Summit participe au Forum sur la fiabilité de l'IPC 2017

Contexte de l’événement

Le comité directeur chargé de développer le forum était dirigé par Michael Carano, président du programme, et comprenait Don Dupriest, Michael Jawitz, Craig Hillman, Gary Ferrari, Jack Fisher, Denny Fritz et Sanjay Huprikar, vice-président des services aux membres de l'IPC. Mike Carano, vice-président de RPB Chemical Technologies, a servi de chef d’orchestre, d’hôte et de maître de cérémonie du forum. J’ai eu la chance d’être invité à participer et à prendre la parole lors de l'événement, et je me sens dans l’obligation de faire savoir à ceux qui n'ont pas pu y assister cette année à quel point ce forum continu représente une opportunité éducative inestimable pour notre industrie.

Le public

Le forum a été très bien fréquenté, avec un véritable «who's who" de la chaîne d'approvisionnement de notre secteur, y compris des fournisseurs de matières premières et d'équipements, des fabricants de circuits imprimés, des fabricants sous contrat et des OEM. Les sociétés représentées comprenaient : Amphenol, Atotech, Aurora Circuits, CTS, DfR Solutions, Dow Chemical, Dow Electronic Material, DuPont–RTP, Embraer S.A., Extreme Engineering Solutions, FTG Circuits, HDP User Group International, Holaday Circuits, Intrinsiq Materials, Inventec Performance Chemicals, IPC, KEMET Electronics, Lockheed Martin Space Systems, Lockheed Missiles and Fire Control, MacDermid Enthone, MEDEL, Minco, Motorola, Nexteer Automotive, Northrop Grumman, NSWC Crane, NTS, Orbital, Park Electrochemical, Penn State University, Precision Analytical Laboratory, Prismview, Raytheon, RBP Chemical Technology, Rockwell Collins, Rolls-Royce, SAIC, Summit Interconnect, The Right Approach Consulting, ThingWeaver Solutions, TTM Technologies, Ventec et ZESTRON.

Les thèmes

Le comité directeur a fait un travail remarquable en organisant un programme de sujets pertinents pour le thème du forum, à savoir la fabrication de produits haute performance, et en présentant des perspectives issues des esprits technologiques les plus brillants de notre industrie. Voici un bref résumé de la présentation de chaque intervenant.

Présentation principale : Ce qui fait de notre organisation un leader mondial

Phil Titterton, président de l'unité commerciale Aérospatiale & Défense/Spécialités chez TTM, a présenté des outils, des techniques et les leçons tirées sur ce qu'il faut pour être un fabricant de PCB réussi dans l'environnement mondial actuel. Phil a discuté de l’importance du DFM et de son impact sur la fiabilité ainsi que du besoin de partager les meilleures pratiques au sein de notre industrie. Son conseil de «laisser son ego à la porte" était particulièrement marquant, expliquant que les esprits collectifs, plutôt que les îlots isolés, sont essentiels pour résoudre des problèmes concrets et rationaliser les processus. Cela m'a vraiment parlé, alors que certaines entreprises pensent encore que la clé du succès est de protéger leurs secrets industriels. Il y a en réalité très peu de secrets ; la clé du succès est dans l'exécution !

Intégrer la fiabilité dès la conception

Gary Ferrari, directeur du support technique chez FTG, a présenté divers aspects affectant la fiabilité, tels que le développement du cycle de vie, les matériaux, la construction, les modes de défaillance et les effets des finitions de surface et des matériaux de remplissage de vias. Une de ses principales conclusions : la performance peut équivaloir à la fiabilité, mais la fiabilité équivaut toujours à la performance. Gary a exposé un processus en quatre étapes :

• Identifier les exigences de fiabilité
• Identifier l’environnement de vie
• Identifier les environnements de stockage
• Analyser et sélectionner les composants, matériaux, procédés et stratégies

Protocoles génériques pour la capture et le transfert des données de conception avec IPC-2581

Gary Carter, fondateur de ThingWeaver Solutions, a souligné l'importance de la collaboration dans le développement de produits entre toutes les parties prenantes. Il a expliqué les risques liés à l'utilisation exclusive des fichiers Gerber et la nécessité de recourir à un transfert de données intelligent pour améliorer la conception, la fabrication et l'assemblage des PCBs. Il a présenté des études de cas et la solution “Smart PCB Digital Factory” fondée sur IPC-2581B.

Utilisation fiable des composants passifs intégrés

Jimmy Baccam, concepteur électromécanique principal chez Lockheed Martin, a expliqué la nature et les avantages/inconvénients de la capacité planaraire intégrée. Il a aussi présenté les enseignements issus de la fabrication avec des diélectriques fins, les tests de stress thermique et de choc.

Impact de la fabrication sur la fiabilité – de la conception à la fabrication & rapport de fiabilité sur WRAP

Hardeep Heer, VP et CTO de FTG, a abordé les normes d'acceptabilité, les attentes du cycle de vie, les tests de fiabilité (IST, cycles thermiques) et les causes fréquentes de défaillances. Il a aussi décrit le processus WRAP (métallisation électrolytique continue) et une étude conjointe avec PWB Interconnect, dont les résultats seront présentés à l'IPC APEX EXPO 2018.

Exigences militaires pour la fiabilité

Dennis Fritz (IPC Hall of Famer) et Jeff Harms (NSWC) ont présenté un aperçu des normes militaires affectant la fiabilité produit, telles que SD-15 et MIL-STD-810. Ils ont décrit les méthodes de test utilisées pour évaluer la résistance environnementale des composants.

Conflit entre qualité et fiabilité

Dennis Fritz a analysé la synergie entre qualité et fiabilité. Définitions clés :

• Fiabilité : capacité à fonctionner comme prévu dans les conditions prévues pendant la durée prévue
• Qualité : capacité à produire le produit tel que spécifié par le client

Il a également évoqué les limites des méthodes d'évaluation traditionnelles et les défis posés par la miniaturisation, les cycles thermiques supplémentaires et les températures sans plomb.

Physique de la défaillance

Craig Hillman, Ph.D., de DfR Solutions, a exposé les travaux de l’IPC sur la simulation des défaillances. Il a évoqué l’intérêt croissant des OEMs et le manque de données fiables. Il a plaidé pour le développement de nouvelles normes adaptées à la technologie actuelle.

Vides dans les joints de soudure QFN

Dave Hillman, ingénieur chez Rockwell Collins, a analysé l’effet des vides sur la fiabilité des joints de soudure. Il a proposé des critères d'acceptabilité fondés sur les données de la NASA/DoD, soulignant que l'intégrité fonctionnelle des composants est aussi cruciale que la fiabilité des joints.

Travaux de consortium : comment les projets collaboratifs aident votre entreprise

Jack Fisher (HDPUG) a présenté plusieurs projets industriels collaboratifs : multiple laminations, interfaces optiques, et migration électrochimique. Plus de 50 entreprises participent à ces initiatives.

Réduction du risque de l'étain pur par SMT en étain-plomb

David Pinsky (Raytheon) a détaillé une étude round-robin sur les terminaisons en étain pur, à risque de croissance de moustaches d'étain. Quatre facteurs clés étudiés : type de boîtier, finition de carte, taille de pad, procédés de fabrication.

ENEPIG — Impact des finitions de surface et flux sans nettoyage

Bill Fox (Lockheed Martin) a présenté la fiabilité des petits joints soudés sur ENEPIG. Résultats : pas de formation notable d’intermétalliques PdSn4, bonne force de cisaillement, bonne endurance thermique. Il appelle à des discussions sur l’épaisseur d’or, masque de soudure et volume de soudure.

Il est temps d'améliorer les normes et mesures des composants

Joe Russeau (Precision Analytical Laboratory) a présenté les résultats d'une étude sur la propreté des composants. Phases étudiées : propreté des PCBs, composants, assemblages, et limites de fiabilité. Il recommande une discussion sectorielle sur les méthodes de mesure (R.O.S.E., chromatographie ionique).

Nouveau regard sur les tests

William Graver (NTS) a questionné le rôle des tests : mal nécessaire ou nécessité vitale ? Il a présenté des cas de défaillance catastrophique (séparation via-pad, séparation de placage) et recommandé des méthodes comme reflow x5, IST, cycle thermique CITC, tests sous vide -100°C.

Inspection : est-elle nécessaire ?

L’auteur a conclu l’événement en expliquant que l’inspection ne remplace pas les processus défaillants. Trois impacts sur le profit :

1. L’inspection est une réaction, sans valeur ajoutée
2. Elle ne corrige pas les causes profondes
3. Elle est inefficace

Il a cité une étude de Mikel J. Harry (Six Sigma) : 25% du chiffre d'affaires moyen est perdu en Coût de la Non Qualité. Améliorer les processus a un impact plus fort que d'augmenter les prix ou réduire les coûts des fournisseurs.

Conclusion

Ces événements sont essentiels pour notre industrie. Le Reliability Forum devrait devenir un rendez-vous annuel incontournable. Pour conclure, une citation de Sanjay Huprikar :

« Il y a une véritable urgence dans l’industrie électronique à mettre en œuvre des méthodologies pratiques pour améliorer la fiabilité. Le forum de cette année s’est concentré sur les processus et les matériaux pour une fiabilité à long terme, apportant des stratégies immédiatement applicables. »

par : Steve Williams – I-Connect007 – Revue du Forum sur la Fiabilité IPC 2017

The PCB Magazine • Juillet 2017