Giới thiệu
Trong quá trình sản xuất PCBA, nhiều sản phẩm hoạt động bình thường trong quá trình kiểm tra chức năng. Tuy nhiên, sau khi tách bảng, vận chuyển hoặc sử dụng kéo dài, các vấn đề như nứt tụ điện, mối hàn nguội BGA và lỗi chip có thể phát sinh. Khi điều tra nguyên nhân, người ta thường thấy các bộ phận nhạy cảm được đặt quá gần lưỡi cắt PCB, dẫn đến ứng suất cơ học được truyền trực tiếp đến các mối hàn hoặc chính các bộ phận đó.
Vấn đề này đặc biệt phổ biến ở các sản phẩm PCBA có mật độ-cao như thiết bị điện tử tiêu dùng, thiết bị điện tử ô tô và thiết bị y tế. Khi PCB trở nên mỏng hơn và các bộ phận nhỏ hơn, khoảng cách an toàn không còn chỉ là mối lo ngại về cấu trúc mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy của sản phẩm.
"Thành phần nhạy cảm" trong PCBA là gì?
Trong lĩnh vực sản xuất PCBA, không phải tất cả các bộ phận đều nhạy cảm với ứng suất cắt. Những người dễ bị tổn thương nhất chủ yếu thuộc các loại sau:
1. Tụ gốm MLCC
Tụ gốm nhiều lớp là thành phần nhạy cảm điển hình nhất. Ứng suất uốn sinh ra trong quá trình tháo tấm PCB có thể dễ dàng gây ra các vết nứt ở các lớp gốm bên trong. Mặc dù một số vết nứt có thể không gây ra hư hỏng ngay lập tức nhưng chúng sẽ dần dần trở nên trầm trọng hơn trong quá trình sử dụng tiếp theo.
2. BGA và chip cỡ lớn{1}}
Các gói BGA rất nhạy cảm với biến dạng PCB. Khi lưỡi cắt quá gần mép bảng, việc uốn cong có thể dễ dàng gây ra các vết nứt nhỏ-trong các viên hàn.
3. Bộ tạo dao động tinh thể và thiết bị MEMS
Những thành phần này có cấu trúc bên trong phức tạp; sốc cơ học có thể gây ra lệch tần số hoặc bất thường về chức năng.
4. Đầu nối và các thành phần cực{1}}cao
Các đầu nối nằm gần mép bo mạch dễ bị bong ra hoặc nứt mối hàn do lực căng trong quá trình tách bảng.
Các phương pháp cắt khác nhau yêu cầu khoảng cách an toàn khác nhau
Nhiều kỹ sư chỉ dựa vào một giá trị thực nghiệm duy nhất khi thiết kế PCBA, nhưng khoảng cách an toàn thực tế phụ thuộc nhiều vào quá trình tách bảng.
1. Khoảng cách an toàn để tháo tấm cắt V-
V-Cắt là phương pháp tách tấm có liên quan đến ứng suất cơ học đáng kể, đặc biệt là trong các tình huống phá vỡ thủ công khi PCB bị uốn cong rõ rệt.
Khuyến nghị chung:
- MLCC:Lớn hơn hoặc bằng 3 mm tính từ mép cắt chữ V{1}}
- BGA:Lớn hơn hoặc bằng 5 mm tính từ mép cắt chữ V{1}}
- Đầu nối lớn:Lớn hơn hoặc bằng 5 mm tính từ mép
Đối với bo mạch mỏng, bảng mật độ- cao hoặc thiết bị điện tử ô tô, những khoảng cách này thường cần phải tăng thêm.
2. Tháo dỡ lỗ tem
Các lỗ dập tạo ra ứng suất tương đối thấp nhưng tác động cục bộ vẫn xảy ra trong giai đoạn đột.
Phạm vi kiểm soát chung:
- Các thành phần gắn trên bề mặt-tiêu chuẩn:Lớn hơn hoặc bằng 2mm
- Tụ gốm:Lớn hơn hoặc bằng 3mm
- Các thành phần BGA:Lớn hơn hoặc bằng 4mm
3. Gỡ bỏ bộ định tuyến
Gỡ bảng điều khiển bộ định tuyến là một phương pháp-giảm áp lực và thường được sử dụng trong quá trình sản xuất PCBA-có độ tin cậy cao.
Theo quy trình này:
- Các thành phần tiêu chuẩn có thể được duy trì ở mức 1mm–2mm
- Các thành phần nhạy cảm nên giữ ở mức 3 mm trở lên
Mặc dù việc tháo bảng điều khiển của bộ định tuyến dễ chịu hơn{0}}nhưng các vấn đề như độ rung của dụng cụ và các vệt còn sót lại ở các cạnh bo mạch vẫn phải được xem xét.
Nhiều lỗi PCBA không xảy ra trên sàn sản xuất
Giới hạn an toàn không đủ ở các cạnh cắt thường không bộc lộ vấn đề ngay lập tức trong giai đoạn đặt SMT.
1. Các vết nứt ẩn khó phát hiện hơn
MLCC có thể phát triển các vết nứt nhỏ-khi chịu áp lực. Chúng có thể hoạt động bình thường trong quá trình thử nghiệm CNTT nhưng thỉnh thoảng lại xuất hiện lỗi sau vài tháng khách hàng sử dụng.
2. Ứng suất tiếp tục tích tụ trong quá trình vận chuyển và siết vít
Các thành phần nằm gần các cạnh của bảng mạch liên tục chịu tác động của ngoại lực trong quá trình-lắp ráp mặt sau, rung động khi vận chuyển hoặc siết chặt vít.
3. Chu trình nhiệt gây ra sự lan truyền vết nứt
Trong các sản phẩm PCBA điều khiển công nghiệp và điện tử ô tô, hư hỏng cấu trúc vi mô ban đầu sẽ dần dần mở rộng trong điều kiện chu trình nhiệt.
Đây cũng là một trong những lý do cốt lõi tại sao nhiều sản phẩm "hoạt động tốt trong phòng thí nghiệm nhưng mang lại lợi nhuận lớn trên thị trường".
Làm thế nào để giảm thiểu rủi ro biên trong giai đoạn thiết kế PCBA?
Cách tiếp cận thực sự hiệu quả không phải là chờ đợi sự bất thường trong sản xuất rồi làm lại sản phẩm mà là chủ động giảm thiểu rủi ro trong giai đoạn thiết kế PCB.
1. Thiết lập-Khu vực cách ly thành phần
Trong giai đoạn bố trí PCB, hãy xác định-các vùng ngăn cách xung quanh các vết cắt chữ V- hoặc các lỗ dập để hạn chế việc bố trí các thành phần nhạy cảm.
2. Tối ưu hóa hướng bảng điều khiển
Trong một số dự án sản xuất PCBA nhất định, việc điều chỉnh hướng của bảng có thể làm giảm đường truyền ứng suất trong quá trình tách bảng.
3. Ưu tiên điều chỉnh định hướng MLCC
Nếu cạnh dài của tụ gốm vuông góc với đường cắt thì nó dễ bị nứt hơn khi bị ứng suất. Căn chỉnh cạnh dài song song với lưỡi cắt có thể làm giảm đáng kể rủi ro này.
4. Cho phép lợi nhuận lớn hơn cho các sản phẩm-có độ tin cậy cao
Đối với các sản phẩm PCBA kiểm soát y tế, ô tô và công nghiệp, không nên chỉ đáp ứng các thông số tối thiểu cần thiết để "có thể sản xuất" mà còn phải xem xét độ tin cậy lâu dài.
Đánh giá kỹ thuật quan trọng hơn kinh nghiệm
Nhiều vấn đề về sản xuất PCBA phát sinh không phải do các nhà thiết kế không biết về các yêu cầu về khoảng cách mà do thiếu đánh giá có hệ thống trong quá trình thực hiện dự án.
Các nhóm kỹ thuật trưởng thành thường tập trung vào những điều sau trong giai đoạn DFM:
- Khoảng cách giữa các thành phần nhạy cảm và cạnh bo mạch.
- Tác động của các phương pháp tách bảng đến sự phân bố ứng suất.
- Mối quan hệ giữa định hướng thành phần và đường cắt.
- Bố cục bảng điều khiển có cân bằng hay không.
- Có những khu vực tập trung ứng suất cục bộ hay không.
Các bước xem xét này có thể xác định rõ hầu hết các rủi ro tiềm ẩn trước khi sản xuất thử nghiệm.
Trong sản xuất PCBA, điều thực sự ảnh hưởng đến độ ổn định của sản phẩm thường không phải là các quy trình phức tạp mà là những chi tiết dễ bị bỏ qua. Chỉ cần tăng khoảng cách giữa các bộ phận nhạy cảm và lưỡi cắt thêm 1 mm đôi khi có thể ngăn toàn bộ lô yêu cầu làm lại sau này.
Thông tin nhanhvề NeoDen
- Được thành lập vào năm 2010, 200+ nhân viên, 27,000+ Sq.m. nhà máy.
- Sản phẩm NeoDen: Máy PNP dòng thông minh, NeoDen N10P, NeoDen9, NeoDen K1830, NeoDen4, NeoDen3V, NeoDen7, NeoDen6, TM220A, TM240A, TM245P, lò reflow IN6, IN12, IN12C, Máy in dán hàn FP2636, PM3040.
- 10000+ khách hàng thành công trên toàn cầu.
- 30+ Đại lý toàn cầu hoạt động ở Châu Á, Châu Âu, Châu Mỹ, Châu Đại Dương và Châu Phi.
- Trung tâm R&D: 3 phòng R&D với 25+ kỹ sư R&D chuyên nghiệp.
- Được liệt kê với CE và nhận được 50+ bằng sáng chế.
- 30+ kỹ sư hỗ trợ kỹ thuật và kiểm soát chất lượng, 15+ bộ phận bán hàng quốc tế cao cấp, phản hồi khách hàng kịp thời trong vòng 8 giờ, cung cấp giải pháp chuyên nghiệp trong vòng 24 giờ.