PCBA科技 - SMT電子組裝工藝的可靠性分析

隨著PCBA電子產品的廣泛應用，電子產品的可靠性問題日益突出。 大多數應用都要求電子產品穩定、可靠和安全地運行。 在航空、航太、軍事、通信、金融、監控等領域，電子系統的故障和失效可能會造成巨大損失。

電子產品和系統的可靠性特別複雜，因為電子產品由類型複雜、資料不同的電子元件、印刷電路板、焊料、配件和軟件組成。 從電子產品製造的角度來看，電子製造可分為四個層次，即0級（電晶體製造）、1級（PCB設計和製造、IC封裝、無源元件製造、工藝資料和其他機電元件製造）、2級（電子產品板級組裝）， 以及級別3（電子產品的整體組裝）。 與四個層次的分類相對應，電子產品的可靠性也可以分為四個方面。 電子產品的系統級可靠性對應於整機的組裝，板級工藝可靠性對應於板級工藝可靠度，即表面組裝工藝的可靠性，部件的可靠性對應於包裝、部件和工藝資料， 電晶體製造的可靠性對應於電晶體工藝的可靠性。

電子裝配過程的可靠性設計包括模擬設計、失效分析和可靠性測試三個方面。 行業領先的大型電子公司的流程可靠性部門的業務發展和人員配寘基本上都是基於這個框架。 從定性分析到定量設計，這三個方面都能滿足裝配過程可靠性的要求。 但對於大多數中小型電子公司來說，很難建立這樣一個龐大的系統，也很難組織一個完整的可靠性部門和設計流程。 對他們來說，更有效的方法是建立自己的電子組裝工藝可靠性規範或指南，以指導如何在PCB設計階段、PCBA組裝過程、工藝故障分析和工藝可靠性測試以及新工藝出現時採取措施確保可靠性要求。

孔（Via）是多層PCB的重要組成部分，鑽孔成本通常占PCB生產成本的30%~40%。 囙此，過孔設計已成為PCB設計的重要組成部分。 簡而言之，PCB上的每個孔都可以稱為過孔。 從功能的角度來看，過孔可以分為兩類：一類是用作層與層之間的電連接； 其次，它用於固定或定位設備。 從工藝上講，這些過孔通常分為三類，即盲孔、埋孔和通孔。

盲孔位於印刷電路板的上表面和下表面上，並具有一定的深度。 它用於連接表面線和下部內部線。 孔的深度通常不會超過一定的比例（孔徑）。 埋孔是指位於印刷電路板內層的連接孔，不會延伸到印刷電路板表面。 嵌入孔位於電路板的內層，並且在層壓之前通過通孔形成工藝完成，

在空穴形成期間，若干內層可以重疊。 第三種孔稱為通孔，它穿過整個電路板，可用於內部互連或組件安裝定位孔。 由於通孔在科技上更容易實現，並且成本更低，所以大多數印刷電路板使用它來代替其他兩種通孔。 從設計的角度來看，通孔主要由兩部分組成：一部分是鑽孔中的鑽孔，另一部分是孔周圍的襯墊區域。 這兩個部分的大小决定了過孔的大小。

顯然，在設計高速PCB和高密度PCB時，電路板設計者總是希望孔越小越好，這樣可以在PCB上留下更多的佈線空間； 此外，過孔越小，其寄生電容越小，這更適合於高速電路。 然而，孔尺寸的减小也帶來了成本的新增，並且過孔的尺寸不能無限地减小，這受到鑽孔和電鍍科技的限制。 孔越小，鑽的時間就越長，也越容易偏離中心。 就現時的PCB製造技術而言，當PCB基板厚度與孔徑之比（即厚徑比）超過10時，無法保證孔壁鍍銅均勻，而銅層厚度不均勻，尤其是在塗層中間，會嚴重影響PCB板孔的疲勞壽命。