Введение
В процессе производства печатных плат многие продукты функционируют нормально во время функционального тестирования. Однако после отделения панели, транспортировки или длительного использования могут возникнуть такие проблемы, как растрескивание конденсатора, соединения холодной пайкой BGA и отказы микросхем. При исследовании причин часто обнаруживается, что чувствительные компоненты расположены слишком близко к режущей кромке печатной платы, в результате чего механическое напряжение передается непосредственно на паяные соединения или на сами компоненты.
Эта проблема особенно распространена в продуктах PCBA с высокой-плотностью, таких как бытовая электроника, автомобильная электроника и медицинские устройства. Поскольку печатные платы становятся тоньше, а компоненты — меньше, безопасные зазоры больше не являются просто структурной проблемой, а напрямую влияют на надежность продукта.
Что такое «чувствительные компоненты» в PCBA?
В сфере производства печатных плат не все компоненты чувствительны к режущим нагрузкам. Наиболее восприимчивые люди попадают в первую очередь в следующие категории:
1. Керамические конденсаторы MLCC.
Многослойные керамические конденсаторы являются наиболее типичными чувствительными компонентами. Изгибающее напряжение, возникающее при снятии панелей с печатной платы, может легко вызвать трещины во внутренних керамических слоях. Хотя некоторые трещины могут не привести к немедленному выходу из строя, они будут постепенно ухудшаться в ходе последующего использования.
2. BGA и чипы-большого размера
Корпуса BGA очень чувствительны к деформации печатных плат. Если режущая кромка расположена слишком близко к краю платы, изгиб может легко вызвать микро-трещины в шариках припоя.
3. Кварцевые генераторы и МЭМС-устройства.
Эти компоненты имеют сложную внутреннюю структуру; Механический удар может вызвать дрейф частоты или функциональные нарушения.
4. Разъемы и компоненты высоких-полюсов
Разъемы, расположенные рядом с краем платы, склонны к отслоению контактных площадок или растрескиванию припоя из-за напряжения во время отделения панели.
Различные методы резки требуют разных безопасных расстояний.
Многие инженеры при проектировании печатной платы полагаются исключительно на одно эмпирическое значение, но фактическое безопасное расстояние сильно зависит от процесса разделения панелей.
1. Безопасные расстояния для разделения панелей с V-вырезом
V-Cut – это метод отделения панелей, требующий значительных механических напряжений, особенно при ручном разрушении, когда изгиб печатной платы выражен.
Общие рекомендации:
- MLCC:Расстояние от V-края отреза больше или равно 3 мм.
- BGA:Расстояние больше или равно 5 мм от V-края среза
- Большие разъемы:Расстояние больше или равно 5 мм от края
Для тонких плат, плат с высокой-плотностью или автомобильной электроники эти расстояния обычно необходимо еще больше увеличить.
2. Отделка отверстий от штампа
Отверстия от штампа создают относительно небольшое напряжение, но локальное воздействие все же происходит на этапе штамповки.
Общие диапазоны регулирования:
- Стандартные компоненты для поверхностного-монтажа:Больше или равно 2 мм
- Керамические конденсаторы:Больше или равно 3 мм
- Компоненты BGA:Больше или равно 4 мм
3. Депанализация маршрутизатора
Демонтаж панелей маршрутизатора – это метод с низким-напряжением, который обычно используется при производстве печатных плат высокой-надежности.
В рамках этого процесса:
- Стандартные компоненты могут поддерживаться на уровне 1–2 мм.
- Чувствительные компоненты должны находиться на расстоянии 3 мм или более.
Хотя разделение панелей фрезера более безопасно-, необходимо учитывать такие проблемы, как вибрация инструмента и остаточные заусенцы на краях платы.
Многие неисправности печатных плат происходят не на производстве.
Недостаточные запасы прочности на кромках обреза часто не выявляют проблемы сразу на этапе установки SMT.
1. Скрытые трещины труднее обнаружить
В MLCC под нагрузкой могут образовываться микро-трещины. Они могут нормально функционировать во время тестирования ИКТ, но после нескольких месяцев использования клиентами возникают периодические сбои.
2. Напряжение продолжает накапливаться во время транспортировки и затяжки винтов.
Компоненты, расположенные вблизи краев платы, постоянно подвергаются внешним воздействиям во время задней-сборки, вибрациям при транспортировке или затяжке винтов.
3. Термоциклирование вызывает распространение трещин.
В продуктах PCBA для автомобильной электроники и промышленного управления изначально микроскопические структурные повреждения постепенно расширяются в условиях термоциклирования.
Это также одна из основных причин, почему многие продукты «хорошо работают в лаборатории, но приносят массовую прибыль на рынке».
Как снизить пограничные риски на этапе проектирования печатной платы?
По-настоящему эффективный подход — не ждать производственных аномалий и затем переделывать продукт, а активно снижать риски на этапе проектирования печатной платы.
1. Создайте запретные-зоны для компонентов
На этапе компоновки печатной платы определите запретные-зоны вокруг V-вырезов или отверстий для штамповки, чтобы ограничить размещение чувствительных компонентов.
2. Оптимизируйте ориентацию панели
В некоторых проектах по производству печатных плат регулировка ориентации панели может уменьшить путь передачи напряжения во время разделения панели.
3. Расставьте приоритеты в изменении ориентации MLCC
Если длинная сторона керамического конденсатора перпендикулярна линии разреза, он более склонен к растрескиванию под нагрузкой. Выравнивание длинной стороны параллельно режущей кромке может значительно снизить этот риск.
4. Обеспечьте большую прибыль для продуктов с высокой-надежностью.
Для медицинских, автомобильных и промышленных устройств управления PCBA не рекомендуется просто соблюдать минимальные зазоры, необходимые для «технологичности», необходимо также учитывать долгосрочную-надежность.
Инженерные обзоры более важны, чем опыт
Многие проблемы при производстве печатных плат возникают не потому, что проектировщики не знают требований к размещению, а из-за отсутствия систематических проверок во время реализации проекта.
На этапе DFM опытные инженерные команды обычно сосредотачивают внимание на следующем:
- Расстояние между чувствительными компонентами и краем платы.
- Влияние методов разделения панелей на распределение напряжений.
- Взаимосвязь между ориентацией компонента и траекторией резания.
- Сбалансирована ли компоновка панели.
- Есть ли зоны локализованной концентрации напряжений.
Эти этапы проверки могут выявить большинство потенциальных рисков задолго до начала опытно-промышленного производства.
При производстве печатных плат на стабильность продукта часто влияют не сложные процессы, а детали, которые легко упустить из виду. Простое увеличение расстояния между чувствительными компонентами и режущей кромкой на 1 миллиметр иногда может предотвратить необходимость последующей доработки всей партии.
Краткие фактыо НеоДэн
- Основана в 2010 году, 200+ сотрудников, 27,000+ кв.м. фабрика.
- Продукты NeoDen: машина PNP серии Smart, NeoDen N10P, NeoDen9, NeoDen K1830, NeoDen4, NeoDen3V, NeoDen7, NeoDen6, TM220A, TM240A, TM245P, печь оплавления IN6, IN12, IN12C, принтер для паяльной пасты FP2636, PM3040.
- Успешные клиенты 10000+ по всему миру.
- 30+ Глобальные агенты в Азии, Европе, Америке, Океании и Африке.
- Центр исследований и разработок: 3 отдела исследований и разработок, в которых работают 25+ профессиональные инженеры по исследованиям и разработкам.
- Внесен в список CE и получил 50+ патентов.
- 30+ инженеры по контролю качества и технической поддержке, 15+ старшие специалисты по международным продажам, своевременное реагирование клиентов в течение 8 часов, предоставление профессиональных решений в течение 24 часов.