Kvalifikace procesu osazování a pájení

Spolehlivost

Kvalita vstupních materiálů a správné nastavení technologických procesů ve výrobě má zásadní vliv na spolehlivost finálních výrobků. Přesto je tento fakt velmi často opomíjen a cena finálního výrobku je upřednostněna před kvalitou.

Kvalita používaných součástek a desek plošných spojů je základem pro finální aplikaci všech elektronických zařízení či sestav.

V první fázi kvalifikace se soustřeďujeme na neosazené desky plošných spojů, kde provádíme kontrolu parametrů zadaných zákazníkem a dodaných dokumentů od výrobce plošných spojů. Každá výrobní dávka, ať už se jedná o prototypové série, nebo opakované výroby, musí mít jasně definované parametry:

• základní materiál (FR4 – typ)
• skladba plošného spoje (definování jednotlivých vrstev, micro via atd.)
• typ povrchové úpravy (HAL, imersní Ni/Au, imersní Sn) a její tloušťka
• typ nepájivé masky, popis
• panelizace nebo ofrézování na jednotlivé desky
• typ panelizace (na můstky – vnitřní, vnější – nebo rýhováním)

Výše uvedené parametry by měly být uvedeny v „Osvědčení o shodě“ [Certificate of compliance (CoC)] k dané výrobní dávce.

Tento dokument dále obsahuje další parametry a měření, které souvisí s procesem výroby desek plošných spojů vycházející z norem IPC A 600 a IPC 6012, kde jsou stanovena kritéria přijatelnosti. Výrobce dále potvrzuje, že na dané výrobní dávce se nevyskytují žádné viditelné nebo skryté vady (delaminace, blistering, plating void, laminate voids, plating crack, copper crack, interconnection, burr, lifered land, resin recession, wicking atd.). Data evidovaná k výrobní dávce by měla být zpětně dohledatelná při reklamaci.

Většinou se setkáváme s doložením těchto dokumentů u desek plošných spojů od zahraničních dodavatelů.

Tyto dokumenty bývají doplněny o přiložený metalografický výbrus, který byl proveden na jedné desce z výrobní dávky, ale není blíže specifikována oblast výbrusu. Výrobce se soustřeďuje na prezentování kvality vrtání a rovnoměrnost pokovení vrtaného otvoru.

V druhé fázi provádíme optickou kontrolou viditelných vad desek plošných spojů. Pozornost soustřeďujeme na rovinnost desek plošných spojů, homogenitu nepájivé masky, vzhled a kvalitu povrchových úprav, poškrábání, případně znečištění povrchu. Tyto defekty mohou mít přímý nebo nepřímý vliv na kvalitu a správnou funkci dodaných desek. Výsledky jsou porovnávány dle norem IPC A 600 a IPC 6012 v závislosti na klasifikaci elektronických zařízení a sestav (třída 1, 2 a 3).

V třetí fázi provádíme metalografické výbrusy na několika pozicích na neosazené desce/deskách plošných spojů (v počtu 2–5 ks), které jsou přesně zdokumentovány ve výsledném protokolu. Porovnáním výsledků výbrusů a měřením (kvalita vrtání, tloušťka vnitřního pokovení, výskyt skrytých vad) s parametry od dodavatele potvrzujeme buď shodu, nebo neshodu s „Osvědčením o shodě“.

V případě zjištění neshod a skrytých defektů provádíme podrobné zdokumentování při zvětšeních (50× až 800×) a jejich vyhodnocení podle kritérií přijatelnosti příslušných norem.

Dalším stupněm je kvalifikace nastavení výrobního procesu pro daný plošný spoj (projekt). V této fázi si zákazník může ověřit správnost nastavení procesů, vliv teplotního zatížení a cyklování na kvalitu desek plošných spojů v závislosti na finální aplikaci.

Opět pomocí vizuální kontroly a metalografických výbrusů může provést vyhodnocení kvality pájení jak u povrchově montovaných součástek tak vývodových součástek podle normy IPC A 610. Ověřit vliv teplotních cyklů na výskyt skrytých vad a kvalitu použitých materiálů.

Výbrusem lze kontrolovat nastavení např. přípravků pro lisování nýtů do desky (viz obr. 5). Výsledky kvalifikace pak slouží pro doladění výrobních procesů pro opakovanou sériovou výrobu zákazníků tak, aby bylo dosaženo maximální efektivnosti výroby a spolehlivosti výrobku.