ஆட்டோமொபைல் பிசிபிஏ: நம்பகத்தன்மை தூண்கள் முதல் பூஜ்ஜிய குறைபாடு உற்பத்தி வரை ஒரு முறையான பொறியியல்

நவீன ஆட்டோமொபைல் "மெக்கானிக்கல் தயாரிப்பு" என்பதிலிருந்து "மொபைல் நுண்ணறிவு முனையமாக" ஆழமான மாற்றத்திற்கு உட்பட்டுள்ளது. இந்த பரிணாம வளர்ச்சியில், அச்சிடப்பட்ட சர்க்யூட் போர்டு அசெம்பிளி (பிசிபிஏ)-எலக்ட்ரானிக் கண்ட்ரோல் யூனிட்களின் (ஈசியு) இயற்பியல் கேரியர் மற்றும் மின் இணைப்பு மையமாக-வாகன செயல்திறன், பாதுகாப்பு மற்றும் செயல்பாட்டு எல்லைகளை தீர்மானிப்பதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. நுகர்வோர் மின்னணுவியல் போலல்லாமல்,ஆட்டோமொபைல் பிசிபிஏஅதிக வெப்பநிலை, கடுமையான வெப்ப சுழற்சி, தீவிர அதிர்வு, ஈரப்பதம் மற்றும் மின்காந்த குறுக்கீடு ஆகியவற்றால் வகைப்படுத்தப்படும் ஒரு தீவிர சூழலில் செயல்படுகிறது. அதன் வடிவமைப்பு மற்றும் உற்பத்தியானது, கூறு தேர்வு, செயல்முறைக் கட்டுப்பாடு மற்றும் முழு-வாழ்க்கைச் சுழற்சியின் தரத்தைக் கண்டறியும் தன்மை ஆகியவற்றைக் கொண்ட கடுமையான அறிவியல் அமைப்பை உருவாக்குகிறது.

I. கடுமையான உயர்மட்ட தரநிலைகள்: AEC-Q மற்றும் IATF 16949 ஆல் கட்டப்பட்ட தர மோட்

வாகன PCBA இன் நம்பகத்தன்மை ஒரு கட்டத்தில் வலுவூட்டலிலிருந்து உருவாகவில்லை, ஆனால் கட்டாய தரநிலைப்படுத்தலின் மேல்-கீழ் அமைப்பில் வேரூன்றியுள்ளது. இவற்றில், AEC-Q தொடர் மற்றும் IATF 16949 தர மேலாண்மை அமைப்பு இரண்டு அடிப்படைக் கற்களாக அமைகின்றன.

ஆட்டோமோட்டிவ் எலக்ட்ரானிக்ஸ் கவுன்சிலால் நிறுவப்பட்ட AEC-Q தரநிலைகள், பல்வேறு கூறு வகைகளுக்கான கடுமையான சோதனை வரம்புகளுடன் கூறு சான்றிதழின் விவரக்குறிப்புகளை வழங்குகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, AEC-Q100 ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளில் (ICs) கவனம் செலுத்துகிறது, அவை வெப்பநிலை சுழற்சி, மின்மயமாக்கல் மற்றும் தோல்வி பகுப்பாய்வு போன்ற சோதனைகளில் தேர்ச்சி பெற வேண்டும். AEC-Q200 செயலற்ற கூறுகளை (மின்தேக்கிகள், மின்தடையங்கள் போன்றவை) குறிவைக்கிறது, அவற்றை வெப்ப அதிர்ச்சி, ஈரப்பதம் மற்றும் அதிர்வு சோதனைகளுக்கு உட்படுத்தி, அவற்றின் செயல்திறன் -40°C முதல் +125°C வரை (மற்றும் அதற்கு அப்பால்) பரந்த வெப்பநிலை வரம்பில் நிலையானதாக இருப்பதை உறுதிசெய்கிறது. AEC-Q சான்றிதழில் தேர்ச்சி பெறாத எந்தவொரு கூறுகளும் பிரதான வாகன விநியோகச் சங்கிலிகளில் நுழைவதற்கு கணிசமான தடைகளை எதிர்கொள்கின்றன.

உற்பத்தி அமைப்பு மட்டத்தில், IATF 16949:2016 ஐஎஸ்ஓ/டிஎஸ் 16949ஐ வாகனத் தொழிலுக்கான ஒரே தர மேலாண்மைத் தரமாக மாற்றியுள்ளது. க்ளோஸ்-லூப் தரக் கட்டமைப்பை நிறுவ ஐந்து முக்கிய கருவிகளை (APQP, PPAP, FMEA, MSA, SPC) கட்டாயமாகச் செயல்படுத்துவதே இதன் முக்கிய ஆணை. குறிப்பாக:

• 0201 சிறிய கூறுகளின் "டோம்ப்ஸ்டோனிங்" அல்லது பிஜிஏ (பால் கிரிட் அரே) பேட் வடிவமைப்பு குறைபாடுகள் போன்ற சாத்தியமான குறைபாடுகளை முன்கூட்டியே தவிர்க்க, APQP (மேம்பட்ட தயாரிப்பு தரத் திட்டமிடல்) டிஎஃப்எம் (உற்பத்திக்கான வடிவமைப்பு) வடிவமைப்புக் கட்டத்தில் தேவை.

• PPAP (உற்பத்திப் பகுதி ஒப்புதல் செயல்முறை) கிரிடிகல்-டு-குவாலிட்டி (CTQ) குணாதிசயங்களுக்கான செயல்முறை திறன் குறியீட்டு (Cpk) ≥ 1.67 ஆக இருக்க வேண்டும், அதாவது செயல்முறை திறன் பொதுவான தொழில்துறை தரத்தை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும்.

• FMEA (தோல்வி முறை மற்றும் விளைவுகள் பகுப்பாய்வு) SMT (சர்ஃபேஸ் மவுண்ட் டெக்னாலஜி) லைன்களில் சாத்தியமான தோல்வி முறைகளின் அபாய முன்னுரிமை எண்ணை (RPN) முறையாக மதிப்பிடுகிறது—அதாவது போதுமான சாலிடர் பேஸ்ட் அல்லது BGA வெற்றிடங்கள் போன்றவை—மேலும் உயர்-RPN உருப்படிகளுக்கு கட்டாய திருத்தச் செயல்களைச் செயல்படுத்துகிறது.

வடிவமைப்பு மற்றும் செயல்முறையின் இரட்டை உத்தரவாதம்: வெப்ப, இயந்திர மற்றும் இரசாயன சவால்களை நிவர்த்தி செய்தல்

வாகன PCBA மையம் மூன்று பகுதிகளில் எதிர்கொள்ளும் உடல்ரீதியான சவால்கள்: வெப்ப மேலாண்மை, இயந்திர அழுத்தம் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் அரிப்பு. இது வடிவமைப்பு மற்றும் உற்பத்தி செயல்முறைகள் இரண்டிலும் கூட்டுப் புதுமையைக் கோருகிறது.

1. வெப்ப மேலாண்மை மற்றும் பொருள் தேர்வு என்ஜின் பெட்டிகள் அல்லது பவர் பேட்டரி பேக்குகளுக்கு அருகில் அமைந்துள்ள பிசிபிஏக்கள் நீடித்த அதிக வெப்பநிலையைத் தாங்க வேண்டும். வெப்பச் செயலிழப்புகளைத் தணிக்க, வடிவமைப்பாளர்கள் அதிக Tg (கண்ணாடி மாற்ற வெப்பநிலை ≥ 170°C) FR-4 பொருட்கள் அல்லது பாலிமைடு கொண்ட அடி மூலக்கூறுகளுக்கு முன்னுரிமை அளித்து, வெப்பத்தின் கீழ் PCBயை மென்மையாக்குவதையும் சிதைப்பதையும் தடுக்கிறது. அதிக சக்தி கொண்ட கூறுகளுக்கு, மெட்டல் கோர் பிசிபிகள் (எம்சிபிசிபி) அல்லது வெப்பச் சிதறலுடன் இணைந்த வெப்ப வழிகள் வெப்பச் சிதறல் பாதைகளை மேம்படுத்த அறிமுகப்படுத்தப்படுகின்றன. கூடுதலாக, PECVD (பிளாஸ்மா-மேம்படுத்தப்பட்ட இரசாயன நீராவி டெபாசிஷன்) பிளாஸ்மா பூச்சுகள்—வெப்ப வெளிப்படைத்தன்மை கொண்டவை—வெப்பச் சிதறலைத் தடுக்காமல் மூலக்கூறு-நிலைப் பாதுகாப்பை வழங்குகின்றன, குறிப்பாக டொமைன் கன்ட்ரோலர்கள் போன்ற கச்சிதமான உயர்-சக்தி-அடர்த்தி பயன்பாடுகளுக்கு அவை பொருத்தமானவை.

2. இயந்திர அதிர்வு பாதுகாப்பு மற்றும் இணைப்பு வலுவூட்டல் சாலிடர் மூட்டு சோர்வு தோல்விக்கு அதிர்வு ஒரு முதன்மை காரணம். வடிவமைப்பு வழிகாட்டுதல்கள் DFM கொள்கைகளைப் பின்பற்றுகின்றன: மன அழுத்தம்-செறிவு மண்டலங்களில் பெரிய கனமான கூறுகளை வைப்பதைத் தவிர்க்கவும், மற்றும் சாலிடர் கூட்டு அழுத்தத்தைக் குறைக்க துளை வழியாக SMT க்கு முன்னுரிமை அளிக்கவும். அதிர்வுகளுக்கு ஆளாகக்கூடிய BGA தொகுப்புகளுக்கு, அண்டர்ஃபில் செயல்-சிப்பின் அடியில் உள்ள இடைவெளியை அழுத்தத்தை விநியோகிக்க பிசின் மூலம் நிரப்புதல்-செயல்படுத்தப்படுகிறது. இது தாக்க நம்பகத்தன்மையை பல ஆர்டர்கள் மூலம் மேம்படுத்தலாம். மேலும், IPC-9797A  போன்ற அழுத்த-பொருத்தம் தரநிலைகள் அதிர்வு சூழல்களின் கீழ் இணைப்பான் நம்பகத்தன்மைக்கான விவரக்குறிப்புகளை வழங்குகிறது.

3. இணக்கமான பூச்சு மற்றும் அரிப்பு பாதுகாப்பு ஈரப்பதம், உப்பு தெளிப்பு மற்றும் இரசாயன மாசுபடுத்திகள் PCBA க்கு நீண்ட கால அரிப்பு அச்சுறுத்தல்களை ஏற்படுத்துகின்றன. முறையான பூச்சுகளின் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பயன்பாடு நிலையான நடைமுறையாகும். இருப்பினும், சென்சார்கள் அல்லது உயர் அதிர்வெண் சமிக்ஞை இணைப்புகளுக்கு, பாரம்பரிய பூச்சுகள் சமிக்ஞை ஒருமைப்பாட்டை பாதிக்கலாம் அல்லது வெப்ப எதிர்ப்பை சேர்க்கலாம். இதுபோன்ற சந்தர்ப்பங்களில், நானோ தொழில்நுட்பம் சார்ந்த மூலக்கூறு-நிலை பூச்சுகள் (எ.கா., P2i இலிருந்து பிளாஸ்மா பூச்சுகள்) ஒரு சிறந்த தீர்வை வழங்குகின்றன, மின்மறுப்பு பண்புகளை மாற்றாமல் ஒடுக்க எதிர்ப்பு பாதுகாப்பை வழங்குகிறது. அதிக அடர்த்தி கொண்ட BGA பகுதிகளுக்கு, AXI (தானியங்கி எக்ஸ்ரே ஆய்வு)  சாலிடர் வய்டிங் விகிதங்களை (பொதுவாக <25% இருக்க வேண்டும்) கண்காணிக்க நம்பியிருக்கிறது.

பூஜ்ஜிய-குறைபாடு உற்பத்தி: க்ளோஸ்டு-லூப் 3டி எஸ்பிஐ முதல் எம்இஎஸ் ஃபுல் டிரேசபிலிட்டி

வாகன PCBA உற்பத்தியின் முக்கிய நோக்கம் "பூஜ்ஜிய குறைபாட்டை" அணுகுவதாகும். இந்த இலக்கு மிகவும் தானியங்கு ஆய்வு மற்றும் நிகழ் நேர செயல்முறை கட்டுப்பாடு மூலம் அடையப்படுகிறது.

முக்கியமான SMT கட்டத்தில்—சோல்டர் பேஸ்ட் பிரிண்டிங்—புள்ளிவிவரங்கள் 60%–70% குறைபாடுகள் அச்சிடும் விலகல்களிலிருந்து உருவாகின்றன என்பதைக் காட்டுகிறது. இதைத் தீர்க்க, முன்னணி தயாரிப்பு நிறுவனங்கள் 3D SPI (முப்பரிமாண சோல்டர் பேஸ்ட் இன்ஸ்பெக்ஷன்) அச்சுப்பொறியுடன் இணைக்கப்பட்ட க்ளோஸ்-லூப் பின்னூட்ட அமைப்புடன் இணைந்துள்ளன. SPI ஆனது சாலிடர் பேஸ்ட் அளவு அல்லது உயரத்தில் ஒரு போக்கு விலகலைக் கண்டறியும் போது, ​​கணினி தானாகவே கைமுறையான தலையீடு இல்லாமல் ஸ்கீகீ அழுத்தம் அல்லது ஸ்டென்சில் வெளியீட்டு வேகத்தை நன்றாக மாற்றுகிறது. இந்த பொறிமுறையானது முக்கியமான அளவுருக்களின் Cpk ஐ 1.67க்கு மேல் நிலையாக பராமரிக்கிறது. அடுத்த கட்டங்களில்:

• AOI (தானியங்கி ஒளியியல் ஆய்வு) உருவாக்கம் மற்றும் பிரிட்ஜிங் போன்ற பார்வைக் குறைபாடுகளைக் கைப்பற்றுகிறது.

• ஐசிடி (இன்-சர்க்யூட் டெஸ்டிங்) சார்ட்ஸ் மற்றும் ரெசிஸ்டன்ஸ் டாலரன்ஸ் போன்ற மின் குறைபாடுகளை விரைவாகத் திரையிட, ஆய்வு தொடர்புகளைப் பயன்படுத்துகிறது.

• FCT (செயல்பாட்டு சர்க்யூட் சோதனை) PCBA இன் செயல்பாட்டு ஒருமைப்பாட்டைச் சரிபார்க்க நிஜ உலக இயக்க நிலைமைகளை (எ.கா. 12V/24V சக்தி ஏற்ற இறக்கங்கள்) உருவகப்படுத்துகிறது.

முக்கியமாக, எண்ட்-டு-எண்ட் ட்ரேஸ்பிலிட்டி பேச்சுவார்த்தை அல்ல. IATF 16949 ஆல் கட்டாயப்படுத்தப்பட்டபடி, உற்பத்தி செயல்படுத்தல் அமைப்பு (MES) ஒவ்வொரு கூறுகளின் தொகுதி எண், வேலை வாய்ப்பு அளவுருக்கள், ரிஃப்ளோ டெம்பரேச்சர் சுயவிவரங்கள் மற்றும் X-ray படங்களையும் PCBA இன் இறுதி லேசர்-பொறிக்கப்பட்ட தனிப்பட்ட UID உடன் பிணைக்கிறது. துறையில் தோல்வி ஏற்பட்டால், முழு உற்பத்தி வரலாற்றையும் 60 வினாடிகளுக்குள் மீட்டெடுக்க முடியும், இது துல்லியமான கட்டுப்பாடு மற்றும் மூல காரண பகுப்பாய்வு ஆகியவற்றை செயல்படுத்துகிறது. "பழுதுபார்க்கும் உரிமை" ஒழுங்குமுறைகளை ஆதரிப்பதற்கு இந்த கண்டறியும் திறன் பெருகிய முறையில் முக்கியமானது.

பயன்பாட்டு அடுக்கு மற்றும் கணினி ஒருங்கிணைப்பு

ஆட்டோமோட்டிவ் PCBA பயன்பாடுகள் உடல் கட்டுப்பாடு மற்றும் பவர்டிரெய்ன் முதல் அறிவார்ந்த காக்பிட்கள் மற்றும் தன்னியக்க ஓட்டுநர் வரை பல டொமைன்களைக் கொண்டுள்ளது. ஒவ்வொரு காட்சியும் தனித்தனி முன்னுரிமைகளை விதிக்கிறது:

• உடல் டொமைன் (BCM, உடல் கட்டுப்பாட்டு தொகுதி): சமநிலை பாதுகாப்பு நடவடிக்கைகள் தேவைப்படும் செலவின உணர்திறனுடன் I/O கட்டுப்பாடு மற்றும் குறைந்த மின் நுகர்வு ஆகியவற்றை வலியுறுத்துகிறது.

• பவர்டிரெய்ன் மற்றும் பாதுகாப்பு டொமைன்கள் (ABS/ESP, ஆன்டி-லாக் பிரேக்கிங் சிஸ்டம்/எலக்ட்ரானிக் ஸ்டெபிலிட்டி புரோகிராம்): அதிக உயர் தரமான AEC-Q100 ICகள் மற்றும் வலுவூட்டப்பட்ட பணிநீக்க வடிவமைப்பு தேவை, மிக அதிக பதில் வேகம் மற்றும் தீவிர சூழல் சகிப்புத்தன்மை தேவை.

• இன்ஃபோடெயின்மென்ட் டொமைன்: அதிவேக சிக்னல் டிரான்ஸ்மிஷன் (எ.கா., HDMI, LVDS) மற்றும் மின்காந்த இணக்கத்தன்மை (EMC) ஆகியவற்றுக்கு முன்னுரிமை அளிக்கிறது, அடிக்கடி HDI (உயர் அடர்த்தி இன்டர்கனெக்ட்) அல்லது ரிஜிட்-ஃப்ளெக்ஸ் தொழில்நுட்பங்களை சிக்னல் ஒருமைப்பாட்டை மேம்படுத்துகிறது.

ஆட்டோமொபைல் பிசிபிஏஅதன் சாராம்சத்தில், நிர்ணயவாதத்தின் ஒரு அறிவியல். மூலத்தில் நம்பகமான மரபணுக்களை வடிகட்ட AEC-Q மற்றும் IATF 16949 மூலம் இது கடுமையான தரநிலைகளை நிறுவுகிறது; இது வெப்பம், அதிர்வு மற்றும் அரிப்பை இலக்காகக் கொண்ட சிறப்பு வடிவமைப்புகள் மற்றும் செயல்முறைகள் மூலம் கடுமையான சூழல்களுக்கு எதிராக வன்பொருளை நெகிழ்ச்சியுடன் வழங்குகிறது; மேலும் இது க்ளோஸ்-லூப் SPC, AOI/X-ray இன்ஸ்பெக்ஷன் மற்றும் MES டிரேசபிலிட்டி மூலம் வெகுஜன உற்பத்தியில் பூஜ்ஜிய-குறைபாடு செயல்முறை நிலைத்தன்மையை பூட்டுகிறது. வாகன E/E (எலக்ட்ரிகல்/எலக்ட்ரானிக்) கட்டமைப்புகள் மத்திய கணினி தளங்களை நோக்கி பரிணமிப்பதால், PCBA ஆனது அதிக கணினி அடர்த்திக்கு இடமளிப்பது மட்டுமல்லாமல், செயல்பாட்டு பாதுகாப்பு கட்டமைப்பிற்குள் (ISO 26262) பணிநீக்கம் மற்றும் தோல்வி கணிக்கக்கூடிய தன்மையை அடைய வேண்டும். இந்தத் துறையில் தொழில்நுட்ப கண்டுபிடிப்புகள் வாகனத் தொழிலை பாதுகாப்பான, அதிக அறிவார்ந்த மற்றும் அதிக நம்பகமான எல்லைகளை நோக்கி தொடர்ந்து செலுத்துகின்றன.