پاسخ مستقیم
آزمایش مونتاژ کارت مدار تأیید سیستماتیک است که PCB پر شده قبل از ارسال، الزامات الکتریکی، مکانیکی و عملکردی را برآورده می کند. قابل اعتمادترین رویکرد، بازرسی نوری خودکار (AOI)، تجزیه و تحلیل اشعه ایکس، تست درون مدار (ICT) و تست عملکردی را در یک پروتکل لایهای به جای تلقی کردن هر روشی به عنوان کافی، ترکیب میکند. تیمهای باکیفیت که تابلوها را برای آزمایشپذیری طراحی میکنند، فیکسچرها را در برابر مجموعههای خوب کالیبره میکنند و قابلیت ردیابی کامل جزء به واحد را حفظ میکنند، عیوب را زودتر تشخیص میدهند و خرابیهای فرار را بهطور چشمگیری کاهش میدهند.
طراحی برای آزمایش پذیری قبل از ارسال اولین مؤلفه
آزمایش پذیری یک فکر بعدی نیست که روی یک طرح تمام شده پیچ شود. زمانی که مهندسان تصمیم میگیرند که نقاط آزمایش کجا فرود میآیند، جمعیت اجزا چقدر متراکم میشود و آیا زنجیرههای اسکن مرزی (JTAG) ارزش تلاش بیشتر مسیریابی را دارند، شروع میشود. تابلوهایی که بدون نقاط تست قابل دسترسی طراحی شدهاند، تکنسینها را مجبور میکنند تا سرنخها یا ورودیهای اجزای کوچک را بررسی کنند، که باعث افزایش خطای اندازهگیری و خطر آسیب فیزیکی میشود.
یک قانون عملی از طبقه تولید: نقاط آزمایش را در سمت پایین برای دسترسی به کاوشگر پرواز یا بستر میخ قرار دهید، آنها را حداقل 2.54 میلی متر از هم قرار دهید تا با فاصله سنجاق ثابت معمولی مطابقت داشته باشند، و از پوشاندن آنها با پدهای حرارتی بزرگ یا قوطی های محافظ خودداری کنید. برای طرحهای با تراکم بالا که املاک و مستغلات کمیاب است، پدهای تست اختصاصی را روی لایههای داخلی در نظر بگیرید که از طریق راههای کور قابل دسترسی هستند - پرهزینه، اما ارزانتر از فراخوان میدانی.
اسکن مرزی برای بردهایی با دسترسی فیزیکی محدود سزاوار توجه ویژه است. هنگامی که پردازندهها، FPGAها و آیسیهای پیچیده دارای رابطهای JTAG هستند، مهندس آزمایش میتواند اتصالات و حتی دستگاهها را بدون کاوش در شبکههای جداگانه تأیید کند. هزینه اولیه پیچیدگی شماتیک اضافی و BOM جزء کمی بزرگتر است. این بازده در هنگام معرفی نمونه اولیه و در مرحله تولید به دست می آید، جایی که یک زنجیره JTAG می تواند صدها نقطه آزمایش فیزیکی را جایگزین کند. ساخت جعبه
بازرسی لایه ای: چرا AOI و X-Ray با هم کار می کنند
هیچ فناوری بازرسی به تنهایی هر نقصی را تشخیص نمی دهد. سیستم های AOI در تشخیص اجزای از دست رفته، قطبیت اشتباه، پل زدن لحیم کاری و لحیم کاری ناکافی در اتصالات قابل مشاهده عالی هستند. ماشینهای مدرن از دوربینهای چند زاویهای و الگوریتمهای یادگیری ماشینی برای طبقهبندی انواع نقص استفاده میکنند، اما اساساً سطح نوری باقی میمانند – آنها نمیتوانند آنچه را که در زیر اجزا یا داخل اتصالات لحیم کاری پنهان شده است ببینند.
این محدودیت نیاز به بازرسی اشعه ایکس را افزایش می دهد، به ویژه برای بسته های آرایه منطقه ای مانند BGA، CSP و QFN که اتصالات لحیم زیر بدنه دستگاه قرار دارند. اشعه ایکس حفرهها، فروپاشی ناکافی توپ، پل زدن و نقصهای سر در بالش را نشان میدهد که AOI کاملاً از قلم افتاده است. ترکیبی از هر دو روش، که اغلب به نام AOI و بازرسی اشعه ایکس در مونتاژ PCB نامیده میشود، یک شبکه تشخیص نقص کاملتر از هر یک به تنهایی ایجاد میکند.
در عمل، Omini AOI را پس از جریان مجدد برای بازخورد فوری در مورد فرآیند SMT قرار می دهد، سپس با اشعه ایکس انتخابی بر روی تخته های حاوی اتصالات لحیم پنهان دنبال می شود. دادههای AOI برای تنظیم پارامترهای بلادرنگ - ارتفاع چسب، فشار قرارگیری، نمایه جریان مجدد - به خط SMT باز میگردند، در حالی که نتایج اشعه ایکس خانوادههای اجزای خاصی را برای مطالعه فرآیند عمیقتر هدف قرار میدهند. این رویکرد حلقه بسته از تکرار عیب مشابه در کل تولید جلوگیری می کند.
تست درون مدار: کشف عیوب تولید در منبع
فناوری اطلاعات و ارتباطات علیرغم سرمایهگذاری سرمایهگذاری بر روی تجهیزات بستر، همچنان به عنوان نیروی کار برای تولید با حجم بالا باقی میماند. یک برنامه فناوری اطلاعات و ارتباطات که به خوبی طراحی شده است، مقادیر مؤلفه را تأیید میکند، باز بودن لحیم و شورت را بررسی میکند و تأیید میکند که دستگاههای پلاریزه به درستی جهتگیری شدهاند - همه اینها بدون اینکه برد را به طور کامل تغذیه کند. این نقصهای کلاسیک ساخت را برطرف میکند که ممکن است آزمایش عملکردی آن را از دست بدهد، زیرا برد هنوز میتواند با مقادیر اشتباه اجزا یا ترکهای لحیم پنهان کار کند.
چالش فناوری اطلاعات و ارتباطات، هزینه تعمیرات و زمان تحویل است. ساخت یک وسیله اختصاصی برای یک برد پیچیده ممکن است هفته ها طول بکشد و هزینه ها با شمارش پروب افزایش می یابد. برای اجراهای کم حجم یا نمونه اولیه، آزمایشکنندههای کاوشگر پرنده انعطافپذیری بدون فیکسچر را به قیمت زمان طولانیتر تست هر برد ارائه میکنند. تصمیم گیری بین تخته میخ و کاوشگر پرنده اغلب به حجم مورد انتظار، پیچیدگی تخته و میزان تغییر طراحی پیش بینی شده بستگی دارد.
پوشش تست یکی دیگر از موارد است. هیچ فناوری اطلاعات و ارتباطاتی روی بردهای متراکم مدرن 100% پوشش نمی دهد. برخی از گرهها از نظر فیزیکی غیرقابل دسترسی باقی میمانند و اجزای خاصی مانند جدا کردن خازنها در آرایههای موازی را نمیتوان بهصورت جداگانه اندازهگیری کرد. مهندسی تست هوشمند به جای دنبال کردن کمال که تولید را به تاخیر می اندازد، پوشش روی شبکه های حیاتی - ریل های قدرت، سیگنال های پرسرعت، مدارهای مرتبط با ایمنی را در اولویت قرار می دهد.
تست عملکردی: اعتبار سنجی اسمبلی به عنوان یک سیستم
تست عملکردی از تأیید سطح مؤلفه عقب مینشیند تا بپرسد آیا برد کاری را که برای انجام آن طراحی شده است انجام میدهد یا خیر. این نیاز به تجهیزات تست سفارشی، نرم افزار و اغلب بردهای بار تخصصی دارد که محیط برنامه نهایی را شبیه سازی می کنند. سرمایه گذاری قابل توجه است، اما تست عملکردی مشکلات یکپارچه سازی را پیدا می کند که از بازرسی در سطح مؤلفه فرار می کند: نقض زمان بندی، تخریب یکپارچگی سیگنال، اشکالات سیستم عامل و مشکلات عملکرد حرارتی.
یک مشکل رایج این است که تست عملکردی را بهعنوان یک ابزار اشکالزدایی به جای یک دروازه تولید در نظر بگیریم. هنگامی که تخته ها در آزمون عملکردی شکست می خورند، پاسخ باید تجزیه و تحلیل شکست ساختاری باشد، نه آزمایش مجدد تا زمانی که قبول شوند. رویکرد Omini شامل ایستگاههای اشکالزدایی تعیینشده است که در آن تکنسینها از امضای خرابی - نمایه مصرف انرژی، رفتار توالی راهاندازی، یا فعالیت اتوبوس ارتباطی - استفاده میکنند تا مشخص کنند که آیا علت اصلی نقص تولید، حاشیه طراحی یا مشکل تجهیزات آزمایشی است.
استرس محیطی در طول آزمایش عملکردی لایه دیگری از غربالگری قابلیت اطمینان را اضافه می کند. تختههای دویدن در دمای شدید، قدرت دوچرخهسواری سریع یا اعمال ارتعاش میتواند خستگی مفصل لحیم کاری و مرگ و میر نوزادان را قبل از رسیدن محصولات به مشتریان نشان دهد. مبادله زمان آزمایش و استفاده از تجهیزات است. هر محصولی این سطح از غربالگری را توجیه نمی کند، اما کاربردهای پزشکی، خودرویی و هوافضا معمولاً چنین است.
قابلیت ردیابی و داده برای بهبود مستمر
سیستمهای کیفیت مدرن بیش از رکوردهای قبولی/شکست نیاز دارند. قابلیت ردیابی کامل به این معنی است که هر برد مونتاژ شده را به قطعات خاص، دسته خمیر لحیم کاری، برنامه قرار دادن دستگاه، مشخصات جریان مجدد و نتایج آزمایشی که آن را تولید کرده است، پیوند دهید. هنگامی که یک خرابی میدان رخ می دهد، این داده ها همبستگی سریع را ممکن می کند - آیا همه بردهای خراب از یک حلقه جزء یکسان بودند؟ آیا آنها نمایه منطقه اجاق مجدد را به اشتراک گذاشتند؟ بدون قابلیت ردیابی، تجزیه و تحلیل شکست به حدس و گمان تبدیل می شود.
پیادهسازی قابلیت ردیابی با برچسبگذاری بارکد یا RFID در مرحله تخته خالی شروع میشود و در تمام مراحل فرآیند گسترش مییابد. فیدرهای مولفه در تجهیزات SMT باید از لات های تأیید شده بارگیری شوند و سوابق تغییر به طور خودکار ثبت شوند. تجهیزات تست باید نتایج را در پایگاه داده مرکزی با شماره سریال برد بنویسند، نه اینکه فقط لاگ های محلی را حفظ کنند که با تغییر کاربری دستگاه ناپدید می شوند.
داده های جمع آوری شده برای قابلیت ردیابی نیز باعث بهبود مستمر می شود. تجزیه و تحلیل پارتو انواع عیب توسط ماشین، با تغییر، توسط تامین کننده جزء، یا با تجدید نظر تابلو، الگوهای نامرئی را در سطح تک تخته نشان می دهد. یک افزایش در تخلیه BGA پس از تغییر خمیر لحیم کاری، که از طریق داده های اشعه ایکس و قابلیت ردیابی مرتبط تشخیص داده می شود، بازگشت به فرمول خمیر قبلی را قبل از تأثیر مشتری توجیه می کند.
کالیبراسیون، تابلوهای طلایی، و اعتبارسنجی برنامه آزمایشی
حتی بهترین تجهیزات تست دریفت می شوند. سایش پروب ها، تغییر نور دوربین، و آستانه اندازه گیری با دما تغییر می کند. کالیبراسیون منظم در برابر مجموعههای خوب شناخته شده - تختههای طلایی با ویژگیهای الکتریکی تأیید شده و وضعیت فیزیکی مستند - از عبور کاذب و خرابیهای کاذب که اثربخشی آزمایش را کاهش میدهند، جلوگیری میکند.
یک برنامه تخته طلایی باید شامل چندین سطح باشد: یک تخته طلایی اصلی که تحت شرایط کنترل شده ذخیره می شود و هرگز برای آزمایش تولید استفاده نمی شود. کار تخته های طلایی چرخه از طریق تأیید تجهیزات روزانه؛ و نمونه هایی را که عمداً با عیوب حاشیه ای بارگذاری شده اند محدود کنید تا تأیید شود که سیستم آزمایش به درستی رد می کند. این ساختار سه لایه قبل از اینکه بر تصمیمات تولید تأثیر بگذارد، رانش تجهیزات را جلب می کند.
اعتبار سنجی برنامه آزمایشی سزاوار دقت برابر است. هنگامی که یک محصول جدید وارد تولید می شود، مهندس آزمایش باید برنامه را در برابر تخته های طلایی، تابلوهای شناخته شده بد با نقص های خاص و یک نمونه آماری از تولید اولیه اجرا کند. فقط پس از اینکه برنامه تبعیض عبور/خرابی صحیح را نشان داد باید برای استفاده در تولید آزاد شود. نادیده گرفتن این اعتبار سنجی باعث می شود که تابلوهای حمل و نقل دارای نقص های شناسایی نشده باشند یا محصول خوب را به دلیل خطای تست از بین ببرند.
پیوندهای متقابل عملکردی به کیفیت تولید گسترده تر
آزمایش مونتاژ کارت مدار به صورت مجزا وجود ندارد. فرایند کیفیت و اعتماد که بر صلاحیت تامینکننده، بازرسی دریافتی مواد، و برنامههای ممیزی فرآیند حاکم است، پایهای را ایجاد میکند که اثربخشی آزمون بر آن استوار است. به طور مشابه، تصمیمات طراحی زودهنگام گرفته شده، آنچه را که آزمایش می تواند از نظر اقتصادی به دست آورد، محدود می کند. Rigid-Flex PCB DFM نکاتی قبل از تولید PCB نشان می دهد که چگونه انتخاب مواد و طراحی منطقه خمشی هم بر قابلیت اطمینان مکانیکی و هم بر روی چالش های عملی مربوط به تست های قابل دسترسی به بخش تاثیر می گذارد.
استراتژی منبع یابی مؤلفه نیز با آزمایش پذیری تداخل دارد. بحث استراتژی خطر BOM برای مونتاژ PCB کلید در دست درباره اعتبارسنجی و صلاحیت جایگزین زمانی مرتبط میشود که اجزای جایگزین با ویژگیهای الکتریکی متفاوت باید در برابر مشخصات اصلی آزمایش شوند. و برای طرحهای پرسرعت، PCB Stack-Up and Signal Signal Integrity for High-Speed Boards توضیح میدهد که چگونه انتخابهای ساخت لایه تأثیر میگذارند که آیا آزمایشهای کیفیت سیگنال در تست عملکردی عملکرد دنیای واقعی را نشان میدهند یا صرفاً شرایط آزمایشگاهی.
ایجاد فرهنگ آزمایشی که مشکلات را زودتر حل کند
زمانی که اپراتورها با پرچمهای قرمز بهعنوان مزاحمکننده برخورد میکنند، پیچیدهترین تجهیزات آزمایشی از کار میافتند. فرهنگ تست سالم به تکنسینها این قدرت را میدهد که در صورت تغییر روندها، خط را متوقف کنند، به مستندات کامل شکست بیش از سرعت پاداش میدهد، و در آموزشهایی سرمایهگذاری میکند که به کارکنان کمک میکند مصنوعات تجهیزات را از عیوب واقعی تشخیص دهند. این فرهنگ در اقدامات کوچک خود را نشان می دهد: اپراتور که متوجه تغییر ظریف نور AOI می شود و درخواست کالیبراسیون مجدد می کند. مهندسي كه يك ساعت اضافي را صرف تشخيص يك حالت خرابي حاشيهاي ميكند نه اينكه آن را مجدداً به عنوان پاس طبقهبندي كند.
Omini دریافته است که کمترین هزینه کلی کیفیت تنها از حداکثر کردن پوشش آزمایشی ناشی نمی شود، بلکه از همسویی استراتژی آزمایش با ریسک محصول، نیازهای مشتری و حجم تولید به دست می آید. یک دستگاه اینترنت اشیا مصرف کننده با عمر بازار شش ماهه به آزمایش متفاوتی نسبت به کنترل کننده ضربان ساز با خدمات ده ساله مورد انتظار نیاز دارد. این رشته به صراحت این مبادلات را ایجاد می کند، آنها را مستند می کند، و زمانی که شرایط محصول یا بازار تغییر می کند، آنها را بازبینی می کند.
استراتژی تست، مستندات زنده است، نه سندی که یکبار بایگانی شده و فراموش شده است. هر قطعه تولیدی دادههایی را اضافه میکند که باید ارزیابی ریسک را اصلاح کند، هر بازگشت میدانی چیزی در مورد شکافهای پوشش آزمایشی آموزش میدهد، و هر فناوری جزء جدید نیازمند روشهای بازرسی بهروز است. تیم هایی که تست را به عنوان یک مکالمه مستمر – بین طراحی، ساخت، کیفیت و مشتری – می سازند، محصولاتی را می سازند که اعتبار خود را به جای ادعای صرف، به دست آورند.