L'enregistrement défectueux mentionnait un « court-circuit périodique ». Le client, resté courtois, n'a fait qu'empirer les choses. Un lot de panneaux de contrôle, en phase de rodage, a ensuite commencé à présenter des erreurs aléatoires sur la chaîne de production : différents systèmes, différents jours, sans schéma apparent.
Nous avons démonté l'une des cartes électroniques défectueuses. Au microscope, rien. Aux rayons X, absolument rien de visible. Il a fallu un contrôle acoustique pour la trouver : une condensateur céramique un condensateur MLCC 0805, situé à 2 millimètres du bord de la carte, était fendu net avec le boîtier, parallèlement à la zone de rupture. La fissure était invisible de l'extérieur. Il s'agissait d'un cas classique. fissure flexible et cela permettait aux électrodes internes de se toucher par intermittence.
Le problème venait des données de style, et non de la chaîne de montage. Le condensateur se trouvait à moins de 1 mm de la V-COUPE ligne de score. Lorsque le panel a été divisé, le stress et l'anxiété liés à la flexibilité se sont directement propagés au composant.
Une rainure en V est une ligne de faiblesse intentionnelle. Le fabricant découpe une rainure en forme de V – généralement d'une profondeur égale à un tiers de l'épaisseur du panneau, de chaque côté – et le panneau est conçu pour se casser facilement le long de cette ligne lors de la séparation des éléments. C'est une méthode économique et rapide, et pour les panneaux rectangulaires, c'est la méthode par défaut. rationalisation sur plaque approche dans l'industrie.
Voici cependant un point que la publicité et le marketing occultent : la rupture d'une rainure en V est une fracture contrôlée. Lorsque vous pliez le panneau, la tension se concentre à l'extrémité de la rainure en V et la fracture se propage le long de la ligne de coupe. C'est le comportement attendu. Le problème survient ensuite : la tension ne s'arrête pas au bord du panneau. Le moment de flexion se propage à l'extérieur de la rainure, au-delà de celle-ci. points de soudure et à tout ce qui est fixé à la surface dans un rayon précis autour de la ligne.
Si ce « quelque chose » est une résistance, vous risquez d'obtenir une soudure défectueuse : visible, réparable, mais agaçante. Si c'est une condensateur céramique multicouche , vous obtenez un jeu vidéo complètement différent.
Les condensateurs céramiques sont parmi les composants les plus sensibles à la flexion mécanique de l'ensemble, et ce pour une raison inhérente à leur fabrication : leur diélectrique est une céramique terminée. La céramique ne se déforme pas, ne fléchit pas, ne présente aucun défaut ; elle se fracture. Corps MLCC si la courbure dépasse sa limite de flexibilité, la fissure commence au bord côté carte et remonte en diagonale avec la pile d'électrodes internes, en adhérant à la ligne de contrainte de cisaillement maximale.
Les dégâts sont aggravés par le structure interne du condensateur il s'agit de couches rotatives d'électrodes en céramique et en acier, environ une centaine dans un composant X7R standard. Une fracture n'a pas besoin d'endommager le composant en deux pour provoquer une panne. Il suffit qu'une couche d'électrode se déplace suffisamment pour entrer en contact avec sa voisine. Ce phénomène est périodique et varie en fonction de la température, de la résonance et de la flexibilité du circuit imprimé. Le composant semble en bon état. Sa fiche technique le décrit comme excellent. Le circuit, lui, présente des différences.
Les fractures des MLCC présentent une particularité insidieuse : elles sont quasiment indétectables. La fissure est interne, le boîtier est moulé ou fermé par-dessus, et les méthodes d’évaluation classiques (AOI, radiographie) passent souvent à côté. Seule une microscopie électronique à balayage (MEB) permet de détecter la fissure de manière fiable. acoustique de balayage (CSAM) ou une section transversale prudente, c'est pourquoi ils passent sans encombre la production et ne font surface que sous forme de défaillances de zone des mois plus tard.
La question fondamentale est simple : à quel point la situation est-elle acceptable ? Les réponses du secteur divergent, ce qui en dit long sur la manière dont ce mode de défaillance est géré.
-Certains fabricants de circuits imprimés indiquent 0,5 mm comme jeu minimal entre le composant et la découpe en V
-Le CPI conseils et la plupart des fabricants exigent 1,0 mm de l'orifice de la rainure en V jusqu'au corps en cuivre ou à l'élément le plus proche
-Des recommandations beaucoup plus prudentes — y compris de la part de plusieurs secouristes ayant des antécédents peu recommandables dans la région — indiquent 1,27 mm à 2,0 mm et certains montent jusqu'à 5mm pour les condensateurs céramiques en particulier
L'écart entre 0,5 mm et 5 mm n'indique pas une complication. Il correspond à la différence entre « la pièce ne perturbe pas physiquement le dispositif de marquage » et « la pièce résiste à la tension de séparation ». Un jeu de 0,5 mm satisfait au premier critère. Il est quasiment inutile pour le second. Le champ de contraintes de flexion autour d'une découpe en V ne tolère pas une barrière d'un demi-millimètre : il se propage bien au-delà, et la zone de dommage admissible dépend de l'épaisseur du carton, du matériau, de la profondeur du jeu et de la méthode de séparation.
La réglementation judicieuse que j'ai mise en place repose sur le constat, après avoir vu trop de condensateurs fissurés : maintenez les condensateurs MLCC et autres composants céramiques à au moins 2 mm de toute ligne de coupe en V. , et considérez tout écart inférieur à 1 mm comme un problème en attente d'une date de production.
Voici ce qui rend ce problème particulièrement préjudiciable au bon fonctionnement de la connexion : au moment où les cartes sont installées et que la panne apparaît, trois événements différents peuvent être liés entre eux.
Le Fabricant de PCB la rainure en V a été usinée avec précision selon les spécifications. Lors de l'installation, les éléments ont été positionnés exactement là où Gerber l'indiquait. designer ils ont acheminé le format avec le condensateur juste à côté de la ligne de score, car rien dans leur DRC ne le signalait. Personne n'a enfreint de règle. Les règles ne contenaient tout simplement pas celle qui importait, car… jeu entre le composant et le bord il ne s'agit pas d'un contrôle DRC standard. La plupart des logiciels de CAO ne mesurent pas non plus la distance jusqu'à la ligne de valeur nominale du panneau ; la panélisation intervient généralement après la finalisation du format, lors d'une opération distincte, souvent effectuée par une autre personne.
C'est le vide structurel. L'ingénieur en conception positionne les composants contre un bord de carte fictif. L'ingénieur en panélisation ajoute ensuite la découpe en V. Aucun des deux ne voit jamais l'image finale. La fissure se développe, elle n'est pas créée dès le départ.
Les solutions existent, elles sont peu coûteuses et, de façon exaspérante, sous-utilisées :
Intégrez une zone d'exclusion dans le plan, et pas seulement sur le dessin du panneau. Spécifier un zone sans composants il est impératif de prévoir une marge minimale de 2 mm autour de chaque ligne de rainurage avant de commencer le traçage. Si votre outil de CAO électronique prend en charge les règles de conception, spécifiez-les (distance entre le bord du circuit imprimé et le bord de la carte). Dans le cas contraire, cette distance doit être vérifiée lors de chaque évaluation de la conception. Le rapport de conception est l'endroit où cette information est consignée ; le DRC (Diagnostic Round Code) est l'endroit où elle devrait l'être, mais ce n'est généralement pas le cas.
Choisissez délibérément l'approche de la séparation. La découpe en V n'est pas l'outil approprié pour les cartes comportant des composants sensibles près des bords. Le routeur se divise (routage des onglets avec ordinateur) morsures de souris ou un profil fraisé) crée beaucoup moins de contraintes de flexion, car la carte n'est pas pliée, elle est simplement réduite. Chargement laser ou transmission laser il existe une autre solution, particulièrement adaptée aux substrats fins ou fragiles. La différence de prix est réelle, mais elle reste faible comparée à un test de défaillance sur le terrain.
Si la découpe en V est inévitable, sécurisez les parties vulnérables. . Lieu faux rails ou des languettes de décharge supplémentaires pour absorber la tension avant qu'elle n'atteigne la zone de l'élément. Orientez la ligne de découpe loin des zones à forte densité de transistors céramiques. Pour les cartes où les MLCC doivent être placés près du bord, envisagez un adhésif flexible sous le composant ou une résistance en série ; toutefois, en réalité, la correction de conception est généralement moins coûteuse.
Testez-le dès la phase de modélisation, le plus tôt possible. On divise un panneau selon la méthode de fabrication, puis on soumet les cartes à un examen microscopique acoustique ou à au moins 500 cycles thermiques. Si les condensateurs MLCC se fissurent, on le détecte sur cinq cartes, et non sur cinq mille. Ce test permet de repérer toute une catégorie de défauts, et pourtant, il est rarement mis en œuvre.
Le calcul des prix est ici similaire à celui de tous les autres problèmes évitables sur ce marché. Déplacer un condensateur de 1,5 millimètre ne coûte rien lors de la conception : le logiciel de routage ne facture pas au millimètre. Détecter la coupure lors du prototypage nécessite un après-midi de scan acoustique. La détecter en production entraîne l'arrêt de la chaîne, la mise en quarantaine et des analyses infructueuses qui durent des semaines. La détecter sur le terrain compromet la relation client.
La politique est suffisamment simple pour être notée sur un post-it : aucun composant en céramique à moins de 2 mm d'une ligne de coupe en V appliquez-le lors de la conception, vérifiez-le lors de l'évaluation et validez-le dès le premier test. Les condensateurs MLCC vous en remercieront sans aucun doute, sereinement, depuis l'intérieur de leur boîtier en céramique intact, où la fissure n'a jamais eu l'occasion de se produire.
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