불량 기록에는 "주기적인 단락"이라고 적혀 있었습니다. 고객은 이에 대해 정중하게 대응했는데, 오히려 상황이 더 악화되었습니다. 실제로 제어판 생산분이 번인 테스트에서 불량 판정을 받더니, 제조 현장에 무작위로 오류를 일으키기 시작했습니다. 각기 다른 시스템에서, 다른 날에도 오류가 발생했고, 누구도 어떤 패턴도 찾아낼 수 없었습니다.
작동이 멈춘 회로 기판 하나를 분해해 봤습니다. 현미경으로 살펴봐도 아무것도 없었고, 엑스레이로 찍어봐도 전혀 이상 소견이 없었습니다. 결국 음향 검사를 통해 원인을 찾아냈습니다. 세라믹 콘덴서 기판 가장자리에서 2mm 떨어진 곳에 위치한 0805 MLCC 칩이 본체와 평행하게 완전히 금이 가 있었습니다. 금이 간 부분은 외부에서는 보이지 않았습니다. 이는 전통적인 방식의 파손이었습니다. 플렉스 크랙 그리고 이는 내부 전극들이 간헐적으로 서로 접촉하도록 허용하는 것이었습니다.
원인은 조립 라인이 아니라 설계 데이터에 있었습니다. 콘덴서가 본체에서 1mm도 안 되는 거리에 위치해 있었습니다. V-CUT 점수선. 패널이 나뉘었을 때, 굴곡으로 인한 스트레스와 불안감은 구성 요소와 일직선으로 진행되었습니다.
V자형 홈은 의도적으로 만든 약한 선입니다. 제조업체는 보드 두께의 1/3 정도 깊이로 양쪽 측면에서 V자형 홈을 파냅니다. 이렇게 하면 패널을 분리할 때 보드가 이 선을 따라 쉽게 부러지도록 표시됩니다. V자형 홈은 저렴하고 빠르며 직사각형 보드에 기본적으로 사용되는 방식입니다. 패널화 업계에서의 접근 방식.
하지만 광고와 마케팅에서 간과하는 부분이 바로 여기 있습니다. V자형 홈을 부러뜨리는 것은 제어된 파괴입니다. 패널을 구부리면 V자형 홈 끝부분에 응력이 집중되고, 파괴는 홈선을 따라 진행됩니다. 이것이 의도된 동작입니다. 의도치 않은 부분은 그 이후에 발생하는 현상입니다. 응력이 패널 가장자리에서 멈추지 않고, 굽힘 모멘트가 홈 바깥쪽으로 퍼져나가 패널 전체에 영향을 미칩니다. 납땜 조인트 그리고 그 선을 기준으로 특정 범위 내에 표면에 부착된 모든 것에 침투합니다.
만약 그 "무엇이든"이 저항기라면, 납땜 접합부가 갈라지는 현상이 발생할 수 있습니다. 이는 눈으로 확인할 수 있고, 수리도 가능하지만, 상당히 성가신 일입니다. 만약 그것이 다층 세라믹 커패시터 그러면 완전히 다른 비디오 게임을 얻게 됩니다.
세라믹 커패시터는 전체 어셈블리에서 기계적 굽힘에 가장 취약한 부품 중 하나이며, 그 이유는 유전체가 세라믹이기 때문입니다. 세라믹은 변형되거나 휘어지거나 결함이 생기는 것이 아니라 파손됩니다. MLCC 기관 굴곡 한계를 넘어 곡선을 그리면 균열은 보드 쪽 가장자리에서 시작하여 내부 전극 더미를 따라 대각선으로 위로 뻗어 나가며 최대 전단 응력선을 따라 진행됩니다.
피해는 다음과 같은 요인으로 더욱 악화됩니다. 커패시터의 내부 구조 x7R 부품은 세라믹과 강철 전극이 겹겹이 쌓여 있는 구조로, 일반적인 X7R 부품에는 최대 100개의 전극층이 있을 수 있습니다. 부품이 완전히 반으로 갈라지지 않아도 고장이 발생할 수 있습니다. 전극층 하나가 인접한 전극층에 닿을 정도로만 움직여도 고장이 날 수 있습니다. 이러한 현상은 온도, 공진, 기판의 굴곡 등에 따라 주기적으로 발생했다가 사라지기를 반복합니다. 부품 자체는 멀쩡해 보이고, 데이터시트에도 성능이 우수하다고 나와 있습니다. 하지만 회로는 다릅니다.
MLCC 균열에는 특별한 악성 특성이 있는데, 바로 거의 감지할 수 없다는 점입니다. 균열은 내부에 있고, 포장은 균열 위로 성형되거나 마감되어 있으며, 기존의 평가 방법(AOI, X선)으로는 종종 균열을 발견하지 못합니다. 이러한 균열은 오직 특정 방법으로만 확실하게 포착할 수 있습니다. acoustic Microscopy (CSAM) 또는 신중한 단면 분석으로 인해 생산 과정은 순조롭게 진행되다가 몇 달 후 지역적 문제로 나타나는 것입니다.
핵심 질문은 간단합니다. 얼마나 가까워야 '너무 가깝다'는 것일까요? 업계의 답변이 일관되지 않다는 점은 이러한 실패 유형을 어떻게 처리하는지에 대해 시사하는 바가 큽니다.
-일부 기판 제조업체는 부품과 V컷 사이의 최소 간격을 0.5mm로 명시하고 있습니다.
-이 IPC 조언이 필요하며 대부분의 제조업체는 이를 필요로 합니다. 1.0 mm v자형 홈의 구조에서 가장 가까운 구리 또는 요소 본체까지
-훨씬 더 보수적인 추천 의견들, 특히 해당 지역에서 좋지 않은 과거를 가진 여러 응급 의료 서비스 제공자들의 의견은 다음과 같습니다. 1.27mm ~ 2.0mm 그리고 일부는 그보다 훨씬 더 높습니다. 5mm 특히 세라믹 커패시터의 경우
0.5mm와 5mm 사이의 차이는 복잡성을 나타내는 것이 아닙니다. 이는 "부품이 스코어링 장치를 물리적으로 방해하지 않는지"와 "부품이 절단 응력을 견디는지"의 차이입니다. 0.5mm의 간격은 첫 번째 기준을 충족하지만 두 번째 기준에는 거의 영향을 미치지 않습니다. V컷 주변의 굽힘 응력 분포는 0.5mm의 장벽을 허용하지 않고 그 너머로 전파되며, 실제 손상 영역은 보드 두께, 재질, 볼 게임 깊이, 그리고 절단 방식에 따라 달라집니다.
제가 도입한 합리적인 규정은 깨진 콘덴서를 너무 많이 본 후에 나온 것입니다. mLCC 및 기타 여러 세라믹 부품은 V컷 라인으로부터 최소 2mm 이상 떨어뜨려 놓으십시오. 1mm보다 더 가까운 오차는 생산일에 처리해야 할 문제로 간주합니다.
이 문제가 정상적인 연결에 심각한 악영향을 미치는 이유는 다음과 같습니다. 보드 설치가 완료되고 오류가 발생할 때쯤이면 세 가지 다른 원인이 모두 서로를 가리킬 수 있습니다.
이 PCB 제조업체 v자형 홈을 규격에 맞춰 정확하게 파냈습니다. 설치 과정에서 부품들을 거버가 말한 위치에 정확히 배치했습니다. 디자이너 dRC에서 아무런 문제가 발견되지 않았기 때문에, 그들은 점수판 바로 옆에 콘덴서를 설치하여 포맷을 진행했습니다. 아무도 규정을 어기지 않았습니다. 단지 중요한 규칙 하나가 빠져 있었을 뿐입니다. 왜냐하면... 부품과 모서리 사이의 간격 이는 표준 DRC 검사가 아닙니다. 대부분의 CAD 장치는 패널 정격선까지의 범위를 측정하지 않으며, 패널화는 일반적으로 포맷 작업이 완료된 후 별도의 작업으로, 대개 다른 담당자에 의해 수행됩니다.
그것이 바로 구조적 공백입니다. 레이아웃 엔지니어는 가상의 보드 가장자리에 부품들을 배치합니다. 패널화 엔지니어는 나중에 V자형 절단면을 추가합니다. 두 사람 모두 완성된 그림을 결코 보지 못합니다. 균열은 설계된 것이 아니라 만들어진 것입니다.
이러한 선택지들은 이해하기 쉽고, 저렴하며, 안타깝게도 거의 활용되지 않고 있습니다.
패널 도면뿐만 아니라 레이아웃에도 출입 금지 구역을 적용하십시오. 다음과 같은 재질을 지정하십시오. 구성 요소 없는 영역 지시 작업을 시작하기 전에 모든 스코어 라인 주변에 최소 2mm의 여유 공간을 확보하십시오. EDA 도구가 설계 규정을 지원하는 경우, 부품 중앙에서 보드 가장자리까지의 거리를 입력하십시오. 지원하지 않는 경우, 모든 설계 검토 시 체크리스트에 포함해야 합니다. 이 값은 테스트 보고서에 기록되며, DRC(설계 검토)에서도 기록되어야 하지만 종종 기록되지 않는 경우가 있습니다.
분할 방식을 의도적으로 선택했습니다. V컷은 가장자리에 민감한 부품이 있는 기판에는 적합하지 않은 도구입니다. 라우터 분할 (컴퓨터를 이용한 탭 라우팅) 쥐 물림 (또는 라우팅 프로파일)은 보드가 휘어지는 것이 아니라 휘어짐이 줄어들기 때문에 굽힘 스트레스를 훨씬 덜 발생시킵니다. 레이저 랙킹 업 또는 레이저 투과 이는 특히 얇거나 잘 부서지는 기질에 적합한 또 다른 대안입니다. 가격 차이는 분명히 있지만, 현장 실패 사례 조사 비용에 비하면 미미합니다.
V컷이 불가피한 경우, 취약 부위를 고정하십시오. . 장소 더미 레일 또는 추가적인 파손 방지 탭을 사용하여 장력이 소자 영역에 도달하기 전에 흡수되도록 합니다. 스코어 라인은 고밀도 세라믹 소자 밀집 지역에서 멀리 떨어뜨려야 합니다. MLCC가 측면에 위치해야 하는 기판의 경우, 소자 아래에 유연 접착제를 사용하거나 직렬 저항을 설치하는 것을 고려해 볼 수 있습니다. 하지만 솔직히 말해서, 설계 수정이 일반적으로 비용이 덜 듭니다.
모델 단계에서 최대한 빨리 테스트하십시오. 패널을 제조 공정에서 분할하는 방식대로 나누고, 음향 현미경을 사용하거나 최소 500회의 열 사이클을 거쳐 기판을 통과시키는 테스트를 진행합니다. MLCC가 파손되면 5개의 기판에서만 문제가 발생하고 5천 개의 기판에서는 발생하지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 이 일련의 검사는 특정 유형의 결함을 모두 잡아낼 수 있지만, 실제로 이 검사를 시행하는 사람은 거의 없습니다.
이 가격 계산 방식은 이 시장에서 피할 수 있는 다른 모든 문제와 마찬가지입니다. 설계 단계에서 콘덴서를 1.5mm 옮기는 데는 비용이 전혀 들지 않습니다. 라우팅 소프트웨어 프로그램은 밀리미터 단위로 요금을 부과하지 않기 때문입니다. 시제품 단계에서 균열을 발견하는 데는 음향 스캔으로 하루 오후 정도면 충분합니다. 하지만 제조 단계에서 균열을 발견하면 생산 라인이 중단되고, 격리 조치가 필요하며, 몇 주 동안 분석 작업이 진행되지만 결국 실패로 돌아갑니다. 현장에서 균열을 발견하면 소비자 파트너십에 악영향을 미칩니다.
이 정책은 포스트잇에 적을 수 있을 만큼 간단합니다. v컷 라인에서 2mm 이내에 세라믹 부품이 없어야 합니다. 레이아웃에 적용하고, 평가에서 검증하고, 첫 번째 패널에서 유효성을 검사하십시오. 그러면 MLCC는 손상되지 않은 세라믹 본체 안에서 조용히 감사를 표할 것입니다. 그곳에서는 균열이 발생할 기회조차 없었으니까요.
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