อะไรกำหนดคุณภาพในการผลิตแผงวงจรพิมพ์เปล่า (PCB Bare Board)?

แนะนำ

แผงวงจรพิมพ์เปล่า (Bare board PCBs) เป็น รากฐานสำคัญ ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิด แผงวงจรพิมพ์ที่ยังไม่ติดตั้งชิ้นส่วนเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นเส้นทางการนำไฟฟ้าและให้การรองรับเชิงกล เพื่อให้วงจรและอุปกรณ์ซับซ้อนสามารถทำงานได้ ด้วยความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในการผลิต โดยเฉพาะกับแผงวงจรหลายชั้นและแผงความหนาแน่นสูง ความสำคัญของ การควบคุมและทดสอบคุณภาพอย่างเข้มงวดในกระบวนการผลิตแผงเปล่า จึงมีบทบาทสำคัญยิ่ง

ข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นระหว่างการผลิต เช่น วงจรขาด วงจรลัด ตำแหน่งผิดพลาด หรือการปนเปื้อน อาจส่งผลให้ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ลดลงอย่างมาก หรือทำให้อุปกรณ์เสียหายหลังจากการประกอบเสร็จสิ้น ความล้มเหลวเหล่านี้นำไปสู่ค่าใช้จ่ายในการแก้ไขงานใหม่ การเรียกร้องภายใต้การรับประกัน และความเสียหายต่อชื่อเสียง สำหรับทั้งผู้ผลิตและวิศวกรออกแบบ การเข้าใจและนำแนวทาง การตรวจสอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB inspection) และ การทดสอบแผงวงจรเปล่า อย่างครอบคลุมไปปฏิบัติ จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าเป็นไปตามมาตรฐานที่สำคัญ ลดความเสี่ยงในการผลิต และปรับปรุง คุณภาพการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB manufacturing quality) .

บทความนี้กล่าวถึงขั้นตอนการประกันคุณภาพที่จำเป็นและเทคนิคการทดสอบที่ใช้ในการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ยุคใหม่ เราจะเจาะลึกกระบวนการตรวจสอบที่สำคัญ ตั้งแต่วัสดุที่รับเข้ามาจนถึงวิธีการทดสอบทางไฟฟ้า เช่น การทดสอบความต่อเนื่องและการทดสอบฉนวน และระบบอัตโนมัติ เช่น AOI (Automated Optical Inspection) และ การทดสอบแบบฟลายอิงโพรบ นอกจากนี้ เรายังเน้นย้ำถึงแนวทางปฏิบัติของ มาตรฐานอุตสาหกรรม (IPC-600, IPC-6012) ที่ช่วยแนะนำผู้ผลิตให้สามารถส่งมอบแผ่นวงจรเปล่าที่เชื่อถือได้ พร้อมสำหรับการประกอบ

ประเด็นสำคัญจากส่วนนี้:

• แผ่นวงจรเปล่า (Bare board PCBs) เป็นพื้นฐานสำคัญของชุดประกอบอิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิด
• ข้อบกพร่องระหว่างการผลิตส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์
• การควบคุมคุณภาพอย่างครอบคลุมในการผลิตแผงวงจรพีซีบี ช่วยลดความเสี่ยงและต้นทุน
• มีประสิทธิภาพ การทดสอบบอร์ดเปล่า รวมถึงวิธีการตรวจสอบทางไฟฟ้า การตรวจสอบด้วยตาเปล่า และการตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์
• การปฏิบัติตามมาตรฐานอุตสาหกรรมเพิ่มความมั่นใจในคุณภาพของแผงวงจร

บอร์ดเปล่าคืออะไร

A กระดาษเปล่า พีซีบี (PCB) หรือที่เรียกง่ายๆ ว่า พีซีบีที่ยังไม่ติดตั้งชิ้นส่วน คือแผงวงจรพิมพ์พื้นฐานก่อนการประกอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ใดๆ มันประกอบด้วยองค์ประกอบหลักหลายประการที่ออกแบบมาเพื่ออำนวยความสะดวกในการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าและการรองรับทางกล เมื่อมีการติดตั้งชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์แล้ว

องค์ประกอบหลักของพีซีบีแบบบอร์ดเปล่า:

• เส้นสายทองแดง: เส้นทางตัวนำบางๆ ที่เชื่อมต่อแผ่นทองแดงและรูผ่านชั้นต่างๆ เข้าด้วยกัน เพื่อให้สัญญาณไฟฟ้าสามารถเดินทางข้ามบอร์ดได้
• วายแอส (Vias): รูขนาดเล็กที่ชุบโลหะ ทำหน้าที่สร้างการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างชั้นต่างๆ ของบอร์ดในแผงวงจรพิมพ์หลายชั้น (PCB)
• แผ่นรอง: บริเวณทองแดงที่เปิดเผยออกมามีจุดประสงค์เพื่อการบัดกรีขาของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์หรือขั้วต่อของอุปกรณ์ติดตั้งผิวเรียบ (SMD)
• ชั้นไดอิเล็กทริก: วัสดุฉนวนชั้นพื้นฐาน เช่น FR-4 หรือแผ่นลามิเนตพิเศษ ที่ใช้แยกชั้นตัวนำออกจากกัน และให้ความแข็งแรงแก่โครงสร้าง

บทบาทและหน้าที่

บอร์ดเปล่าทำหน้าที่เป็น โครงสร้างหลักทางไฟฟ้า ของวงจร โดยรองรับการจัดวางชิ้นส่วนทั้งในด้านกายภาพและการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า คุณภาพของบอร์ดมีผลโดยตรงต่อกระบวนการประกอบแผงวงจรพิมพ์ขั้นถัดไปและความน่าเชื่อถือโดยรวมของอุปกรณ์

ประเภทและแบบจำลอง

บอร์ดเปล่ามีหลากหลายประเภท ขึ้นอยู่กับระดับความซับซ้อนและการประยุกต์ใช้งาน

• แผงวงจรแบบด้านเดียวและสองด้าน: โดยทั่วไปมีความเรียบง่ายกว่า ใช้สำหรับวงจรสัญญาณหนาแน่นต่ำ
• แผงวงจรมัลติเลเยอร์: ประกอบด้วยสี่ชั้นขึ้นไป ทำให้สามารถวางเส้นทางสัญญาณและจัดจำหน่ายพลังงานได้อย่างซับซ้อน
• แผงวงจรแบบแข็ง แบบยืดหยุ่น และแบบผสมแข็ง-ยืดหยุ่น: แตกต่างกันตามวัสดุและความยืดหยุ่นทางกล เพื่อการใช้งานเฉพาะทาง เช่น อุปกรณ์สวมใส่หรือยานยนต์อวกาศ
• แผงวงจร High-Tg และความถี่สูง: ใช้วัสดุแลมิเนตขั้นสูงที่มีสมรรถนะความร้อนหรือไฟฟ้าสูงขึ้น

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับแผงวงจรเปล่า (Bare Boards)

กรณีศึกษา: ผลกระทบของคุณภาพบอร์ดเปล่าต่อความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์สุดท้าย

บริษัทอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคประสบปัญหาการเสียหายบ่อยครั้งในสนามจริง ซึ่งสืบย้อนไปถึงจุดต่อขาดๆ หายๆ บนบอร์ดเปล่าแบบแข็ง-ยืดหยุ่น หลังจากการนำแนวทางการควบคุมที่เข้มงวดขึ้นมาใช้ การควบคุมคุณภาพแผงวงจรพีซีบี และนำการวิเคราะห์ไมโครเซกชันที่เข้มงวดมากขึ้นมาใช้ การทดสอบบอร์ดเปล่า รวมทั้ง การวิเคราะห์ภาคตัดขวางจุลทรรศน์ อัตราการเกิดข้อผิดพลาดลดลง 78% ส่งผลโดยตรงให้ความพึงพอใจของลูกค้าเพิ่มขึ้น และลดต้นทุนการรับประกันสินค้า

สรุป: การเข้าใจว่าอะไรถือเป็น แผงพีซีบีเปล่า (bare board PCB) และบทบาทสำคัญของมันในสถาปัตยกรรมอุปกรณ์ จะช่วยวางรากฐานในการเข้าใจว่าทำไมการควบคุมคุณภาพการผลิตแผงพีซีบีอย่างเคร่งครัด การควบคุมคุณภาพการผลิตแผงพีซีบี และกระบวนการทดสอบจึงมีความจำเป็น เพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นในขั้นตอนถัดไปซึ่งอาจส่งผลกระทบด้านค่าใช้จ่าย

เหตุใดการควบคุมคุณภาพจึงมีความสำคัญในการผลิตแผงพีซีบีเปล่า

ในกระบวนการที่ซับซ้อนของ การผลิตแผงวงจรพิมพ์ การรับประกันคุณภาพสูงสุดในแผงวงจรพิมพ์เปล่า (bare board PCBs) มีความสำคัญอย่างยิ่ง แต่ละขั้นตอนในการผลิต—ตั้งแต่การเคลือบชั้นหลายชั้นไปจนถึงการตกแต่งผิว—อาจก่อให้เกิดปัญหาที่อาจปรากฏเป็นข้อบกพร่องซึ่งส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและความแข็งแรงเชิงกล โดยไม่มีการควบคุมคุณภาพที่เข้มงวดใน การควบคุมคุณภาพในการผลิตแผงวงจรพิมพ์ ข้อบกพร่องเหล่านี้มีความเสี่ยงที่จะแพร่กระจายไปสู่ข้อผิดพลาดในการประกอบที่มีค่าใช้จ่ายสูง และทำให้ผลิตภัณฑ์ล้มเหลว

ขั้นตอนหลักในการผลิตแผงวงจรพิมพ์และข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้น

ข้อบกพร่องแต่ละอย่างสามารถส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อแผ่นเวเฟอร์เปล่า ความต่อเนื่องทางไฟฟ้า , ความสมบูรณ์ของสัญญาณ , และ ความแข็งแรงทางกล องค์ประกอบพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพโดยรวม ความน่าเชื่อถือของแผ่นวงจรพิมพ์ และความสำเร็จของผลิตภัณฑ์

เหตุใดการตรวจสอบและการทดสอบจึงมีความสำคัญ

• การปฏิบัติตามข้อกำหนดการออกแบบ: ความแปรปรวนในการผลิตเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ การตรวจสอบจึงเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้มั่นใจว่าแผ่นวงจรเปล่า (bare board) เป็นไปตามพารามิเตอร์การออกแบบที่ตั้งไว้
• การปฏิบัติตามมาตรฐานอุตสาหกรรม: การปฏิบัติตาม IPC-600 และ IPC-6012 มาตรฐานต่างๆ ช่วยให้มั่นใจว่าแผ่นวงจรเปล่ามีคุณภาพเหมาะสมกับการใช้งานปลายทาง (ผู้บริโภค อุตสาหกรรม หรือระบบที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูง)
• ความคาดหวังของลูกค้า: ลูกค้าสุดท้ายคาดหวังอุปกรณ์ที่ปราศจากข้อบกพร่องหรือการเสียหายก่อนเวลาอันควร แผ่นวงจรเปล่าที่มีความน่าเชื่อถือจึงเป็นแนวป้องกันแรกเริ่ม
• การลดต้นทุนการผลิต: การตรวจพบข้อบกพร่องแต่เนิ่นๆ จะช่วยลดค่าใช้จ่ายที่เกิดจากการแก้ไขงานซ้ำ ของเสีย และการเรียกร้องภายใต้การรับประกัน

อ้างอิง:

“ระเบียบวิธีการควบคุมคุณภาพที่เข้มงวดเป็นสิ่งที่ต้องทำอย่างเด็ดขาดในการผลิตแผ่นวงจรเปล่า ต้นทุนที่เกิดจากข้อบกพร่องที่ไม่ได้รับการตรวจจับนั้นมีมากกว่าการลงทุนในการตรวจสอบและทดสอบอย่างครอบคลุมหลายเท่า” — วิศวกรด้านคุณภาพอาวุโส ผู้ผลิตแผ่นวงจรพีซีบี จากเซินเจิ้น

ผลกระทบในวงกว้างจากข้อบกพร่องของแผ่นวงจรเปล่า

ข้อบกพร่องที่ไม่ได้รับการตรวจพบในระหว่างกระบวนการผลิตแผ่นวงจรเปล่า อาจแสดงออกในรูปแบบต่อไปนี้:

• ความท้าทายในการประกอบอิเล็กทรอนิกส์: การเคลือบทองแดงไม่สมบูรณ์หรือมีข้อบกพร่องอาจทำให้เกิดการต่อขาดช่วงๆ ส่งผลให้การบัดกรีหรือการประกอบมีความยุ่งยาก
• ข้อผิดพลาดในสนามใช้งานจริง: การลัดวงจร การแยกชั้น หรือการโก่งตัว ทำให้อุปกรณ์ทำงานผิดพลาดหรือล้มเหลวอย่างรุนแรง
• ความล่าช้าในห่วงโซ่อุปทาน: การทิ้งของเสียและการออกแบบใหม่ซ้ำทำให้การเปิดตัวผลิตภัณฑ์ล่าช้า เพิ่มระยะเวลาในการออกสู่ตลาดและต้นทุนการพัฒนา
• ความเสียหายต่อแบรนด์: ปัญหาด้านคุณภาพทำให้ความเชื่อมั่นของลูกค้าลดลง และส่งผลต่อการขายในอนาคต

ตาราง: ผลกระทบของข้อบกพร่องเทียบกับระยะการตรวจสอบ

หกกระบวนการหลักที่กำหนดการควบคุมคุณภาพในการผลิตแผ่นวงจรเปล่า

เพื่อรับประกันคุณภาพสูงสุด การทดสอบบอร์ดเปล่า เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพและลดข้อบกพร่องในการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ผู้ผลิตจะใช้กระบวนการควบคุมคุณภาพ (QC) ที่เข้มงวดตลอดขั้นตอนการผลิต ขั้นตอนการควบคุมคุณภาพหลักทั้งหกขั้นตอนนี้ช่วยตรวจจับปัญหาแต่เนิ่นๆ เพื่อให้มั่นใจว่าแผ่น PCB พื้นฐานสอดคล้องตามข้อกำหนดการออกแบบและมาตรฐานความน่าเชื่อถือ ก่อนดำเนินการต่อไปยังขั้นตอนถัดไป

1. การตรวจสอบวัสดุขาเข้า

วัตถุประสงค์: ตรวจสอบให้มั่นใจว่าวัสดุดิบตรงตามมาตรฐานที่กำหนดก่อนเริ่มการผลิต

• ตรวจสอบ แผ่นลามิเนตเคลือบทองแดง (CCL) , พรีเพร็ก , มาสก์การบัดกรี, และสารเคมีสำหรับการชุบผิว
• ยืนยันใบรับรอง เช่น Ul , สอดคล้องกับ RoHS , และการติดตามแหล่งที่มาของผู้จัดจำหน่าย
• เช็ค น้ำหนักทองแดง , ความสม่ำเสมอของพื้นผิว, และตรวจสอบความเสียหายหรือสิ่งปนเปื้อนที่มองเห็นได้

2. การตรวจสอบระหว่างกระบวนการ

วัตถุประสงค์: การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องระหว่างการผลิต เพื่อตรวจจับและแก้ไขข้อบกพร่องได้อย่างรวดเร็ว

• ตรวจสอบ รูปแบบการเจาะรู และ การจัดวางแผ่นรอง หลังจากการเจาะรู
• ตรวจสอบ การเคลือบมาสก์บัดกรี เพื่อการป้องกันอย่างสมบูรณ์และการเปิดผิวอย่างถูกต้อง
• ตรวจสอบ ข้อบกพร่องจากการกัดเซาะ , เช่น การกัดเซาะมากเกินไป, การกัดเซาะไม่เพียงพอ, หรือทองแดงหายไป
• ใช้เทคนิคการตรวจสอบด้วยตาทั้งแบบอัตโนมัติและแบบด้วยมือในขั้นตอนสำคัญ

3. การทดสอบทางไฟฟ้า (การทดสอบความต่อเนื่องและการแยกสัญญาณ)

วัตถุประสงค์: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเส้นทางไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นอย่างถูกต้อง และไม่มีการเชื่อมต่อที่ไม่ได้ตั้งใจเกิดขึ้น

• การทดสอบความต่อเนื่อง: ยืนยันว่าการเชื่อมต่อไฟฟ้าตามที่ออกแบบไว้ระหว่างแผ่นทองแดงและไวด์ยังคงสมบูรณ์
• การทดสอบการแยกสัญญาณ: ตรวจจับวงจรลัดหรือการเชื่อมต่อที่ไม่ได้ตั้งใจระหว่างเน็ตต่างๆ

วิธีการทดสอบ:

การทดสอบแบบฟลายอิงโพรบ:

• • การทดสอบแบบไม่ใช้อุปกรณ์ยึดตำแหน่ง โดยใช้โพรบที่เคลื่อนที่ได้สัมผัสกับจุดทดสอบ
  • เหมาะอย่างยิ่งสำหรับต้นแบบหรือการผลิตจำนวนน้อย
  • ให้ความครอบคลุมสูงและยืดหยุ่นสำหรับพีซีบีหลายชั้นที่ซับซ้อน

การทดสอบแบบเบ็ดออฟเนลส์:

• • ใช้ชุดของพินที่จัดเรียงตายตัว ออกแบบมาเพื่อสัมผัสกับหลายจุดทดสอบพร้อมกัน
  • เหมาะที่สุดสำหรับการผลิตจำนวนมาก เนื่องจากวงจรการทดสอบรวดเร็วและมีอัตราการผ่านสูง

4. การตรวจสอบด้วยภาพอัตโนมัติ (AOI)

วัตถุประสงค์: ตรวจจับข้อบกพร่องบนพื้นผิวและข้อบกพร่องทางเรขาคณิตโดยใช้การประมวลผลภาพขั้นสูง

• กล้องและระบบแสงช่วยตรวจสอบชั้นสารกันเชื่อม ร่องทองแดง และลวดลายแพด
• ขั้นตอนทั่วไปรวมถึงการตรวจสอบหลังจาก การเคลือบชั้นสารกันเชื่อม , การสร้างภาพ , และ การแกะสลัก .
• สามารถตรวจจับ:
  • ความเบี่ยงเบนของความกว้างร่องและขนาดของแพด
  • ส่วนประกอบทองแดงหายไปหรือมีเพิ่มเติม
  • วงจรลัดหรือวงจรเปิดบนชั้นผิว
  • ตำแหน่งไม่ตรงกันหรือมีสิ่งปนเปื้อน

AOI รวมความเร็วของการทำงานอัตโนมัติกับความไวในการตรวจจับสูง ช่วยให้สามารถพบข้อบกพร่องที่ยากต่อการตรวจสอบด้วยสายตา

5. การวิเคราะห์ภาพตัดขวาง (ไมโครเซกชัน)

วัตถุประสงค์: การตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์ของโครงสร้างภายในของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB)

• เกี่ยวข้องกับการตัด ฝังตัวอย่างแผ่น PCB ในเรซิน ขัดเงา และวิเคราะห์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์
• สามารถตรวจจับ:
  • โพรงภายในชั้นเรซินพรีเพรกและชั้นกาวทองแดง
  • การแยกชั้นระหว่างชั้นต่างๆ หรือระหว่างทองแดงกับสารตั้งต้น
  • ความหนาของการเคลือบในช่องวายาหรือช่องเจาะทะลุ ซึ่งมีความสำคัญต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณและความแข็งแรงเชิงกล

6. การตรวจสอบคุณภาพผิวเคลือบผิว

วัตถุประสงค์: ยืนยันคุณสมบัติของผิวเคลือบที่มีความสำคัญต่อความสามารถในการบัดกรีและความน่าเชื่อถือในระยะยาว

• พื้นผิวเคลือบที่นิยมใช้ ได้แก่ ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) , HASL (Hot Air Solder Leveling) , และ OSP (สารเคลือบป้องกันการเชื่อม) .
• การตรวจสอบจะครอบคลุม:
  • การปนเปื้อนบนผิวและการเกิดออกซิเดชัน
  • ความสม่ำเสมอและหนาของชั้นผิวเคลือบ
  • การปรากฏของสีที่เปลี่ยนไปหรือข้อบกพร่องที่อาจส่งผลต่อคุณภาพของการเชื่อมบัดกรี

ตารางสรุป: กระบวนการควบคุมคุณภาพและจุดเน้น

คอต

“การรวมกระบวนการควบคุมคุณภาพทั้งหกขั้นตอนนี้เข้าไว้ในขั้นตอนการผลิตแผ่น PCB จะช่วยเพิ่มอัตราผลผลิตและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ได้อย่างมาก ในท้ายที่สุดช่วยประหยัดเวลาและต้นทุนในขั้นตอนถัดไป” — ผู้จัดการด้านคุณภาพ ผู้ผลิตแผ่น PCB ชั้นนำ

ข้อบกพร่องทั่วไปที่ตรวจพบระหว่างการทดสอบ

ในการผลิตแผ่นพีซีบีเปล่า การตรวจสอบและแก้ไขข้อบกพร่องแต่เนิ่นๆ โดยผ่านการทดสอบและตรวจสอบอย่างเข้มงวดถือเป็นสิ่งสำคัญมาก ข้อบกพร่องเหล่านี้อาจตั้งแต่ปัญหาด้านรูปลักษณ์เพียงเล็กน้อย ไปจนถึงข้อผิดพลาดร้ายแรงที่ทำให้เกิดปัญหาด้านการนำไฟฟ้าหรือความแข็งแรงทางกล ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อกระบวนการประกอบขั้นต่อไปและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์

ข้อบกพร่องทั่วไปในการผลิตพีซีบี

โอเพน (วงจรเปิด) คือ จุดขาดในเส้นทางนำไฟฟ้าหรือเส้นทองแดงที่เกิดขึ้นโดยไม่ได้ตั้งใจ ซึ่งจะทำให้สัญญาณหรือกระแสไฟฟ้าไหลไม่ต่อเนื่อง โอเพนมักเกิดจากกระบวนการกัดกร่อนที่ไม่สมบูรณ์ ความล้มเหลวของการชุบทองแดง หรือความเสียหายจากการจัดการแผ่นพีซีบี

ชอร์ต (วงจรลัดวงจร) การเชื่อมต่อไฟฟ้าที่ไม่ตั้งใจระหว่างร่องหรือแผ่นทองแดงที่อยู่ติดกัน ซึ่งเกิดจากกระบวนการกัดกร่อนเกินขนาด การสะพานของมาสก์บัดกรี หรือคราบตกค้าง การลัดวงจรอาจทำให้อุปกรณ์ขัดข้องทันทีหรือเกิดความเสียหายถาวร

การจัดตำแหน่งผิดพลาด เกิดขึ้นเมื่อชั้นทองแดง ชั้นสารกันออกซิเดชัน (solder mask) หรือชั้นหมึกพิมพ์ (silkscreen) ไม่ตรงตำแหน่งกันเองหรือไม่ตรงกับรูเจาะ ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการเชื่อมต่อหรือปัญหาในการบัดกรี

การปนเปื้อนผิวและการเกิดออกซิเดชัน การมีสิ่งสกปรก น้ำมัน หรือชั้นออกไซด์บนพื้นผิวทองแดงหรือแพด จะทำให้ความสามารถในการบัดกรีลดลง และนำไปสู่ข้อต่อที่อ่อนแอหรือไม่น่าเชื่อถือ

ทองแดงลอกหรือชั้นแยกตัว การแยกตัวหรือการลอกของชั้นทองแดงออกจากซับสเตรตไดอิเล็กทริก จะส่งผลเสียต่อความสมบูรณ์ทางไฟฟ้าและความแข็งแรงเชิงกล

โพรงอากาศและพองพอง โพรงภายในเนื้อแลมิเนตหรือการพองตัวบนพื้นผิวแผ่นวงจร อาจก่อให้เกิดความอ่อนแอทางกลหรือข้อผิดพลาดทางไฟฟ้า โดยมักตรวจพบจากการวิเคราะห์ไมโครเซคชัน

สายนำไฟขาดและทองแดงหายไป สายนำไฟทองแดงที่ขาดหรือไม่สมบูรณ์ อาจเกิดจากข้อผิดพลาดของเครื่องมือ หรือความเครียดทางกลที่มากเกินไประหว่างกระบวนการผลิตหรือการตัดแผง

การบิดงอและโค้งงุ้น การงอหรือบิดเบี้ยวของแผ่น PCB มากเกินไปจะส่งผลต่อการจัดตำแหน่งในขั้นตอนประกอบ และอาจทำให้เกิดข้อต่อการบัดกรีเสียหาย หรือความเครียดทางกลในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

ตารางผลกระทบของข้อบกพร่อง

เหตุใดการตรวจจับแต่เนิ่นๆ จึงสำคัญ

การตรวจจับข้อบกพร่องเหล่านี้ ก่อนการประกอบ ช่วยประหยัดเวลา ทรัพยากร และทุน ปัญหาของบอร์ดเปล่าจะแก้ไขได้ยากและมีค่าใช้จ่ายสูงกว่ามากหลังจากการติดตั้งชิ้นส่วนแล้ว ในทางตรงกันข้าม การตรวจสอบอย่างละเอียด การทดสอบแผงวงจรเปล่า และการตรวจสอบระหว่างกระบวนการผลิตจะช่วย:

• ลดอัตราของเสียและการทำงานซ้ำ
• ปรับปรุงอัตราผลผลิตครั้งแรกสำเร็จในการประกอบแผ่นวงจรพิมพ์
• อัตราการส่งคืนสินค้าภายใต้การรับประกันที่ต่ำลงเนื่องจากความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ที่ดีขึ้น
• ยกระดับชื่อเสียงและความน่าไว้วางใจของผู้จัดจำหน่าย

กรณีศึกษา: การแก้ไขข้อบกพร่องผ่านระบบ AOI และการทดสอบแบบ Flying Probe

ผู้ผลิตที่ผลิต PCB หลายชั้นความเร็วสูงประสบปัญหาวงจรเปิดบ่อยครั้งเนื่องจากข้อผิดพลาดจากการกัดกร่อนไมโคร โดยการรวมเอา การตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ ทันทีหลังขั้นตอนการกัดกร่อนและเสริมด้วยการทดสอบ flying probe เพื่อยืนยันความถูกต้องทางไฟฟ้า ทำให้อัตราข้อบกพร่องลดลง 65% ส่งผลให้ประสิทธิภาพการผลิตและการพึงพอใจของลูกค้าเพิ่มสูงขึ้น

มาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับคุณภาพ PCB

ในการรักษาความสม่ำเสมอของ คุณภาพการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB manufacturing quality) การปฏิบัติตามมาตรฐานอุตสาหกรรมที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางมีความสำคัญอย่างยิ่ง มาตรฐานเหล่านี้ให้กรอบการทำงานในการกำหนดเกณฑ์การยอมรับ ข้อกำหนดการทดสอบ และข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่เหมาะสมกับความต้องการของการใช้งานต่างๆ ตั้งแต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคไปจนถึงระบบอากาศยานที่ต้องใช้งานในภารกิจที่มีความสำคัญสูง

มาตรฐาน IPC หลักที่กำหนดแนวทางการควบคุมคุณภาพ PCB

IPC-600: ความเหมาะสมของแผ่นวงจรพิมพ์

• ให้เกณฑ์โดยละเอียดสำหรับการประเมิน แผงพีซีบีเปล่า (bare board PCB) ความยอมรับได้
• กำหนด ประเภทของข้อบกพร่อง , ขีดจำกัดการยอมรับ , และ มาตรฐานการตรวจสอบด้วยสายตา .
• ครอบคลุมพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ระยะห่างของตัวนำ ขนาดรู ความไม่สม่ำเสมอของผิว และความสมบูรณ์ของมาสก์บัดกรี
• ใช้ตลอดกระบวนการผลิตสำหรับ การควบคุมคุณภาพในการผลิตแผงวงจรพิมพ์ และการตรวจสอบยืนยัน

IPC-6012: ข้อกำหนดคุณสมบัติและประสิทธิภาพสำหรับแผ่นวงจรพิมพ์แบบแข็ง

• มาตรฐานหลักสำหรับ การทดสอบและรับรองการผลิตแผงวงจรพิมพ์เปล่า .
• กำหนดเกณฑ์อย่างเคร่งครัดตามสมรรถนะ ชั้นเรียน :

• เน้นข้อกำหนดของวัสดุ ความต้านทานแรงดันไฟฟ้า คุณภาพการชุบทองแดง ความคลาดเคลื่อนตามมิติ และความต้านทานต่อสิ่งแวดล้อม

การเลือกคลาสและผลกระทบต่อการควบคุมคุณภาพแผงวงจรพิมพ์

การเลือกอย่างถูกต้อง IPC class มีอิทธิพลอย่างมากต่อความเข้มงวดในการผลิตและต้นทุน:

• คลาส 1 ใช้โดยทั่วไปกับผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคที่มีความสำคัญด้านต้นทุน
• ชั้น 2 รองรับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่ต้องการความน่าเชื่อถือและความทนทานที่ยาวนานกว่า
• คลาส 3 กำหนดมาตรฐานที่เข้มงวดที่สุด มักต้องการการตรวจสอบอย่างละเอียด การทดสอบแผงวงจรเปล่า เช่น การวิเคราะห์ไมโครเซกชันเพิ่มเติมและการตรวจสอบผิวเคลือบผิว เพื่อให้เป็นไปตามการรับรองด้านกฎระเบียบหรือความปลอดภัย

มาตรฐานและใบรับรองที่เกี่ยวข้องอื่นๆ

• สอดคล้องกับมาตรฐาน RoHS: มั่นใจว่าวัสดุและผิวเคลือบของแผงวงจรพิมพ์เป็นไปตามข้อบังคับด้านสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ
• การรับรอง UL: มาตรฐานความปลอดภัยที่ตรวจสอบความสามารถในการลุกไหม้และความปลอดภัยด้านไฟฟ้าของวัสดุแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB)
• ISO 9001 และ ISO 13485: มาตรฐานการจัดการคุณภาพที่ภาคการแพทย์และอวกาศมักกำหนดให้ใช้ตามลำดับ

ตารางสรุป: ภาพรวมมาตรฐาน

คอต

การปฏิบัติตามมาตรฐาน IPC ไม่เพียงแต่รับประกัน คุณภาพการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB manufacturing quality) แต่ยังให้ความมั่นใจว่าแผงวงจรจะทำงานได้อย่างเชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง อีกทั้งยังเป็นเกณฑ์ชี้วัดระหว่างแผงวงจรที่ดีกับแผงวงจรที่ยอดเยี่ยม" — Ross Feng ผู้เชี่ยวชาญอุตสาหกรรมและซีอีโอของ Viasion Technology

สรุป

รับประกันคุณภาพอันโดดเด่น การควบคุมคุณภาพและการทดสอบในกระบวนการผลิตแผงเปล่า เป็นสิ่งพื้นฐานสำคัญในการจัดส่ง แผงวงจรพีซีบีเปล่า ที่สามารถตอบสนองหรือเกินกว่าความคาดหวังของอุตสาหกรรมในด้านความน่าเชื่อถือ สมรรถนะ และความทนทาน เนื่องจากแผงพีซีบีเปล่าเป็นโครงสร้างหลักของทุกชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ จึงต้องปราศจากข้อบกพร่อง เช่น จุดขาด จุดลัดวงจร การจัดตำแหน่งผิดพลาด หรือสิ่งปนเปื้อน ซึ่งอาจทำให้ตลอดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์เสียหายได้

ผ่านการรวมกันของกระบวนการตรวจสอบวัตถุดิบที่เข้ามาอย่างเข้มงวด การตรวจสอบวัตถุดิบที่เข้ามา การตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง การตรวจสอบระหว่างกระบวนการ การวิเคราะห์ที่แม่นยำ การทดสอบไฟฟ้า รวมถึง การทดสอบความต่อเนื่องและการทดสอบฉนวน ขั้นสูง การตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ (AOI) และการตรวจสอบอย่างละเอียด การวิเคราะห์ภาคตัดขวางจุลทรรศน์ ผู้ผลิตสามารถระบุและลดปัญหาคุณภาพที่อาจเกิดขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพก่อนขั้นตอนการประกอบ การตรวจสอบคุณภาพผิวเรียบยังช่วยให้มั่นใจในความสามารถในการบัดกรีและความสมบูรณ์ของการทำงานในระยะยาว

การปฏิบัติตามมาตรฐานที่เป็นที่ยอมรับ เช่น IPC-600 และ IPC-6012 มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการกำหนดเกณฑ์การรับรองและจุดอ้างอิงด้านประสิทธิภาพที่เหมาะสมกับความต้องการของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค แอปพลิเคชันอุตสาหกรรม หรือภาคส่วนที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูง เช่น อวกาศและอุปกรณ์ทางการแพทย์ แนวทางที่มีระเบียบนี้ไม่เพียงแต่ช่วยลดของเสียและงานแก้ไขที่มีค่าใช้จ่ายสูง แต่ยังเร่งระยะเวลาการผลิตและเพิ่มความไว้วางใจจากลูกค้า

ในโลกของการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ คุณภาพไม่ใช่แค่ช่องเช็คมันเป็นความแตกต่างระหว่างผลิตภัณฑ์ที่ประสบความสําเร็จและผลิตภัณฑ์ที่ล้มเหลวในสาขา การลงทุนในการทดสอบแผ่น PCB แบบเปลือยเปล่าอย่างครบวงจร และกระบวนการควบคุมคุณภาพ PCB ที่เข้มงวดจะส่งผลให้มีมูลค่าที่ยั่งยืนและมีความน่าเชื่อถือสูงสุด

โดยการรวม การประกันคุณภาพ PCB (QA) การเลือกผู้ผลิตที่เชื่อถือได้ และมุ่งมั่นในแนวปฏิบัติที่ดีที่สุด นักวิศวกรและทีมงานจัดซื้อจัดจ้างสามารถลดความเสี่ยงและเพิ่มคุณภาพสินค้าได้อย่างมั่นใจตั้งแต่ต้น