ปัจจุบันชิ้นส่วนแบบ QFN และ BGA ระยะพิชช์ละเอียดถูกใช้เป็นมาตรฐานบนชุดประกอบอุปกรณ์เฝ้าติดตามทางการแพทย์แล้ว ไม่ว่าจะเป็นจอมอนิเตอร์ผู้ป่วย เครื่องวัดออกซิเจนในเลือดแบบติดปลายนิ้ว ตัวควบคุมปั๊มสารน้ำ และส่วนหน้าของระบบถ่ายภาพเพื่อการวินิจฉัย ล้วนพึ่งพาชิ้นส่วนเหล่านี้ทั้งสิ้น การทำรีเวิร์กนั้นหลีกเลี่ยงไม่ได้ในบางครั้ง: จากการแจ้งข้อผิดพลาดหลังการรีโฟลว์โดย AOI การที่ชิ้นงานหลุดรอดจากการทดสอบด้วยซ็อกเก็ต หรือการสืบสวนชิ้นงานที่ถูกส่งกลับมาจากภาคสนาม อย่างไรก็ตาม การทำรีเวิร์กบนแพ็กเกจที่มีระยะพิชช์ 0.4 มม. หรือ 0.5 มม. ไม่ใช่กระบวนการเก็บงานเล็กน้อยตามปกติ แต่เป็นเหตุการณ์ทางความร้อนและทางกลที่ถูกควบคุม ซึ่งต้องถูกจำกัดขอบเขต ตรวจสอบ และบันทึกเอกสารด้วยความเข้มงวดในระดับเดียวกับกระบวนการประกอบดั้งเดิม — หรืออาจมากกว่านั้น เมื่อพิจารณาถึงความคาดหวังด้านความเชื่อถือได้ที่มีต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางการแพทย์ประเภทเฝ้าติดตาม
โปรไฟล์ความเสี่ยงทางวิศวกรรมของการซ่อมแซมระยะพิทช์ละเอียด
ความเสี่ยงในการทำงานแก้ไขซ้ำไม่ได้เพิ่มขึ้นตามสัดส่วนเชิงเส้นเมื่อมีการลดระยะพิทช์ แต่จะทบต้นเพิ่มขึ้น กลไกความล้มเหลวสามประการสมควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษ
การยกแท่นและความเสียหายต่อพื้นดิน
แพ็คเกจ QFN อาศัยแผ่นเปิดโล่งและแผ่นรอบนอกที่มีมวลทองแดงจำกัดในระยะพิชช์ที่ละเอียด การหลอมประสานซ้ำแบบเฉพาะจุดทำให้ความเสี่ยงเพิ่มขึ้นของ:
การยกแผ่นรอง— การแยกตัวของแผ่นทองแดงออกจากลามิเนต ซึ่งมักเกิดจากระยะเวลาการคงอยู่ที่อุณหภูมิสูงสุดนานเกินไป หรือจากความเค้นทางกลระหว่างการถอดชิ้นส่วน
การเกิดหลุมอุกกาบาตบนพื้นดิน- รอยแตกร้าวใต้ผิวบริเวณแผ่นรอง ที่ไม่สามารถตรวจพบได้ด้วยการตรวจสอบด้วยสายตา แต่สามารถระบุได้ด้วยเอกซเรย์ หรือในรูปของการเปิดวงจรเป็นครั้งคราวระหว่างการทดสอบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิภายหลัง
ความเสียหายของหน้ากากบัดกรีที่ขอบรอบแผ่นรองจากการสัมผัสลมร้อนซ้ำ ๆ ซึ่งอาจทำให้ลักษณะของทองแดงที่อยู่ติดกันซึ่งไม่ได้ถูกออกแบบมาสำหรับการรับภาระความร้อนนั้นถูกเปิดเผยออกมา
ที่ระยะพิทช์ 0.4 มม. ช่วงเผื่อระหว่างการรีโฟลว์ที่เพียงพอสำหรับการปลดรอยเชื่อมกับการเกิดความเสียหายต่อแผ่นลายวงจรด้านล่างนั้นค่อนข้างแคบ และช่วงเผื่อนี้จะยิ่งแคบลงไปอีกในแต่ละรอบการซ่อมแซมซ้ำที่ตำแหน่งเดิม
ความเสียหายจากความร้อนต่อชิ้นส่วนที่อยู่ติดกัน
การซ่อมแซมแบบระยะพิชช์ละเอียดมักใช้สถานีซ่อมแซมเฉพาะจุดด้วยลมร้อนหรืออินฟราเรด โดยมีหัวฉีดที่มีขนาดสอดคล้องกับแพ็กเกจเป้าหมาย ความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องคือการแพร่กระจายความร้อนไปยังชิ้นส่วนข้างเคียง:
คอมโพเนนต์แบบพาสซีฟ (ขนาด 0201/01005 ซึ่งพบได้ทั่วไปบนบอร์ดของอุปกรณ์มอนิเตอร์) ที่วางอยู่ใกล้บริเวณที่ทำการซ่อมแซม อาจเผชิญกับอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกับการรีโฟลว์ ทั้งที่ไม่ได้เป็นเป้าหมายหลัก
แพ็กเกจ BGA หรือ QFN ที่อยู่ติดกันซึ่งได้รับการบัดกรีไปแล้วอาจเกิดการหลอมประสานซ้ำบางส่วน ส่งผลให้เกิดการเคลื่อนตัวโดยที่ไม่มีการเปียกเต็มที่ ซึ่งเป็นโหมดความบกพร่องที่มักถูกมองข้ามได้ง่าย หากการตรวจสอบหลังการซ่อมแซมจำกัดเฉพาะคอมโพเนนต์ที่ซ่อม แทนที่จะครอบคลุมไปถึงตำแหน่งใกล้เคียงด้วย
ชิ้นส่วนที่ไวต่อความร้อนซึ่งอยู่ใกล้บริเวณซ่อม รวมถึงคอนเนกเตอร์และสวิตช์ จำเป็นต้องมีการปกปิดป้องกัน ซึ่งไม่จำเป็นต้องทำในระหว่างกระบวนการรีโฟลว์ SMT ดั้งเดิม เนื่องจากกระบวนการนั้นเป็นไปตามโปรไฟล์เตาอบที่ควบคุมได้ แทนที่จะเป็นจุดร้อนเฉพาะที่จากความร้อนสูงเฉียบพลัน
ความเหนื่อยล้าสะสมจากการทำงานแก้ไขซ้ำหลายรอบ
แต่ละรอบของการทำงานแก้ไขจะทำให้ลามิเนตและโครงสร้างทองแดงโดยรอบได้รับผลกระทบจากความร้อน ไม่ว่าจะดำเนินการแก้ไขได้อย่างถูกต้องหรือไม่ก็ตาม ผลกระทบสะสมประกอบด้วย:
การอ่อนตัวลงอย่างต่อเนื่องของปลอกรูทะลุชั้นและโครงสร้างวิอาที่อยู่ใกล้บริเวณงานซ่อม
การเสื่อมสภาพของเรซินลามิเนตเมื่อมีการขึ้นอุณหภูมิสูงกว่าจุดเปลี่ยนแก้วในแต่ละครั้ง ซึ่งเป็นปัจจัยที่ต้องพิจารณาเป็นพิเศษสำหรับบอร์ดที่บางกว่า หรือบอร์ดที่มีจำนวนชั้นมากกว่า ซึ่งใช้ในอุปกรณ์มอนิเตอร์ขนาดกะทัดรัด
ระยะขอบความเชื่อมั่นในความน่าเชื่อถือของจุดประสานที่ลดลง แม้ในกรณีที่งานซ่อมบัดกรีผ่านการตรวจสอบแล้วก็ตาม เนื่องจากสมมติฐานด้านความน่าเชื่อถือของจุดประสานโดยทั่วไปจะตั้งอยู่บนจำนวนครั้งของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่จำกัดตลอดอายุการใช้งานของบอร์ด มากกว่าการเปิดให้มีจำนวนครั้งของการซ่อมบัดกรีโดยไม่จำกัด
นี่คือเหตุผลพื้นฐานสำหรับการจำกัดจำนวนครั้งของการทำงานแก้ไข: ความเสี่ยงที่ควบคุมอยู่นั้นเป็นแบบสะสมมากกว่าจะจำกัดอยู่เพียงเหตุการณ์ใดเหตุการณ์หนึ่ง ไม่ว่าจะมีการตรวจสอบเหตุการณ์นั้นอย่างสะอาดหมดจดเพียงใดก็ตาม
ลำดับการตรวจสอบที่ครอบคลุมแต่ละเหตุการณ์การทำงานแก้ไข
การทำรีเวิร์กต้องไม่ดำเนินการในลักษณะ “ถอดออก แทนที่ ปิดงาน” บนแผงวงจรประเภท Class 3 หรือแผงวงจรสำหรับอุปกรณ์การแพทย์ การทำรีเวิร์กจำเป็นต้องมีการตรวจสอบก่อนและหลังการทำรีเวิร์ก โดยถือว่าบริเวณที่ทำรีเวิร์ก — รวมถึงบริเวณใกล้เคียงโดยรอบ — เป็นจุดต้องสงสัยจนกว่าจะพิสูจน์ได้ว่าไม่เป็นปัญหา
การตรวจสอบก่อนการปรับปรุง
การตรวจสอบด้วยเอกซเรย์ของตำแหน่งเป้าหมายก่อนการถอดชิ้นส่วน เพื่ออธิบายลักษณะสภาพข้อต่อที่มีอยู่ในปัจจุบันและกำหนดค่าพื้นฐานไว้สำหรับเปรียบเทียบกับผลลัพธ์หลังการซ่อมปรับปรุง
การตรวจสอบ AOI แบบสามมิติของบริเวณรอบ ๆ ส่วนประกอบโดยบันทึกสภาพชิ้นส่วนข้างเคียงตามที่ได้รับมา เพื่อให้การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในภายหลังสามารถระบุสาเหตุได้อย่างถูกต้อง แทนที่จะสันนิษฐานว่าเป็นสภาพที่มีอยู่เดิม
การตรวจสอบหลังการปรับปรุง
การตรวจสอบซ้ำด้วยเอกซเรย์แบบออฟไลน์ประเมินเปอร์เซ็นต์การถ่ายปัสสาวะที่ต่ำกว่าแผ่นระบายความร้อน BGA/QFN(ใช้ความสามารถในการมองมุมเอียงเพื่อตรวจสอบการเชื่อมต่อของลูกบัดกรีที่มองไม่เห็นจากมุมมองด้านบน), การลัดวงจรของบัดกรีหรือบัดกรีไม่เพียงพอที่ขาโดยรอบ และหลักฐานของแผ่นรองยกตัวหรือการแยกตัวของแลนด์
การตรวจสอบแบบปิดลูปด้วย 3D AOIของชิ้นส่วนที่ผ่านการซ่อมแซมและพื้นที่รอบข้างของมัน — ไม่ใช่เฉพาะชิ้นส่วนที่ผ่านการซ่อมแซมเพียงลำพัง — เพื่อใช้ตรวจจับความร้อนรบกวนที่เกิดกับชิ้นส่วนข้างเคียง
ทดสอบทางไฟฟ้าซ้ำซึ่งในกรณีที่มีการทดสอบในระดับบอร์ดอยู่แล้ว จะใช้เพื่อยืนยันว่าไม่มีการถดถอยด้านการทำงานที่การตรวจสอบด้วยสายตาหรือเอกซเรย์เพียงอย่างเดียวไม่สามารถตรวจพบได้
จะถือว่าการทำงานแก้ไขเสร็จสมบูรณ์ก็ต่อเมื่อการตรวจสอบหลังการแก้ไขยืนยันแล้วว่า ข้อต่อที่ได้รับการแก้ไขเป็นไปตามเกณฑ์การยอมรับ และไม่มีข้อบกพร่องใหม่เกิดขึ้นในส่วนอื่นอันเป็นผลมาจากความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานแก้ไข
ข้อจำกัดจำนวนครั้งในการทำงานแก้ไขใหม่และข้อกำหนดด้านเอกสาร
IPC J-STD-001 ระดับคลาส 3 — ซึ่งเป็นระดับการจัดประเภทที่มักใช้สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความน่าเชื่อถือสูง รวมถึงอุปกรณ์ทางการแพทย์ — ไม่ถือว่าการทำรีเวิร์ก (rework) เป็นสิ่งที่ทำได้โดยไม่จำกัดชั้นประถมศึกษาปีที่ 3ชุดประกอบเหล่านี้ถูกออกแบบมาสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการประสิทธิภาพการทำงานอย่างต่อเนื่องและไม่อาจยอมให้เกิดการหยุดชะงักได้ และนี่คือเหตุผลพื้นฐานที่ต้องมีการควบคุมประวัติการทำงานซ่อมแก้ไขอย่างเข้มงวดมากขึ้น ไม่ใช่เพียงแค่เทคนิคการซ่อมแก้ไขเท่านั้น
ข้อกำหนดด้านเอกสารเชิงปฏิบัติที่เกิดจากการจำแนกประเภทนี้ ได้แก่:
การติดตามจำนวนการทำงานแก้ไขซ้ำต่อไซต์ผูกอยู่กับหมายเลขซีเรียลของบอร์ดและตัวระบุการออกแบบอ้างอิงของคอมโพเนนต์ แทนที่จะเป็นแฟล็กแบบรวมเพียงตัวเดียวว่า "บอร์ดผ่านการแก้ไข: ใช่/ไม่ใช่"
ประวัติการแก้ไขจะถูกเก็บรักษาไว้ผ่านMES อัจฉริยะพร้อมการติดตามย้อนกลับด้วย UIDเพื่อให้บันทึกการแก้ไขบอร์ด ได้แก่ จำนวนครั้ง พื้นที่ที่ได้รับผลกระทบ และผลการตรวจสอบก่อนและหลัง ยังคงสามารถเรียกดูได้ด้วยหมายเลขซีเรียล แทนที่จะต้องรวบรวมใหม่จากเอกสารกระดาษ
จำนวนครั้งในการทำงานแก้ไขสูงสุดที่กำหนดต่อไซต์ซึ่งเกินกว่านั้นแล้วไซต์จะถูกจัดให้อยู่ในสถานะไม่ต้องแก้ไข/ทิ้งทำลาย แทนที่จะถูกแก้ไขซ้ำไปเรื่อย ๆ จนกว่าจะผ่าน
การบันทึกสาเหตุรากเหง้าของข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นตั้งแต่ต้นไม่ใช่เพียงแค่การแก้ไขที่นำมาใช้เท่านั้น เนื่องจากการทำงานแก้ไขซ้ำ ๆ ที่ตำแหน่งเดิมโดยไม่จัดการกับสาเหตุที่ต้นทาง — ช่องเปิดของสเตนซิล ปริมาณของเนื้อครีมบัดกรี การเยื้องตำแหน่งวาง — จะยังคงก่อให้เกิดเหตุการณ์การทำงานแก้ไขต่อไป แทนที่จะขจัดปัญหาที่แท้จริงที่อยู่เบื้องหลัง
ความเกี่ยวข้องของเอกสารงานแก้ไขกับระบบคุณภาพของลูกค้า
สำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์การแพทย์ประเภทเฝ้าติดตาม (monitoring-class) บันทึกการทำงานแก้ไขไม่ได้เป็นเพียงเอกสารภายในกระบวนการผลิตเท่านั้น แต่ยังถูกนำไปใช้โดยตรงในแฟ้มประวัติการออกแบบของผู้ผลิต (Design History File) และภาระหน้าที่ด้านบันทึกแม่แบบอุปกรณ์ (Device Master Record) ของผู้ผลิตเองอีกด้วย บันทึกที่ระบุหมายเลขประจำเครื่อง ตำแหน่งที่ได้รับผลกระทบ ข้อบกพร่องที่ตรวจพบ วิธีการตรวจสอบที่ใช้ และผลการตัดสินขั้นสุดท้าย ช่วยสนับสนุน:
การตรวจสอบย้อนกลับที่หน่วยงานกำกับดูแลร้องขอประวัติการผลิตของหน่วยหรือล็อตเฉพาะ
การสืบสวนหาสาเหตุรากฐานเมื่อการส่งคืนจากภาคสนามมีความสัมพันธ์กับประวัติการทำงานแก้ไขที่มีการบันทึกไว้
การตรวจสอบคุณภาพซัพพลายเออร์ซึ่งฝ่ายคุณภาพของผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม (OEM) ต้องการหลักฐานว่าการทำงานแก้ไขถูกควบคุมและตรวจสอบแล้ว ไม่ใช่เพียงแค่ดำเนินการเท่านั้น
พาร์ทเนอร์ EMS ที่สามารถจัดทำบันทึกนี้ได้ตามต้องการ โดยเชื่อมโยงกับ UID และข้อมูล MES แทนที่จะถูกสร้างขึ้นย้อนหลัง ช่วยลดภาระการตรวจสอบของ OEM เองลงได้อย่างมาก ซึ่งเป็นปัจจัยสร้างความแตกต่างที่มีนัยสำคัญสำหรับโครงการอุปกรณ์การแพทย์แบบ HMLV ที่ขนาดล็อตมีขนาดเล็กพอที่ประวัติรายหน่วยจะมีความสำคัญอย่างแท้จริง
สำหรับองค์กรที่กำลัง评估ความสามารถในการทำรีเวิร์กและแนวทางการจัดทำเอกสารในกระบวนการรับรอง EMS สำหรับโครงการอุปกรณ์ติดตามทางการแพทย์ PCBCart สามารถอธิบายให้ทราบได้อย่างละเอียดว่าความเสี่ยงในการทำรีเวิร์กบนแอสเซมบลี Class 3 แบบฟายน์พิตช์ถูกควบคุมและบันทึกไว้อย่างไร ส่งรายละเอียดบอร์ดของคุณเพื่อขอรับการตรวจสอบความสามารถในการทำรีเวิร์ก
แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•การตรวจสอบ DFM ของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ฟรีและรายการตรวจสอบสำหรับการประกอบ PCB
•รายการตรวจสอบ DFM สำหรับ PCBA อุตสาหกรรม: กฎการออกแบบ 38 ข้อที่ช่วยลดอัตราการทำงานซ้ำ
•โปรโตคอลการควบคุม ESD ในการประกอบ PCBA สำหรับบอร์ดเซ็นเซอร์ทางการแพทย์ที่มีความไวสูง
