医療用 PCB ボード 血圧計 PCBA アセンブリ サプライヤー

電子 PCB アセンブリの清浄度が医療機器の信頼性につながる

失敗の可能性を克服する

    コンポーネント メーカーは、数分の 1 ミリで、基板とコンポーネントのクリアランスが 1 ミル未満のコンポーネント向けに、新しい小型パッケージを継続的に開発しています。 ピック アンド プレース マシンには、これらのほとんど目に見えない部品の配置を可能にする新しいアクセサリがあります。 コンポーネントは非常に近くに配置されています。 こんなに小さいものの下を効果的に掃除するにはどうすればよいでしょうか。

    無鉛はんだは、新しいはんだ、新しいフラックス、より高い温度、および新しいはんだ処理装置を必要とする比較的最近の法制化された事実です。 これらの問題に対処するために、多くの新しいアプローチ、合金、化学薬品、およびはんだ付けプロセスが開発されました。 錫ウィスカの問題も劇的に増加しました。 ただし、時間の遅れによる影響は、製品が発売されて 1 年か 2 年使用されるまで現れないことがよくあります。 製品開発のペースは、製品が新しいモデルのために定期的に廃棄されるときに、これらの時間の遅れの問題のいくつかをカバーします. 携帯電話などの製品は、使用年数が2～3年を超えている人が比較的少ないため、不具合が出にくいことが多いです。 アップグレードされた機能豊富なモデルが補助金付きの価格で入手できる場合、修理にお金を費やす人はほとんどいません。 ただし、医療機器の場合、故障の可能性は非常に現実的であり、故障の影響は壊滅的なものになる可能性があります。

設計上の決定は他のプロセスステップに影響を与える

     すべてが集まり、サポート要素が適切に動作しなければならない唯一の場所は製造フロアですが、多くの場合、コンポーネント メーカー、ボード設計者、およびデバイス メーカーは互いに独立して動作しており、このコミュニケーションの空白が問題を悪化させます。 調査によると、多くの障害は、製造プロセスからの汚染物質が十分に除去されていないプリント回路基板 (PCB) の結果であることが示されています。 PCB 設計に使用される高度な CAD 設計システムによって可能になる設計上の問題があります。

     設計者は、基板全体の電源バスから数ミル離れた場所にグランドを配置する、非常に近い銅の注入または埋め込みなどの機能を利用することがあります。 壊滅的な結果をもたらすショートパンツの機会は数倍に増えました. 多くの設計者は、PCB 製造やボード アセンブリの製造上の問題にほとんど触れていません。 基板設計者は、コネクタの手はんだ付けプロセスからのフラックスが、コネクタ パッドのすぐ隣に配置されたマイクロビアにどのように流れるかを本当に理解することが重要です。 設計を実装する際に下す多くの決定は、他のプロセス ステップに影響を与えます。

高い信頼性のために基準を引き上げる必要がある

     IPC は、プリント基板および電子アセンブリ業界、その顧客、およびサプライヤにサービスを提供する世界的な業界団体であり、実装されていない (裸の) プリント回路基板の清浄度レベルの決定に関連するすべてのトピックに対処するためのタスク グループを持ち、基本基準を確立しています。 清潔のために。 IPC-TM-650 規格では、塩化ナトリウム (NaCl) の許容範囲を軍事用途では 10-2 マイクログラム/平方インチ (一般用途では 65-2 マイクログラム/平方インチ) に設定しています。 この基準は故障を防ぐのに十分であり、今日生産されている基板を本当にきれいにする洗浄方法を提示できるでしょうか?

業界には多くの神話が広まっています。

1. ファブ ハウスから出荷されるベア ボードはすべてクリーンです。

2. すべてのコンポーネントは、汚染の問題がなくきれいな状態で納品されます。

3. フラックスは問題を引き起こすことはなく、熱や熱の欠如を心配することなくボードに注ぐことができ、すべてがうまくいきます.

     これは今日の製造業の現実ではありませんが、これらの概念を仮定することは製造業者にとって大きな問題となります。 隠れた残留フラックス汚染のあるボードは、QC に合格し、適切に動作する可能性があります。 動作環境に到着した後、湿度と温度の変動が大きくなり、結露が発生する可能性があります。これにより、残留フラックスの問題が文字通り成長し始め、最終的に漏れ経路が発生し、最終的に障害が発生します。 今日のマイクロパワー エレクトロニクスの高インピーダンス回路は、浮遊電圧源によって破壊されやすくなっています。

単純な洗浄では不十分 

    通常、はんだ付けプロセスの後にプリント回路基板を洗浄すると、最終ユーザーに届くまでの次のステップに備えて、きらめいて見える基板ができあがります。 目に見えない領域には、このきらめくきれいな写真を台無しにする細部が含まれています。 ボードを洗浄サイクルに通すだけでは十分ではありません。 ボードを本当にきれいにするには、化学薬品、温度、洗浄サイクル、およびタイミングの特別な組み合わせが必要です。

  「プリント基板の清浄度は、組み立てられたプリント基板の有効性または品質に直接影響を与える可能性があります。 「残留物は、フィールド障害のリスクを高めたり、プリント基板の機能を電気的に妨げたりする可能性があるため、さまざまなレベルのテストの受け入れ基準と、テストするサンプル数に関する指示を用意することが非常に重要です。」

     DigICom Electronics は、これらの問題を調査するために多くのリソースを利用しました。 多くの場合、比較的マイナーなポイントの組み合わせは、組み合わせると、過去のパフォーマンスは十分であったにもかかわらず、今日の製造環境ではうまく機能しなかったプロセスを示していることがわかりました. コンポーネントのパッケージ デザイン、材料、CAD/CAM ソフトウェア、基板製造、および化学の小さな変更を組み合わせて、製造プロセスの堅牢性をゆっくりと変更しました。 最善を尽くしたとしても、これまで不可能だった方法で欠陥が発生する可能性が無意識のうちに作成されることがよくあります。 潜在的な問題の根本原因が発見されたのは、製造プロセスのすべての材料とステップを包括的に評価することによってのみでした。 潜在的な問題領域の明確な全体像を武器に、各問題の解決策を見つけるために多くの努力が費やされました。

     新しい機器とそれをサポートするサブシステムが注文され、設置されました。 各プロセスの有効性を検証するために、テストと評価の手順が開発され、実装されました。 すべてのボードは、組み立てプロセスの前後に定期的にシステムを通過し、ボード製造プロセスからの汚染物質によってはんだ付けプロセスが損なわれないこと、およびはんだ付けからの残留化学物質がボードから完全に除去されていることを確認しました。

     クリーニングプロセスは完全にグリーンです。 研磨槽の脱イオン水を再利用しています。 フィルターが固形物をキャッチし、強力な送風機が強力な化学物質が保持タンクを通過しないようにします。 装置の透明な窓により、オペレータはプロセス全体を監視できます。 屈折計は、タンク内の混合物の安定性をチェックして、それが損なわれていないことを確認します。 排出される液体は完全に環境に優しいです。

     その後、プロセスは徹底的にテストされ、有効性が評価され、最終的に安定したプロセスとして検証されました。 独立したテストでは、このクリーニング プロセスを経たボードは、IPC が指定した最高レベルのクリーン度である 10-2 マイクログラム/in2 よりも 75% クリーンであることが示されました。 さらに、ラボでイオン汚染を分析した結果、組み立てられた基板の塩化ナトリウム イオン汚染はゼロレベルであることがわかりました。

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