Automobile PCBA: ວິສະວະກໍາລະບົບຈາກເສົາຫຼັກຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືໄປສູ່ການຜະລິດທີ່ບໍ່ມີຂໍ້ບົກພ່ອງ

ລົດຍົນທີ່ທັນສະ ໄໝ ແມ່ນການຫັນປ່ຽນຢ່າງເລິກເຊິ່ງຈາກ "ຜະລິດຕະພັນກົນຈັກ" ໄປສູ່ "ສະຖານີອັດສະລິຍະມືຖື." ໃນວິວັດທະນາການນີ້, ສະພາບັນດິດວົງຈອນພິມ (PCBA)—ເປັນສາຍສົ່ງທາງກາຍະພາບ ແລະຫຼັກເຊື່ອມຕໍ່ກັນທາງໄຟຟ້າຂອງໜ່ວຍຄວບຄຸມເອເລັກໂຕຣນິກ (ECUs)—ໄດ້ກາຍເປັນຕົວກໍານົດທີ່ສໍາຄັນຂອງການປະຕິບັດໜ້າທີ່ຂອງຍານພາຫະນະ, ຄວາມປອດໄພ ແລະຂອບເຂດການທໍາງານ. ແຕກຕ່າງຈາກເຄື່ອງໃຊ້ໄຟຟ້າ,ລົດໃຫຍ່ PCBAເຮັດວຽກຢູ່ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງທີ່ມີລັກສະນະໂດຍອຸນຫະພູມສູງ, ວົງຈອນຄວາມຮ້ອນທີ່ຮຸນແຮງ, ການສັ່ນສະເທືອນທີ່ຮຸນແຮງ, ຄວາມຊຸ່ມຊື່ນ, ແລະການລົບກວນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. ການອອກແບບ ແລະການຜະລິດຂອງມັນຈຶ່ງເປັນລະບົບວິທະຍາສາດທີ່ເຂັ້ມງວດ ກວມເອົາການຄັດເລືອກອົງປະກອບ, ການຄວບຄຸມຂະບວນການ, ແລະການຕິດຕາມຄຸນນະພາບຂອງວົງຈອນຊີວິດເຕັມຮູບແບບ.

I. ມາດຕະຖານຊັ້ນສູງທີ່ເຂັ້ມງວດ: ຄອງຄຸນນະພາບທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍ AEC-Q ແລະ IATF 16949

ຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງລົດຍົນ PCBA ບໍ່ໄດ້ມາຈາກການເສີມສ້າງຢູ່ໃນຂັ້ນຕອນດຽວ, ແຕ່ແມ່ນຮາກຖານຢູ່ໃນລະບົບການກໍານົດມາດຕະຖານບັງຄັບ. ໃນບັນດາສິ່ງເຫຼົ່ານີ້, ລະບົບການຄຸ້ມຄອງຄຸນນະພາບ AEC-Q ແລະ IATF 16949 ເປັນສອງພື້ນຖານ.

ມາດຕະຖານ AEC-Q, ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໂດຍສະພາອີເລັກໂທຣນິກລົດຍົນ, ສະໜອງຂໍ້ມູນສະເພາະການຢັ້ງຢືນອົງປະກອບທີ່ມີເກນການທົດສອບທີ່ເຂັ້ມງວດສຳລັບປະເພດອົງປະກອບຕ່າງໆ. ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ, AEC-Q100 ເນັ້ນໃສ່ວົງຈອນລວມ (ICs), ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ພວກມັນຜ່ານການທົດສອບຕ່າງໆ ເຊັ່ນ: ຮອບວຽນອຸນຫະພູມ, ການເຄື່ອນໄຟຟ້າ ແລະການວິເຄາະຄວາມລົ້ມເຫຼວ. AEC-Q200 ແນເປົ້າໝາຍໃສ່ອົງປະກອບແບບ passive (ຕົວເກັບປະຈຸ, ຕົວຕ້ານທານ, ແລະອື່ນໆ), ຂຶ້ນກັບການຊ໊ອກຄວາມຮ້ອນ, ຄວາມຊຸ່ມຊື່ນ, ແລະການທົດສອບການສັ່ນສະເທືອນເພື່ອຮັບປະກັນປະສິດທິພາບຂອງເຂົາເຈົ້າຍັງຄົງຢູ່ໃນໄລຍະອຸນຫະພູມກ້ວາງຈາກ -40 ° C ຫາ +125 ° C (ແລະຫຼາຍກວ່ານັ້ນ). ອົງປະກອບໃດໆທີ່ບໍ່ໄດ້ຜ່ານການຢັ້ງຢືນ AEC-Q ປະເຊີນກັບອຸປະສັກອັນໃຫຍ່ຫຼວງຕໍ່ການເຂົ້າສູ່ຕ່ອງໂສ້ການສະຫນອງລົດຍົນທົ່ວໄປ.

ໃນລະດັບລະບົບການຜະລິດ, IATF 16949:2016 ໄດ້ປ່ຽນ ISO/TS 16949 ເປັນມາດຕະຖານການຈັດການຄຸນນະພາບສະເພາະສຳລັບອຸດສາຫະກຳລົດຍົນ. ໜ້າທີ່ຫຼັກຂອງມັນແມ່ນການບັງຄັບໃຊ້ເຄື່ອງມືຫຼັກຫ້າ (APQP, PPAP, FMEA, MSA, SPC) ເພື່ອສ້າງສະຖາປັດຕະຍະກຳຄຸນນະພາບແບບວົງປິດ. ໂດຍສະເພາະ:

• APQP (ການວາງແຜນຄຸນນະພາບຜະລິດຕະພັນຂັ້ນສູງ) ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການທົບທວນຄືນຂອງ DFM (ການອອກແບບສໍາລັບການຜະລິດ) ໃນຂັ້ນຕອນການອອກແບບເພື່ອຫຼີກເວັ້ນຂໍ້ບົກພ່ອງຢ່າງຈິງຈັງ, ເຊັ່ນ "tombstoning" ຂອງອົງປະກອບຂະຫນາດນ້ອຍ 0201 ຫຼື BGA (Ball Grid Array) ຂໍ້ບົກຜ່ອງການອອກແບບແຜ່ນ.

• PPAP (Production Part Approval Process) ບັງຄັບໃຫ້ດັດຊະນີຄວາມສາມາດຂອງຂະບວນການ (Cpk) ສໍາລັບຄຸນລັກສະນະທີ່ສໍາຄັນຕໍ່ຄຸນນະພາບ (CTQ) ຈະຕ້ອງເປັນ ≥ 1.67, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າຄວາມສາມາດຂອງຂະບວນການຈະຕ້ອງເກີນມາດຕະຖານອຸດສາຫະກໍາທົ່ວໄປ.

• FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) ປະເມີນຢ່າງເປັນລະບົບກ່ຽວກັບໝາຍເລກຄວາມສຳຄັນຂອງຄວາມສ່ຽງ (RPN) ຂອງຮູບແບບຄວາມລົ້ມເຫລວທີ່ອາດຈະເກີດຂຶ້ນໃນສາຍ SMT (Surface Mount Technology)—ເຊັ່ນ: ການວາງ solder ບໍ່ພຽງພໍ ຫຼື BGA voids—ແລະ ບັງຄັບໃຊ້ການແກ້ໄຂທີ່ຈຳເປັນສຳລັບລາຍການທີ່ມີ RPN ສູງ.

ການຮັບປະກັນສອງດ້ານຂອງການອອກແບບແລະຂະບວນການ: ແກ້ໄຂສິ່ງທ້າທາຍດ້ານຄວາມຮ້ອນ, ກົນຈັກ, ແລະເຄມີ

ສິ່ງທ້າທາຍທາງດ້ານຮ່າງກາຍປະເຊີນຫນ້າໂດຍສູນ PCBA ລົດຍົນໃນສາມດ້ານ: ການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນ, ຄວາມກົດດັນກົນຈັກ, ແລະການກັດກ່ອນຂອງສິ່ງແວດລ້ອມ. ນີ້ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການປະດິດສ້າງຮ່ວມມືທັງໃນການອອກແບບແລະຂະບວນການຜະລິດ.

1. ການຈັດການຄວາມຮ້ອນ ແລະການເລືອກວັດສະດຸ PCBAs ທີ່ຕັ້ງຢູ່ໃກ້ກັບຫ້ອງເຄື່ອງຈັກຫຼືຊຸດຫມໍ້ໄຟພະລັງງານຕ້ອງທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມສູງທີ່ຍາວນານ. ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງຄວາມຮ້ອນ, ຜູ້ອອກແບບຈັດລໍາດັບຄວາມສໍາຄັນຂອງຊັ້ນລຸ່ມທີ່ມີ Tg ສູງ (ອຸນຫະພູມການປ່ຽນແປງຂອງແກ້ວ ≥ 170 ° C) FR-4 ວັດສະດຸຫຼື polyimide, ປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ PCB ອ່ອນລົງແລະຜິດປົກກະຕິພາຍໃຕ້ຄວາມຮ້ອນ. ສໍາລັບອົງປະກອບທີ່ມີພະລັງງານສູງ, Metal Core PCBs (MCPCBs) ຫຼືທາງຜ່ານຄວາມຮ້ອນລວມກັບຊຸດລະບາຍຄວາມຮ້ອນແມ່ນໄດ້ແນະນໍາເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບເສັ້ນທາງການກະຈາຍຄວາມຮ້ອນ. ນອກຈາກນັ້ນ, PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) ການເຄືອບ plasma—ມີຄວາມໂປ່ງໃສດ້ວຍຄວາມຮ້ອນ—ໃຫ້ການປົກປ້ອງລະດັບໂມເລກຸນ ໂດຍບໍ່ມີການຂັດຂວາງການກະຈາຍຄວາມຮ້ອນ, ເຮັດໃຫ້ພວກມັນເໝາະສົມໂດຍສະເພາະສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງເຊັ່ນ: ຕົວຄວບຄຸມໂດເມນ.

2. ການປ້ອງກັນການສັ່ນສະເທືອນກົນຈັກແລະການເສີມສ້າງການເຊື່ອມຕໍ່ ການສັ່ນສະເທືອນເປັນສາເຫດຕົ້ນຕໍຂອງຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງຄວາມເຫນື່ອຍລ້າຮ່ວມກັນຂອງ solder. ຄໍາແນະນໍາໃນການອອກແບບປະຕິບັດຕາມຫຼັກການ DFM: ຫຼີກເວັ້ນການວາງອົງປະກອບຫນັກຂະຫນາດໃຫຍ່ໃນເຂດຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຄວາມກົດດັນ, ແລະຈັດລໍາດັບຄວາມສໍາຄັນຂອງ SMT ຫຼາຍກວ່າອົງປະກອບຜ່ານຮູເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມກົດດັນຮ່ວມກັນ. ສໍາລັບແພັກເກັດ BGA ທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ການສັ່ນສະເທືອນ, ຂະບວນການ Underfill—ຕື່ມຊ່ອງຫວ່າງພາຍໃຕ້ຊິບດ້ວຍກາວເພື່ອກະຈາຍຄວາມກົດດັນ—ຖືກປະຕິບັດ. ນີ້ສາມາດປັບປຸງຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງຜົນກະທົບໂດຍຄໍາສັ່ງຫຼາຍຂະຫນາດ. ນອກຈາກນັ້ນ, ມາດຕະຖານການກົດພໍດີ ເຊັ່ນ: IPC-9797A ໃຫ້ຂໍ້ມູນສະເພາະສໍາລັບຄວາມໜ້າເຊື່ອຖືຂອງຕົວເຊື່ອມຕໍ່ພາຍໃຕ້ສະພາບແວດລ້ອມການສັ່ນສະເທືອນ.

3. ການເຄືອບ Conformal ແລະການປົກປ້ອງ corrosion ຄວາມຊຸ່ມຊື່ນ, ສີດເກືອ, ແລະມົນລະພິດທາງເຄມີເຮັດໃຫ້ເກີດໄພຂົ່ມຂູ່ຕໍ່ການກັດກ່ອນໃນໄລຍະຍາວຕໍ່ PCBA. ການເລືອກການນຳໃຊ້ການເຄືອບທີ່ສອດຄ່ອງແມ່ນການປະຕິບັດມາດຕະຖານ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ສໍາລັບເຊັນເຊີຫຼືການເຊື່ອມຕໍ່ສັນຍານຄວາມຖີ່ສູງ, ການເຄືອບແບບດັ້ງເດີມອາດຈະສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມສົມບູນຂອງສັນຍານຫຼືເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນ. ໃນກໍລະນີດັ່ງກ່າວ, ການເຄືອບລະດັບໂມເລກຸນທີ່ອີງໃສ່ nanotechnology (ເຊັ່ນ: ການເຄືອບ plasma ຈາກ P2i) ສະເຫນີການແກ້ໄຂທີ່ເຫນືອກວ່າ, ສະຫນອງການປົກປ້ອງຕ້ານການ condensation ໂດຍບໍ່ມີການປ່ຽນແປງຄຸນລັກສະນະ impedance. ສໍາລັບພາກພື້ນ BGA ທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງ, AXI (ການກວດສອບ X-ray ອັດຕະໂນມັດ) ແມ່ນອີງໃສ່ການຕິດຕາມອັດຕາການ voiding ຂອງ solder (ໂດຍປົກກະຕິຈະຕ້ອງເປັນ <25%) ເພື່ອປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ voids ກາຍເປັນຕົ້ນກໍາເນີດຂອງ corrosion ຫຼື crack ຂະຫຍາຍພັນ.

ການຜະລິດ Zero-Defect: Closed-Loop 3D SPI to MES Full Traceability

ຈຸດປະສົງຫຼັກຂອງການຜະລິດ PCBA ລົດຍົນແມ່ນເພື່ອເຂົ້າຫາ "ສູນຂໍ້ບົກພ່ອງ." ເປົ້າຫມາຍນີ້ແມ່ນບັນລຸໄດ້ໂດຍຜ່ານການກວດກາອັດຕະໂນມັດສູງແລະການຄວບຄຸມຂະບວນການໃນເວລາທີ່ແທ້ຈິງ.

ໃນຂັ້ນຕອນ SMT ທີ່ສໍາຄັນ - ການພິມແຜ່ນ solder - ສະຖິຕິສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ 60%-70% ຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງແມ່ນມາຈາກການບິດເບືອນການພິມ. ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫານີ້, ສາຍການຜະລິດຊັ້ນນໍາໄດ້ຮັບຮອງເອົາ 3D SPI (ການກວດກາການວາງ Solder ສາມມິຕິ) ສົມທົບກັບລະບົບຄໍາຄຶດຄໍາເຫັນແບບວົງປິດທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບເຄື່ອງພິມ. ເມື່ອ SPI ກວດພົບຄວາມແຕກຕ່າງຂອງແນວໂນ້ມໃນປະລິມານຫຼືຄວາມສູງຂອງ solder paste, ລະບົບອັດຕະໂນມັດປັບຄວາມກົດດັນ squeegee ຫຼືຄວາມໄວການປ່ອຍ stencil ໂດຍບໍ່ມີການແຊກແຊງຄູ່ມື. ກົນໄກນີ້ຮັກສາ Cpk ຂອງຕົວກໍານົດການທີ່ສໍາຄັນຢ່າງຫມັ້ນຄົງຢູ່ເຫນືອ 1.67. ໃນ​ຂັ້ນ​ຕອນ​ຕໍ່​ໄປ​:

• AOI (Automated Optical Inspection) ຈັບຂໍ້ບົກພ່ອງທາງສາຍຕາເຊັ່ນ: ການປ່ຽນອົງປະກອບ ແລະການສ້າງຂົວ.

• ICT (In-Circuit Testing) ໃຊ້ການຕິດຕໍ່ probe ເພື່ອກວດຫາຄວາມຜິດທາງໄຟຟ້າຢ່າງໄວວາ ເຊັ່ນ: ສັ້ນ ແລະ ຄວາມທົນທານຕໍ່ການຕໍ່ຕ້ານ.

• FCT (Functional Circuit Testing) ຈຳລອງສະພາບການເຮັດວຽກຕົວຈິງ (ເຊັ່ນ: ການເໜັງຕີງຂອງພະລັງງານ 12V/24V) ເພື່ອກວດສອບຄວາມສົມບູນຂອງການເຮັດວຽກຂອງ PCBA.

ທີ່ສຳຄັນ, ການຕິດຕາມຈາກຈຸດຈົບແມ່ນບໍ່ສາມາດຕໍ່ລອງໄດ້. ຕາມການບັງຄັບໂດຍ IATF 16949, ລະບົບການປະຕິບັດການຜະລິດ (MES) ຜູກມັດແຕ່ລະອົງປະກອບຂອງຈໍານວນຊຸດ, ຕົວກໍານົດການການຈັດວາງ, ໂປຣໄຟລ໌ອຸນຫະພູມ reflow, ແລະແມ້ກະທັ້ງຮູບພາບ X-ray ກັບ UID ທີ່ເປັນເອກະລັກ laser engraved ສຸດທ້າຍຂອງ PCBA. ໃນກໍລະນີຂອງຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງພາກສະຫນາມ, ປະຫວັດການຜະລິດເຕັມທີ່ສາມາດໄດ້ຮັບການດຶງຂໍ້ມູນພາຍໃນ 60 ວິນາທີ, ເຮັດໃຫ້ການບັນຈຸທີ່ຊັດເຈນແລະການວິເຄາະສາເຫດຂອງຮາກ. ຄວາມ​ສາ​ມາດ​ຕິດ​ຕາມ​ກວດ​ສອບ​ນີ້​ຍັງ​ມີ​ຄວາມ​ສໍາ​ຄັນ​ເພີ່ມ​ຂຶ້ນ​ສໍາ​ລັບ​ການ​ສະ​ຫນັບ​ສະ​ຫນູນ "ສິດ​ທິ​ໃນ​ການ​ສ້ອມ​ແປງ​" ລະ​ບຽບ​ການ​.

Application Stratification ແລະການເຊື່ອມໂຍງລະບົບ

ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ PCBA ລົດຍົນກວມເອົາຫຼາຍໂດເມນ, ຈາກການຄວບຄຸມຮ່າງກາຍແລະ powertrain ກັບ cockpits ອັດສະລິຍະແລະການຂັບລົດອັດຕະໂນມັດ. ແຕ່ລະສະຖານະການກໍານົດບູລິມະສິດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ:

• Body Domain (BCM, ໂມດູນຄວບຄຸມຮ່າງກາຍ): ເນັ້ນໃສ່ການຄວບຄຸມ I/O ແລະການໃຊ້ພະລັງງານຕໍ່າ, ດ້ວຍຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ຕ້ອງການມາດຕະການປ້ອງກັນທີ່ສົມດູນ.

• Powertrain and Safety Domains (ABS/ESP, Anti-lock Braking System/Electronic Stability Program): ຕ້ອງການຄວາມໄວໃນການຕອບໂຕ້ທີ່ສູງ ແລະ ຄວາມທົນທານຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມທີ່ສູງ, ຕ້ອງການ ICs AEC-Q100 ຊັ້ນສູງ ແລະ ການອອກແບບທີ່ຊໍ້າຊ້ອນ.

• Infotainment Domain: ຈັດລຳດັບການສົ່ງສັນຍານຄວາມໄວສູງ (ເຊັ່ນ: HDMI, LVDS) ແລະຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ຂອງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ (EMC), ມັກຈະນຳໃຊ້ HDI (High-Density Interconnect) ຫຼື ເທັກໂນໂລຢີ rigid-flex ເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບຄວາມສົມບູນຂອງສັນຍານ.

ລົດໃຫຍ່ PCBAໂດຍເນື້ອແທ້ແລ້ວຂອງມັນ, ແມ່ນວິທະຍາສາດຂອງການກໍານົດ. ມັນສ້າງມາດຕະຖານທີ່ເຂັ້ມງວດຜ່ານ AEC-Q ແລະ IATF 16949 ເພື່ອກັ່ນຕອງພັນທຸກໍາທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ໃນແຫຼ່ງ; ມັນ endows ຮາດແວທີ່ມີຄວາມຢືດຢຸ່ນຕໍ່ກັບສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງໂດຍຜ່ານການອອກແບບພິເສດແລະຂະບວນການເປົ້າຫມາຍຄວາມຮ້ອນ, ການສັ່ນສະເທືອນ, ແລະ corrosion; ແລະມັນລັອກຢູ່ໃນຄວາມສອດຄ່ອງຂອງຂະບວນການທີ່ມີຂໍ້ບົກພ່ອງໃກ້ກັບສູນໃນການຜະລິດຈໍານວນຫລາຍໂດຍຜ່ານ SPC ວົງປິດ, ການກວດສອບ AOI / X-ray, ແລະ MES traceability. ເນື່ອງຈາກສະຖາປັດຕະຍະກຳ E/E (ໄຟຟ້າ/ອີເລັກໂທຣນິກ) ຂອງລົດຍົນພັດທະນາໄປສູ່ເວທີຄອມພິວເຕີກາງ, PCBA ບໍ່ພຽງແຕ່ຮອງຮັບຄວາມໜາແໜ້ນຂອງຄອມພິວເຕີທີ່ສູງຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງບັນລຸການຄາດເດົາການຊໍ້າຊ້ອນ ແລະ ຄວາມລົ້ມເຫຼວໃນກອບຄວາມປອດໄພທີ່ມີປະໂຫຍດ (ISO 26262). ນະວັດຕະກໍາດ້ານເທັກໂນໂລຍີໃນຂົງເຂດນີ້ຍັງສືບຕໍ່ຂັບເຄື່ອນອຸດສາຫະກໍາລົດຍົນໄປສູ່ຂອບເຂດທີ່ປອດໄພກວ່າ, ສະຫຼາດກວ່າ, ແລະເຊື່ອຖືໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນ.