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Schlüsselaspekte für eine zuverlässige Leiterplatte

by Mickaël Cavoleau, Technical Manager - NCAB Group France

Zum Thema Zuverlässigkeit definiert die IPC drei unterschiedliche Klassifikationsstufen für innerlich und äußerlich wahrnehmbare Abnahmekriterien von Leiterplatten. Die Abnahmekriterien der Klasse 3 sind strenger, da die Anforderungen des Produktes vorschreiben, dass ein Ausfall in keinem Fall toleriert werden kann.

 

Wir wissen, dass eine gute Zuverlässigkeit durch ein ausgewogenes Verhältnis zwischen der Verifizierung auf Produktebene und der Verifizierung des Prozesses sichergestellt wird.

Klassifizierung gemäß IPC

  • Klasse 1: Allgemeine Elektronikprodukte
    Konsumartikel, einige Computer und Peripheriegeräte Kosmetische Mängel sind unbedeutend Hauptanforderung ist die Funktion der fertiggestellten Leiterplatte
  • Klasse 2: Elektronikprodukte mit höheren Ansprüchen
    Übertragungsgeräte, anspruchsvolle Büromaschinen und Instrumente Eine hohe Leistungsfähigkeit und ein verlängerte Lebenszeit werden vorausgesetzt, eine ununterbrochene Funktionsfähigkeit ist zwar gewünscht, aber nicht zwangsläufig nötig Gewisse kosmetische Mängel sind erlaubt
  • Klasse 3: Elektronikprodukte mit hoher Zuverlässigkeit
    Eine durchgehende Leistungsfähigkeit ist zwingend notwendig
    Lebenserhaltung
    Gerätausfall kann nicht toleriert werden
    Wird oft benutzt für Applikationen aus den Bereichen Medizin, Militär, Luft- und Raumfahrt und Automobil

Es ist jedoch nicht so einfach, ein Design zu nehmen und dann die Einhaltung der Klasse 3 zu fordern. Das Design selbst muss nach IPC Klasse 3 designt sein – ein Beispiel dafür sind die Vias, bei welchen die Restringanforderung umlaufend 50µm erfüllt sein muss. Wenn die Padgröße im Verhältnis zum Bohrdurchmesser falsch designt ist, kann nicht nach IPC Klasse 3 produziert werden.

IPC class 3 - for example the relationship between the drill size and pad size drive the requirement for annular ring.

Wahl der richtigen Fabrik

Hier werden die Herausforderungen im Hinblick auf die Auswahl der Fabriken mitberücksichtigt, da in vielen Fällen die Qualität der Fabrik in direkter Verbindung mit der vorherrschenden Prozesskontrolle steht, die die Fähigkeit der Fabrik zur Erfüllung von Anforderungen bestimmt. Wir wählen sorgfältig die Fabriken aus, von denen wir glauben, dass sie in der Lage sind mit uns und den unterschiedlichen Anforderungen unserer Kunden zu arbeiten. Eine Auditierungsqualifikation ist der Höhepunkt eines langen und detaillierten Prozesses. Sie wird von drei Experten des NCAB-Factory-Managements durchgeführt und dauert ungefähr 3-4 Tage an. Sie deckt den gesamten Prozess (vom Erhalt des Auftrages bis zur Auslieferung) und fokussiert sich dabei im Detail auf den Produktionsprozess.

An audit in one of our factories, performed by Wendy Liu, Quality Manager NCAB Group China
Wendy Liu, Quality Manager NCAB Group China during an audit.

NCAB Group Leiterplattenproduktspezifikation

Dieser Standard an Bewertungen und Überprüfungen der Prozesskontrolle und der Fähigkeit, strengere Abnahmelevels zu erreichen, erlaubt es uns Vertrauen in die Förderung unserer Klasse 3 Lösungen zu haben.

Wenn wir allerdings die zusätzlichen Verifikationsanforderungen, die mit IPC Klasse 3 einhergehen, betrachten, wird klar, dass der Umfang der Verifikation die Stückkosten erheblich anhebt. Für manche Anwendungen ist dies völlig gerechtfertigt, für andere ist die Rechtfertigung zwischen Verifikation und Kosten schwierig. Dies schmälert nicht die Qualität oder die Zuverlässigkeit des Produktes. Es bedeutet lediglich, dass Extrakosten für den erhöhten Umfang an Verifikationen anfallen, die wiederum sicherstellen, dass die Prozesskontrolle richtig funktioniert. Dies ist vor allem im Hinblick auf die Mikroschliffe wichtig, die dazu dienen innerlich sichtbare Eigenschaften zu überprüfen.

Hier bieten unsere Klasse 3 Lösungen eine glaubwürdige Option für unsere Kunden. Wir halten die IPC-Forderungen, die mit dem Produkt und der Prozesskontrolle in Verbindung gebracht werden, bei und prüfen, ob es der Fabrik möglich ist, die Voraussetzungen für das Design zu erreichen. Je nach Anzahl der Verifikationen schlagen wir dem Kunden kostengünstige Lösungen vor, die wiederrum von der Anwendung selbst abhängig sind:

NCAB Level 1

Vollständige Verifikation gemäß IPC-6012 Tabelle 4-2, 4-3
– Übereinstimmung mit den Forderungen des Endkunden
– Begrenzte Optionen für die Lieferkette
– Extrem hohe Kosten
– Empfohlen für Produkte mit überaus hohen Anforderungen (Nuklear, Tiefsee, Luftfahrt)

NCAB Level 2

Produktion und Verifikation gemäß IPC A 600, IPC 6012, Mikroschliff nach Tabelle 4-2 und 4-3 AQL 4.0. Ausgenommen für weniger als 26 Nutzen, wenn zwei Mikroschliffe pro Losgröße zutreffen.
– Übereinstimmung mit der Mehrheit an Forderungen der meisten Endkunden (auch hohe Zuverlässigkeit)
– Ziemlich kostengünstig
– Dual-Sourcing möglich / weniger Einschränkungen in der Lieferkette
– Empfohlen für Produkte mit sehr hohen Anforderungen (Medizin, Industrie)

NCAB Level 3

Produktion und Verifikation gemäß IPC 600, IPC 6012, zwei Mikroschliffe pro Losgröße.
– Übereinstimmung mit den Forderungen von speziellen Endkunden
– Kostengünstig
– Multi-Sourcing möglich
– Empfohlen für die meisten Produkte (Industrie, Automotive)

Während wir bereits 3 Schlüsselaspekte der Zuverlässigkeit behandelt haben, die in direkter Verbindung zu den IPC-Standards stehen (Design und Leistungsfähigkeit, Prozesskontrolle und Verifikation), gibt es noch einen weiteren Aspekt, der nicht zu unterschätzen ist und zwar die Produktspezifikation. Ohne eine gute Produktspezifikation ist es fast unmöglich sowohl zu vermitteln als auch zu prüfen, dass das Produkt die Anforderungen erfüllt.

Da es die kleinen Details sind, die den Unterschied machen können, haben wir unsere eigene Leiterplattenspezifikation definiert. Auch wenn die Ausstattung und die Prozesskontrolle bei verschiedenen Fabriken gleich sein können, legt unsere Leiterplattenspezifikation im Detail fest was wir erwarten und unser Training mit den QATeams in den Fabriken stellt sicher, dass sie unsere Anforderungen verstehen und diese auch erreichen können. Auf diese Weise können wir darauf vertrauen, dass unsere Leiterplatten Qualität und Zuverlässigkeit aufweisen.

Mickaël Cavoleau, ist Mitglied im technischen Gremium der NCAB und war am Aufbau der Elektronik-Lieferkette mit einem führenden französischen EMS-Unternehmen beteiligt. Er weiß genau, was für eine unbestückte Leiterplatte gegeben sein muss, um die Zuverlässigkeitsanforderungen des Endproduktes zu erfüllen.