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更完善的外观缺陷指南能“拯救”功能正常的PCB吗?

五月 13, 2020 | I-Connect007
更完善的外观缺陷指南能“拯救”功能正常的PCB吗?

当我开始写本期专栏的时候正好是3月18日——世界回收日,将其作为五月杂志的主题再合适不过了。我们应该走绿色环保道路,回收更多的PCB,同样从报废的板中拯救功能仍完全正常的PCB也是一种途径?

长期以来,绿色制造一直是人人都关注的话题。然而,绿色制造就像是一个流行语,却没有实现应有的真正效应。过去几年,在挪威,特别是在奥斯陆,我们看到了“绿色浪潮”正在袭卷我们。全世界都经历了瑞典人Greta Thunberg的领导力和“年轻的绿色热情”。绿色浪潮正在席卷全球,但我们是否忽略了一个可使行业变得更加绿色环保的简单快速解决方案?

RoHS指令REACH法规告诉我们,电子产品中使用的物质和化学品有毒,不可随意丢弃,会对大自然产生危害。我们制定了法律和标准,限制我们使用来自受限制的矿山和冶炼厂的金属,以及在处理时会影响自然的物质。在任何电子产品的生命周期结束时,我们拥有关于如何分离有毒元素的规则。家用电器电子产品被工厂和制造商负责收回,将其拆除并回收利用。这种过程还在继续进行。

为什么我们会拒绝好的产品?

为什么电子工业在不必要的情况下,总是拒绝好产品?每年,都会因未经认可的外观“缺陷”而报废大量功能完全正常的PCB。这样对吗?还是我们需要制定一套更精确的规则来处理这个问题,不仅是为了避免不必要的索赔,而且也是为了保护环境?通过更加有意识的方法和培训,确定什么是真正的失效,是否有助于使行业更环保?

外形、装配及功能:不正常?

在本专栏文章中提到的缺陷可能是小划痕、阻焊膜变色、少量铜残留物、夹杂物和其他缺陷。所有这些都是轻微的缺陷,IPC-A-600IPC-610标准规定都是可接受的或未提及必须报废的。为什么未在标准中列出这类缺陷?

 

图1:功能完全正常的PCB真的需要报废吗? 

(来源:Elmatica公司)

IPC-A-600重点关注的是影响外形、装配和功能的问题。几乎每一章都重复的规则是除非缺陷将间距、孔径或线宽减小到了采购文件中规定的限值以下,否则就是可接受的。这意味着设计师应该给出成品PCB上所允许的最小绝缘距离限值。

我的经验是很少有设计师提供这个信息,这意味着我们应该遵循IPC标准的默认规则。但这也带来了IPC称之为的AABUS——即“由用户和供应商协商确定(as agreed b些有必要单独进行协商的问题。除了这些文件规定的问题,还有一个外观“灰色地带”。

 

与阻焊膜有关的外观缺陷

目前观察到的大多数外观缺陷都与阻焊膜有关。这些问题可能是由于厚度变化或小划痕引起的变色,它们是在PCB工厂或在运输、客户方拆箱、检查,甚至组装的操作过程中造成的。可能是电介质区域上的阻焊膜缺陷,包括符合IPC A-600标准但被检验员拒绝的小颗粒。

与阻焊膜有关的外观缺陷

定义风险绝非易事。一些行业对风险很清楚,如医疗、汽车和国防行业。尽管如此,我们在医疗标准中有一个需要判断的准则:ALARP(as low as reasonably practicable,简称ALARP),它代表“合理可行的风险最低限度区”;还有ALARA(as low as reasonably achievable,简称ALARA)准则,代表“合理可达到的最低水平”,经常用于安全非常关键和安全相关系统的法规和管理准则。

ALARP一准则,对于标准中让客户和供应商自己寻找解决方案的大多数灰色地带,我们就应该能够使用这种方法。如前所述,IPC使用术语AABUS,IPC标准中多处有这个术语,引起很多纠纷。

为什么这点很重要?

我们都希望有明确的规则来避免客户和供应商之间的冲突;然而,事情并不总是那么简单。有些情况需要讨论才能想出更好的解决办法。

通常,当客户不是决策者时,就会出现挑战。产品拥有者有严格的要求,为了安全起见, PCB组装商更愿意比他们的客户标准更严格。

有些人可能不愿意通过客户质量要求中没有直接提到的缺陷。这时,可接受性灰色地带就成为两者之间的难题。

最后,客户往往是赢方,而我们最终丢弃了本可以使用的好产品。

我们能继续浪费好产品吗?

在自然环境不断恶化的今天,我们必须想方设法避免污染。即使我们能够清除很多有毒物质,我们也永远无法充分清除所有有毒物质。电子产品及其溴化物、重金属和其他对自然有害的物质会时不时地泄漏。

当然,当消费者每天扔掉成吨的塑料和电子产品时,扔掉功能完全正常的电子产品可以看作是一个小问题。不过,所有的努力都是有价值的。我们没有理由浪费好产品。

呼吁更环保的世界

如果所有人都能接受风险水平,例如医疗领域的ALARP,那就应该能够通过接受微小的外观缺陷,以及对微小阻焊膜缺陷(如划痕、针孔和暴露的铜)进行返工,以此来减少因报废产生的不必要污染。但仅限于这类缺陷不会增加组装时或最终应用中失效的风险,不包括那些会影响焊接或产品功能的缺陷——我们绝不应该危及产品质量。

合作与改进

为了改善目前的状况,我们需要同时兼顾两个想法:接受外观缺陷(这些缺陷在IPC标准可接受范围内);但同时,相互沟通找到好的解决方案。我们需要不断改进,采用自动筛选工具,在电路板发货之前进行返工。

作为客户和PCB供应商之间的顾问,我每周都在进行沟通。我的目标是将这些外观缺陷减少到最低程度,但我不得不接受这样一个事实——PCB生产会产生外观缺陷。在我看来,避免这种情况的最好方法是100%自动化生产和更好的洁净室条件。

最终的解决办法是不使用会导致很多问题的阻焊剂,但我们离这个目标还需要几年的时间。然而,行业正朝着更好的方向迈出一步,包括更多地了解关于外观缺陷接受程度的知识、更详细的指南,最终对功能完全正常的PCB减少报废。

毕竟,朝着绿色产业迈出一小步总比什么都不做要好。

 

作者:Jan Pedersen,Elmatica公司高级技术顾问

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标签:
#认证与标准  #外观缺陷指南 

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