوگیری کنید.

نکات کلیدی

  • تابلوهای سوئیچ و خودرو اغلب BGAهای بزرگ را با پسیوهای کوچک مخلوط می کنند، بنابراین پروفایل مجدد جریان باید هر دو حد حرارتی را برآورده کند.
  • طراحی شابلون یک اهرم خطر اولیه است: نسبت سطح دیافراگم و شابلون های پله حجم لحیم کاری را برای تخته های ریز و با فناوری ترکیبی کنترل می کنند.
  • قابلیت EMS را از طریق مشخصات دقت قرارگیری، پیکربندی مجدد اجاق، و پوشش AOI/اشعه ایکس، نه فقط گواهینامه ها، تأیید کنید.
  • انواع بسته‌ها، سطوح MSL و الزامات via-in-pad را در RFQ برای جلوگیری از غافلگیری مونتاژ کنید.
  • از اشعه ایکس و AOI استفاده کنید تا حفره های BGA و عیوب لحیم کاری ریز را قبل از تست عملکردی پیدا کنید.

پاسخ مستقیم

سوئیچ و لوازم الکترونیکی خودرو خطر مونتاژ SMT را از طریق زمین‌های ظریف‌تر، اندازه‌های بسته‌بندی مختلط و الزامات اطمینان سخت‌تر نسبت به PCBهای مصرف‌کننده افزایش می‌دهند. شما باید ریسک را به طور سیستماتیک در بازبینی BOM، طراحی استنسیل، نمایه‌سازی جریان مجدد، و راستی‌آزمایی فرآیند EMS ارزیابی کنید. با مقایسه کوچکترین و بزرگترین اجزای برد شروع کنید، سپس بررسی کنید که آیا EMS انتخاب شده واقعاً می‌تواند هر دو حد را بدون به خطر انداختن بازده، قرار دهد، دوباره جریان دهد و بازرسی کند.

چرا سوئیچ و تابلوهای خودرو نوار ریسک را بالا می برند

محصولات سوئیچ و خودرو یک ویژگی خواستار مشترک دارند: آنها مدارهای دیجیتالی با چگالی بالا را با اجزای آنالوگ قابل حمل بر روی یک برد مخلوط می کنند. یک PCB منفرد ممکن است دارای یک گام 0.4 میلی متری BGA، یک پایه برق QFN بزرگ، مقاومت های 0201 و اتصال دهنده های سوراخ باشد. هر نوع بسته محدودیت‌های متفاوتی را بر فرآیند مونتاژ تحمیل می‌کند و برآورده کردن همه آنها در یک برد چالش اصلی است.

پکیج میکس تضادهای حرارتی و قرارگیری ایجاد می کند

پروفیل جریان مجدد باید اجزایی با جرمهای حرارتی بسیار متفاوت را در خود جای دهد. یک QFN بزرگ با یک پد حرارتی در معرض حرارت، گرما را از محل اتصال لحیم می‌کشد و برای رسیدن به خیس شدن کامل، نیاز به خیساندن طولانی‌تر و دمای اوج بالاتری دارد. در مقابل، یک مقاومت کوچک 0201، به سرعت به اوج دما می رسد و در صورتی که پروفیل بیش از حد تهاجمی باشد، ممکن است دچار سنگ قبر یا لحیم کاری شود.

به طور مشابه، الزامات دقت قرار دادن به طور چشمگیری متفاوت است. گام 0.4 میلی متری BGA به دقت قرارگیری در محدوده 25± تا 50± میکرون نیاز دارد، در حالی که یک SOT-23 استاندارد می تواند انحراف بسیار بیشتری را تحمل کند. EMS باید قابلیت قرارگیری در بهترین حالت خود را در سراسر برد حفظ کند، نه فقط برای اجزای ریز. اینجاست که ریسک مونتاژ شروع می‌شود: هرچه ترکیب بسته‌بندی شدیدتر باشد، پنجره فرآیند باریک‌تر می‌شود.

حساسیت به رطوبت و پیچیدگی مدیریت

سوئیچ‌ها و بردهای خودرو اغلب از قطعاتی استفاده می‌کنند که دارای قابلیت اطمینان بالا هستند، که اغلب در بسته‌های حساس به رطوبت عرضه می‌شوند. یک QFN یا BGA با سطح MSL 3 یا پایین‌تر باید قبل از جریان مجدد پخته شود، اگر از حد طول عمر آن بیشتر شود. هنگامی که BOM اجزای MSL 2 و MSL 5a را با هم ترکیب می کند، تدارکات ذخیره سازی، ردیابی و تصمیمات پخت بخشی از تصویر ریسک مونتاژ می شود.

تعامل بین مخلوط پکیج و جرم حرارتی رایج‌ترین نقطه‌ای است که سوئیچ و بردهای خودرو در مونتاژ SMT از کار می‌افتند. یک نمایه تنظیم‌شده برای یک جزء قدرت بزرگ ممکن است منفعل‌های کوچک را بیش از حد گرم کند، در حالی که نمایه‌ای که برای منطق دقیق تنظیم شده است ممکن است پد حرارتی را روی یک QFN کم‌جریان کند. پاسخ همیشه نمایه سازی مبتنی بر داده بر روی برد واقعی است، نه یک دستور العمل عمومی.

نحوه بررسی BOM ریسک اسمبلی قبل از ارسال فایل ها

BOM اولین صفحه برای خطر مونتاژ SMT است. قبل از هر گونه نقل قول یا بررسی DFM، موارد زیر را تأیید کنید:

  • شماره قطعات سازنده (MPN)، نه فقط توضیحات، برای هر جزء
  • ردپای بسته که با الگوهای زمین واقعی در فایل های Gerber مطابقت دارد
  • سطوح حساسیت به رطوبت (MSL) در J-STD-020 برای همه اجزای محصور شده با پلاستیک
  • انواع بسته‌هایی که نیاز به رسیدگی خاصی دارند، مانند BGA، QFN، یا اجزای انتهایی پایین
  • علامت گذاری اجزایی که نیاز به لحیم کاری انتخابی یا دستی دارند

بررسی متقاطع اندازه های بسته در مقابل هندسه پیچ و بال

در طول بررسی BOM جدول ریسک بسازید. بهترین جزء گام، بزرگترین بسته و کوچکترین غیرفعال را شناسایی کنید. این سه جزء پنجره فرآیند اسمبلی را تعریف می کنند.

Component TypeTypical Pitch or SizeKey Assembly Risk
Fine-pitch BGA0.4 mm to 0.8 mmSolder voiding, coplanarity, via-in-pad
QFN with thermal pad0.5 mm pitch, large padIncomplete wetting, voiding under pad
0201 or 0402 passives0.3 mm x 0.15 mm to 1.0 mm x 0.5 mmSolder paste volume control, tombstoning
Through-hole connectors2.54 mm pitchSelective soldering or hand solder inspection

یک اشتباه رایج اعتبارسنجی BOM فقط برای در دسترس بودن مؤلفه و نادیده گرفتن تعامل فیزیکی بین انواع بسته در همان نمایه جریان مجدد است. نمایه ای که برای یک BGA بزرگ تنظیم شده است ممکن است منفعل های کوچک را بیش از حد گرم کند، در حالی که یک نمایه ملایم می تواند پد حرارتی QFN را با اتصالات سرد ترک کند.

مرحله 1 بررسی ریسک: BOM و تجزیه و تحلیل بسته

قبل از ارسال فایل به EMS، BOM اولین جایی است که خطر مونتاژ ظاهر می شود. شما باید آن را نه به عنوان یک لیست تدارکات، بلکه به عنوان یک سند فرآیند بررسی کنید. بسته‌های

چه چیزی را در BOM بررسی کنیم

با مرتب کردن BOM بر اساس نوع بسته و تعداد پین شروع کنید. برای هر دستگاه، ضبط کنید:

  • ردپای بسته (BGA، QFN، SOT، 0201، و غیره)
  • اندازه گام و بالشتک برای اجزای ریزپیچ
  • سطح حساسیت به رطوبت (MSL) در J-STD-020
  • چه بسته بندی دارای پد حرارتی باشد یا قالب در معرض
  • الزامات همسطح برای بسته های بزرگ
  • این که آیا هر یک از اجزاء به کنترل خاصی نیاز دارد، مانند اتصال دهنده های لبه یا پین های فشرده

رتبه بندی MSL بیش از آن چیزی است که اکثر مهندسان متوجه می شوند. یک برد با MSL-2 QFN و یک بسته طرح کوچک MSL-5a تصمیم گیری می کند: یا قطعات MSL-5a را قبل از مونتاژ بپزید یا خطر لایه برداری ناشی از رطوبت را در طول جریان مجدد بپذیرید. این تصمیم بر زمان‌بندی و هزینه تأثیر می‌گذارد، بنابراین باید قبل از ساخت، نه پس از رسیدن قطعات، اتخاذ شود.

سؤال Via-in-Pad

بسیاری از طرح‌های سوئیچ و خودرو از via-in-pad برای مدیریت حرارتی BGA و QFN استفاده می‌کنند. در حالی که این انتقال حرارت را بهبود می بخشد، چاپ خمیر لحیم کاری را پیچیده می کند. پر نشده یا ضعیف از طریق لحیم فیتیله ای دور از پد، ایجاد فضای خالی و اتصالات لحیم ناکافی می کند. اگر انباشته PCB شما شامل via-in-pad باشد، یادداشت های ساخت باید مشخص کنند که آیا via ها پر شده و درپوش هستند یا خیر، و EMS باید حجم لحیم کاری کاهش یافته روی آن پدها را محاسبه کند.

هنگام بررسی یک تخته با via-in-pad، قطر via، مواد پر و ضخامت آبکاری را بررسی کنید. یک ویا پر شده با کلاهک مسطح در طول جریان مجدد رفتار متفاوتی نسبت به وای باز دارد. این روی طراحی دیافراگم شابلون و حجم خمیر لحیم کاری مورد نیاز تأثیر می گذارد.

طراحی استنسیل: اهرم خطر اولیه

طراحی استنسیل مستقیم ترین راه برای کنترل SMT خطر مونتاژ در بردهای با فناوری ترکیبی است. شابلون تعیین می کند که چه مقدار خمیر لحیم روی هر پد قرار می گیرد و هندسه دیافراگم کارایی رهاسازی خمیر را تعیین می کند.

قوانین نسبت دیافراگم

پارامتر بحرانی نسبت مساحت است: مساحت دهانه دیافراگم تقسیم بر مساحت دیواره های دیافراگم. برای خمیر لحیم کاری استاندارد، نسبت مساحت 0.66 یا بالاتر معمولاً برای آزادسازی خمیر قابل اطمینان مورد نیاز است. در زیر آن، خمیر تمایل به ماندن در دیافراگم دارد و باعث لحیم ناکافی روی پد می شود.

برای گام 0.4 میلی‌متری BGA با پدهای 0.2 میلی‌متری، یک دیافراگم مربع 0.25 میلی‌متری روی یک شابلون 0.1 میلی‌متری نسبت مساحتی حدود 0.71 به دست می‌دهد که کارآمد اما حاشیه‌ای است. اگر از همان شابلون برای مقاومت 0201 استفاده شود، دیافراگم باید به طور مناسب مقیاس شود و نسبت مساحت ممکن است کمتر از آستانه قابل قبول باشد.

استنسیل های مرحله ای برای فناوری ترکیبی

وقتی تخته دارای اجزای ریز و بالشتک های حرارتی بزرگ باشد، یک ضخامت شابلون یکنواخت به ندرت کار می کند. شابلون استاندارد 0.1 میلی‌متری یا 0.125 میلی‌متری ممکن است برای قطعات با گام‌های ریز مناسب باشد، اما برای یک پد حرارتی QFN که نیاز به لحیم کاری ضخیم دارد، کافی نیست.

یک شابلون پله ای - نازک تر در ناحیه ریزتر و ضخیم تر در نزدیکی پد حرارتی - این مشکل را حل می کند. با این حال، استنسیل های پله ای هزینه اضافه می کنند و نیاز به طراحی دقیق دارند:

  • انتقال گام نباید از بالشتک‌های ریز عبور کند
  • عمق گام باید بر اساس نیاز حجم لحیم کاری بزرگترین جزء تأیید شود
  • نواحی پله‌افزا و پایین‌آمده بر فشار اسکاج و قوام رسوب خمیر تأثیر می‌گذارند

برای تابلوهای سوئیچ و خودرو، شابلونهای پله اغلب تفاوت بین خرابی اتصال قابل اعتماد و خرابی میدان هستند. طرح استنسیل را در بررسی DFM وارد کنید، نه به عنوان یک فکر بعدی.

انتخاب خمیر لحیم کاری

اندازه ذرات خمیر باید با ابعاد دیافراگم مطابقت داشته باشد. برای دیافراگم های ریز، پودر نوع 4 یا نوع 5 معمولا مورد نیاز است. خمیر نوع 3 ممکن است باعث گرفتگی یا رسوبات ناسازگار در زمین 0.4 میلی متری BGA شود. تخته های خودرو نیز اغلب به پسماندهای شار بدون تمیزی نیاز دارند که در برابر لرزش و چرخه حرارتی مقاومت کنند، که گزینه های خمیر را محدود می کند.

پروفایل مجدد جریان برای جرم حرارتی مخلوط

نمایه‌سازی جریان مجدد جایی است که تصمیمات طراحی با واقعیت فیزیکی مطابقت دارند. یک پروفیل منفرد باید تخته را به اندازه کافی گرم کند تا اتصالات قابل اعتمادی روی بزرگترین قطعه ایجاد شود بدون اینکه کوچکترین آن آسیب ببیند.

رویکرد توسعه پروفایل

روش صحیح این است که با تابلوی کاملاً پرجمعیت نمایه کنید، نه تابلوی خالی یا کوپن. ترموکوپل ها باید به پد حرارتی QFN، یک پسیو کوچک در همان سمت، مرکز BGA و یک لبه برد نزدیک کانکتور متصل شوند. تفاوت دما در این نقاط پنجره فرآیند شما را مشخص می کند.

برای یک برد ترکیبی با QFN بزرگ و 0201s، منطقه خیساندن جایی است که بیشتر تنظیم ها انجام می شود. QFN برای رسیدن به تعادل حرارتی به زمان نیاز دارد، اما اگر خیساندن بیش از حد طولانی باشد یا سرعت شیب دار بیش از حد تهاجمی باشد، قطعات کوچک ممکن است بیش از حد گرم شوند. یک پروفیل عملی ممکن است از خیساندن 90 ثانیه ای در دمای 150-180 درجه سانتیگراد، حداکثر دمای 240-245 درجه سانتیگراد و سرعت شیب 1.5 درجه سانتیگراد در ثانیه استفاده کند. اما این یک نقطه شروع است، نه یک محیط جهانی.

> Rule of thumb: If the delta between the coldest and hottest component temperature during reflow exceeds 10°C, your profile is marginal. Consider adjusting the soak time or the belt speed before changing peak temperatures.

ملاحظات جریان مجدد نیتروژن

برای QFNs و BGAs با گام ریز، جو نیتروژن در طول جریان مجدد، خیس شدن را بهبود می‌بخشد و گلوله شدن لحیم را کاهش می‌دهد. سوئیچ ها و تابلوهای خودرو با اجزای گام 0.4 میلی متری اغلب از نیتروژن سود می برند، اما هزینه را افزایش می دهد. بررسی کنید که آیا EMS شما جریان مجدد نیتروژن را ارائه می دهد و آیا برد واقعاً به آن نیاز دارد یا خیر. یک رویکرد محافظه کارانه استفاده از نیتروژن در صورتی است که دارای گام 0.4 میلی متری یا اجزای ریزتر است، یا اگر صفحه دارای مناطق مسی بزرگی است که به سرعت اکسید می شوند.

EMS تأیید قابلیت

انتخاب EMS یک تصمیم ریسک است، نه فقط یک تصمیم هزینه. کمترین قیمت ممکن است از فروشگاهی باشد که واقعاً نمی تواند برد شما را مطابق مشخصات قرار دهد یا دوباره جریان دهد. قبل از انجام، چهار قابلیت را مستقیماً بررسی کنید.

دقت قرارگیری و محدوده کامپوننت

مشخصات دقت قرارگیری EMS را برای هر دو مؤلفه استاندارد و ریزپیچ درخواست کنید. ماشینی که ±40 میکرومتر در 3 سیگما درجه بندی شده است ممکن است 0.4 میلی متر BGAs را تحمل کند، اما با گام 0.3 میلی متری مشکل دارد. همچنین محدوده مولفه را بررسی کنید: بزرگ‌ترین اندازه بدنه که می‌توان آن را انتخاب کرد، کوچک‌ترین غیرفعال، و حداکثر ابعاد برد.

پیکربندی مجدد فر

در مورد مناطق گرمایش اجاق، قابلیت دمای اوج، و اینکه آیا از نیتروژن پشتیبانی می کند یا خیر بپرسید. یک اجاق هشت منطقه ای انعطاف پذیری بیشتری نسبت به اجاق پنج منطقه ای برای تخته های توده حرارتی مخلوط می دهد. اطمینان حاصل کنید که فر به اندازه کافی طولانی است تا میزان خیس خوردن و خنک شدن مورد نیاز پروفایل شما را فراهم کند.

پوشش بازرسی

پوشش AOI را برای اجزای سمت بالا و پایین بررسی کنید، و اینکه آیا بازرسی اشعه ایکس برای تخلیه BGA و QFN در دسترس است یا خیر. برخی از فروشگاه‌های EMS AOI را فقط در سمت بالا ارائه می‌کنند و اجزای سمت پایین را بدون علامت می‌گذارند. برای تابلوهای سوئیچ و خودرو با اجزای هر دو طرف، این شکافی است که نمی توانید بپذیرید.

Risk FactorWhat to Ask the EMSRed Flag
Placement accuracyWhat is the spec at 3 sigma?Cannot provide a number
Reflow capabilityHow many zones? Nitrogen available?<7 zones, no nitrogen option
Stencil designWho designs apertures? What area ratio is used?No stencil engineering resource
InspectionAOI coverage on both sides? X-ray available?Manual-only inspection for fine-pitch
MSL handlingHow is moisture-sensitive component storage managed?No dry cabinet or bake oven

AOI و X-Ray پوشش

بازرسی نوری خودکار (AOI) برای تأیید محل قرارگیری و کیفیت اتصال لحیم کاری پس از جریان مجدد ضروری است، اما محدودیت هایی دارد. برای BGAs، QFNs، و سایر اجزای دارای اتصالات لحیم پنهان، AOI نمی تواند اتصال را ببیند. بررسی اشعه ایکس مورد نیاز است. از EMS بپرسید که آیا اشعه ایکس به صورت آنلاین، آفلاین یا اصلاً در دسترس است. برای سوئیچ و بردهای خودرو با BGAs یا پدهای حرارتی بزرگ، قابلیت اشعه ایکس اختیاری نیست.

قابلیت کار مجدد و تعمیر

حتی با کنترل دقیق فرآیند، نقص ها رخ می دهد. تخته‌ای با گام 0.4 میلی‌متری BGA به تجهیزات تخصصی مجدد نیاز دارد، نه فقط یک تفنگ هوای گرم. بررسی کنید که EMS نازل، پیش گرمایش و قابلیت بازرسی صحیح را برای بزرگترین بسته روی برد شما دارد.

فهرست بازبینی RFQ و DFM

درخواست مظنه (RFQ) اولین فرصت برای کاهش ریسک مونتاژ است. اطلاعات زیر را برای ارزیابی دقیق درج کنید:

  • BOM کامل با انواع بسته، MPN و رتبه‌بندی MSL
  • جزئیات چیدمان PCB، به ویژه از طریق الزامات داخل پد و پرداخت سطح
  • فایل های Gerber به همراه داده های CAD اصلی برای طراحی شابلون
  • طراحی مونتاژ با علائم قطبیت جزء، جهت‌گیری، و هر گونه یادداشت خاص مربوط به کار
  • فهرستی از اجزایی که به بازرسی اشعه ایکس یا AOI پس از جریان مجدد نیاز دارند
  • حجم مورد انتظار و اینکه آیا هیئت مدیره بعداً به تولید با حجم بالا می رود یا خیر

قبل از نقل قول از EMS چه بپرسیم

به جای سؤالات قابلیت عمومی، سؤالات فرآیندی خاص بپرسید:

  • دقت قرارگیری شما برای کوچکترین غیرفعال و بزرگترین BGA روی برد من چقدر است؟
  • آیا قابلیت استنسیل گام دارید و حداکثر عمق گام شما چقدر است؟
  • چه فضایی را برای این تابلو پیشنهاد می کنید و چرا؟
  • چگونه اجزای حساس به MSL را که با عمر کف منقضی شده وارد می‌شوند مدیریت می‌کنید؟
  • پوشش بازرسی اشعه ایکس شما برای بسته های BGA و QFN چقدر است؟

این سؤالات یک EMS را که ریسک فناوری ترکیبی را درک می کند از سؤالی که همه چیز را خوش بینانه نقل می کند جدا می کند.

اشتباهات رایجی که ریسک مونتاژ را افزایش می دهند

اشتباه 1: نادیده گرفتن ترکیب بسته در بررسی DFM

مهندسان اغلب BOM را از نظر در دسترس بودن و هزینه بررسی می کنند، اما از تعامل فیزیکی اجزا صرف نظر می کنند. تخته‌ای که روی کاغذ خوب به نظر می‌رسد - یک QFN، دو BGA، یک دوجین غیرفعال، اگر اختلاف جرم حرارتی ویلچر بسیار زیاد باشد، می‌تواند یک کابوس دوباره جریان باشد. بررسی گرادیان حرارتی را در طول DFM انجام دهید تا مطمئن شوید که نمایه می‌تواند همه اجزا را برآورده کند.

اشتباه 2: تعیین ضخامت شابلون یکنواخت

استفاده از یک شابلون 0.1 میلی متری برای تخته ای با یک پد حرارتی بزرگ یک خطای رایج است. QFN به لحیم کاری بیشتری نسبت به شابلون 0.1 میلی متری نیاز دارد. یا QFN لحیم ناکافی می شود، یا قطعات با گام ریز بیش از حد زیاد می شوند و باعث ایجاد پل می شوند.

اشتباه 3: رد شدن از تجزیه و تحلیل حفره ها برای مولفه های قدرت

پکیج های QFN و BGA مستعد ایجاد حفره های لحیم کاری هستند که باعث افزایش مقاومت حرارتی و کاهش استحکام مکانیکی می شود. فضای خالی بیش از 25 درصد از سطح پد می تواند باعث خرابی اولیه در برنامه های برق شود. اگر برد جریان یا ولتاژ قابل توجهی را تغییر دهد، بازرسی اشعه ایکس برای حفره ها اختیاری نیست.

اشتباه 4: نادیده گرفتن اجزای سمت پایین

مونتاژ دو طرفه ریسک را معرفی می کند زیرا اجزای سمت پایین دو بار از جریان مجدد عبور می کنند. پسیو های کوچک می توانند در طول پاس دوم جابجا شوند و اجزای بزرگ سمت پایین به چسب یا شار چسبنده نیاز دارند. BOM باید علامت گذاری کند که کدام مؤلفه ها در سمت دوم قرار دارند تا EMS بتواند دنباله اسمبلی را برنامه ریزی کند.

چه زمانی باید سازنده را درگیر کرد

زمانی که هیئت مدیره دارای یکی از این ویژگی ها است، سازنده EMS یا PCB را درگیر کنید:

  • گام 0.4 میلی متر یا کوچکتر BGAs
  • اندازه‌های بسته‌های مختلط با بیش از چهار مرتبه بزرگی (به عنوان مثال، 0201 و QFN-56)
  • الزامات قابلیت اطمینان بالا مانند درجه بندی خودرو (AEC-Q) یا رتبه بندی تابلو برق
  • اجزای ریز در هر دو طرف تخته
  • ردیابی‌های کنترل‌شده با امپدانس که به جزئیات stackup خاصی نیاز دارند

مشارکت زودهنگام به این معنی است که سازنده می تواند قبل از اینکه هیئت مدیره به تولید برسد، خطرات را در طراحی مشخص کند. جابجایی via یا تغییر اندازه بالشتک در طراحی بسیار ارزانتر از بازیابی پس از خرابی میدان است.

چگونه زمینه سوئیچ و خودرو ارزیابی را تغییر می‌دهد

سوئیچ و بردهای خودرو دارای عدم تقارن خرابی-هزینه هستند: خرابی در یک دستگاه مصرف کننده آزاردهنده است، اما خرابی در سوئیچ یا وسیله نقلیه می تواند باعث خرابی، حوادث ایمنی یا آسیب به تجهیزات شود. این حساب ریسک را از سه طریق تغییر می دهد.

اول، الزامات قابلیت اطمینان استانداردهای کیفیت اتصالات لحیم کاری را هدایت می کند. IPC کلاس 3 یا استانداردهای کلاس خودرو ممکن است به تحمل معیارهای بازرسی سخت تری نیاز داشته باشد که بر بازده و هزینه تأثیر می گذارد.

دوم، محیط عملیاتی مهم است. تابلوهای خودرو چرخه حرارتی، لرزش و رطوبت را می بینند. تابلو برق جریان و حرارت بالا را می بیند. این شرایط بر اتصالات لحیم کاری متفاوت است، و طراحی شابلون و انتخاب مواد باید منعکس کننده آن باشد.

سوم، قابلیت ردیابی حیاتی می شود. مشتریان خودرو اغلب به اطلاعات کامل ردیابی مواد و تولید برای هر برد نیاز دارند. این امر بر مدیریت داده‌ها و سیستم‌های کیفیت EMS تأثیر می‌گذارد، نه فقط بر فرآیند تولید.

برای نگاه عمیق‌تر به ریسک‌های فرآیند مرتبط، به بحث در مورد روند ظرفیت تولید و اینکه چگونه محدودیت‌های موجودی می‌تواند بر در دسترس بودن اجزا در طول تولید تأثیر بگذارد، مراجعه کنید.

چک لیست ارزیابی عملی

هنگام ارزیابی یک سوئیچ یا برد خودرو برای ریسک مونتاژ SMT، از طریق این چک لیست کار کنید:

1. Inventory the package types and list the minimum and maximum pitch and body size. Identify the thermal mass range. 2. Check the stencil plan. Determine whether one stencil thickness works or whether a step stencil is needed. Calculate area ratios for the fine-pitch apertures. 3. Review the reflow profile window. Estimate the temperature delta across the board. Decide whether nitrogen is needed. 4. Verify EMS capabilities against your placement, inspection, and X-ray requirements. 5. Identify MSL exposure risks and plan bake and dry-pack handling. 6. Review the PCB fabrication notes for via-in-pad, surface finish, and copper weight.

پرسش‌های متداول

چرا خطر مونتاژ SMT با سوئیچ و بردهای خودرو افزایش می یابد؟

این بردها معمولاً آی سی های ریز را با اجزای قدرت بزرگ مخلوط می کنند و چالش های حرارتی و قرارگیری را ایجاد می کنند. محیط عملیاتی نیز به قابلیت اطمینان بالاتری نیاز دارد، بنابراین عیوب لحیم کاری مانند فضای خالی یا اتصالات ناکافی عواقب بدتری دارد. ترکیبی از پیچیدگی بسته و الزامات قابلیت اطمینان، خطر مونتاژ را در مقایسه با لوازم الکترونیکی مصرفی افزایش می دهد.

مهندسان معمولاً در مونتاژ SMT با فناوری ترکیبی اشتباه می کنند؟

رایج‌ترین اشتباهات استفاده از یک ضخامت شابلون برای همه اجزا، نادیده گرفتن تفاوت جرم حرارتی در طول پروفیل جریان مجدد، و نادیده گرفتن بازرسی اشعه ایکس برای بسته‌های BGA و QFN است. مهندسان همچنین الزامات مدیریت MSL را زمانی که اجزا در قفسه قرار می گیرند دست کم می گیرند.

چگونه می توانم قابلیت EMS را قبل از انجام تولید تأیید کنم؟

مقادیر فرآیند خاصی را بخواهید: دقت قرار دادن کوچکترین و بزرگترین اجزاء، قابلیت استنسیل مرحله ای، گزینه های جوی جریان مجدد، و پوشش بازرسی. همچنین یک نمونه ساخت یا گزارش مقاله اول را درخواست کنید که داده‌های قابلیت پردازش را برای بردی مشابه برد شما نشان دهد.

برای کاهش خطر مونتاژ چه اطلاعاتی باید در بسته RFQ وجود داشته باشد؟

شامل BOM کامل با انواع بسته‌ها و رتبه‌بندی‌های MSL، یادداشت‌های روی هم چیدن و ساخت PCB، یک توصیه طراحی شابلون، هر گونه الزامات خاص رسیدگی و قابلیت اطمینان یا استانداردهای بازرسی که اعمال می‌شود را شامل شود. هرچه EMS درباره تعیین تعطیلات محیط عملیاتی هیئت مدیره اطلاعات بیشتری داشته باشد، بهتر می توانند مواد و فرآیندها را انتخاب کنند.

چگونه بین یک استنسیل پله ای و دو شابلون جداگانه تصمیم بگیرم؟

زمانی که تخته دارای تعداد کمی محل لحیم ضخیم است و بقیه تخته می توانند از یک شابلون نازک یکنواخت استفاده کنند، از شابلون پله ای استفاده کنید. اگر تخته به شدت با اجزای ریز و درشت پر شده باشد، دو پاس چاپ جداگانه با شابلون های مختلف ممکن است مقرون به صرفه تر باشد Mirroring. تصمیم به حجم تخته و قابلیت های پله فروشنده استنسیل بستگی دارد.

چه داده هایی را باید در طول ساخت نمونه اولیه برای پیش بینی ریسک تولید جمع آوری کنم؟

نمایه جریان مجدد را با ترموکوپل‌ها روی داغ‌ترین و سردترین اجزاء ضبط کنید، بازده بازرسی خمیر لحیم را بر اساس اندازه دهانه ردیابی کنید و نتایج اشعه ایکس را برای همه اتصالات BGA و QFN ثبت کنید. اینها را با معیارهای پذیرش مقایسه کنید. ساخت نمونه اولیه بهترین زمان برای بررسی مشکلات استنسیل و پروفایل قبل از تعهد به تولید حجمی است.

> Engineering handoff note: How to Evaluate SMT Assembly Risk from FOPLP and Thermal Processing Trends, How to Evaluate SMT Assembly Risk from Inventory and Sourcing Trends, and How to Evaluate SMT Assembly Risk from Leadership and Sales Trends before the release package is frozen.

> Also compare How to Evaluate SMT Assembly Risk from Manufacturing Capacity and Stencil Trends and How to Evaluate SMT Assembly Risk from PCB Fabrication and Sourcing Trends before locking the quote scope.

> Engineering handoff note: How to Evaluate IMS PCB and PCBA Supplier Handoff Risk Before Assembly before the release package is frozen.

> Engineering handoff note: How to Evaluate SMT Assembly Risk from Sourcing and Supplier Trends before the release package is frozen.

> Engineering handoff note: How to Choose a Suitable Box Build Assembly Manufacturer for Your Device before the release package is frozen.

پرسش‌های متداول

چگونه روندهای سوئیچ و خودرو ریسک مونتاژ SMT را افزایش می دهند؟

سوئیچ و تقاضای خودرو، حجم PCBA را به سمت تعداد پین‌های بالاتر، اندازه‌های بسته‌های مختلط، و پنجره‌های قابلیت اطمینان تنگ‌تر می‌کشد. ریسک اسمبلی SMT را با بررسی BOM برای ترکیب بسته، بررسی انباشته PCB از نظر تعداد لایه‌ها و از طریق داخل پد، و تأیید اینکه EMS دارای بیشترین دقت ظرفیت و جریان مجدد در جایگذاری است، ارزیابی کنید. همچنین طراحی شابلون خمیر لحیم کاری و پوشش AOI را برای اجزای با گام ریز و قسمت پایین بررسی کنید.

اشتباهات رایج مونتاژ SMT در سوئیچ یا PCBهای خودرو چیست؟

مهندسان اغلب تعامل بین ترکیب بسته و نمایه جریان مجدد را از دست می دهند. تخته‌ای با QFN بزرگ و مقاومت 0201 به نمایه‌ای نیاز دارد که هم جرم حرارتی QFN و هم محدودیت دمای پیک قسمت کوچک را برآورده کند. یکی دیگر از اشتباهات رایج نادیده گرفتن قوانین طراحی via-in-pad برای BGAs است که می‌تواند باعث خالی شدن لحیم کاری و قابلیت اطمینان ضعیف شود. همیشه یادداشت های ساخت PCB و قابلیت فرآیند EMS را قبل از نقل قول مرور کنید.

چه اطلاعاتی باید در RFQ برای اسمبلی SMT باشد؟

قبل از ارسال فایل‌ها، بررسی کنید که BOM شامل شماره قطعه سازنده، ردپای بسته و سطوح حساسیت به رطوبت باشد. تأیید کنید که فایل‌های Gerber با BOM مطابقت داشته باشند و پشته‌بندی PCB از امپدانس مورد نیاز و پر کردن از طریق داخل پد پشتیبانی می‌کند. همچنین بررسی کنید که نقشه مونتاژ مشخص می کند که کدام اجزا در سمت بالا، سمت پایین هستند و کدام یک نیاز به لحیم کاری انتخابی یا دستی دارند.

چگونه کیفیت مونتاژ SMT را برای تابلوهای سوئیچ یا خودرو تأیید می‌کنید؟

از ترکیبی از بازرسی نوری خودکار (AOI) برای حضور و هم ترازی مفصل لحیم کاری، اشعه ایکس برای تخلیه BGA و QFN، و آزمایش درون مدار (ICT) برای اتصال الکتریکی استفاده کنید. برای تابلوهای سوئیچ و خودرو، اسکن مرزی برای اتصالات با چگالی بالا و تست عملکردی تحت دما را در صورتی که محیط مصرف نهایی ایجاب می کند، در نظر بگیرید. IPC-A-610 معیارهای پذیرش کیفیت اتصال لحیم کاری را ارائه می دهد، اما EMS شما باید سطوح بازرسی خاص را مشخص کند.

طراحی شابلون خمیر لحیم کاری در خطر SMT چه نقشی دارد؟

طراحی شابلون خمیر لحیم کاری مستقیماً بر حجم لحیم کاری و تشکیل مفصل تأثیر می گذارد. برای اجزای ریز، از یک شابلون برش لیزری با دیافراگم های برقی برای بهبود آزادسازی خمیر استفاده کنید. برای تخته های با تکنولوژی ترکیبی، شابلون های پله ای را برای کنترل ضخامت لحیم در اندازه های مختلف پد در نظر بگیرید. با EMS کار کنید تا نسبت‌های سطح دیافراگم را برای کوچک‌ترین اجزا بهینه کنید و از ایجاد پل لحیم روی BGAs جلوگیری کنید.

چه سوالاتی باید از EMS درباره قابلیت SMT بپرسید؟

از EMS مشخصات دقت قرارگیری، شمارش منطقه فر و قابلیت نمایه مجدد آنها و تجربه با انواع بسته های خود را بخواهید. همچنین بپرسید که چگونه دستگاه‌های حساس به رطوبت را مدیریت می‌کنند، چگونه ذخیره‌سازی و چاپ خمیر لحیم را کنترل می‌کنند، و پوشش AOI و اشعه ایکس آنها شامل چه مواردی می‌شود. برای خودرو، تأیید کنید که از IATF 16949 یا سیستم‌های کیفیت معادل آن پیروی می‌کنند، اما کنترل‌های فرآیند واقعی آن‌ها را به‌جای تکیه بر گواهی‌نامه تأیید کنید.

منابع مرتبط