Testowanie montażu płytek w małej objętości

Już kilka razy zamówiłem wykonanie i montaż małych partii PCB (~ 100). Za każdym razem fabryka montażów pytała mnie, czy chcę przeprowadzić testy na tablicach. Ponieważ nie jestem profesjonalistą, nie wiedziałem, co z tym zrobić, więc sam je przetestowałem, kiedy je odzyskałem ... znajdując niedopuszczalny odsetek (> 10 ~ 20%) problemów z lutowaniem. Chociaż moje tablice były dość skomplikowane (+100 elementów), nie zaprojektowałem na nich żadnych procedur testowych ani nawet nie wiem, jak to zrobić. Zastanawiam się więc, jakie są typowe możliwości testowania w przypadku takiej produkcji o niskim nakładzie i jakie testy można zlecić fabryce bez przesadzania? Czy to zwykle kosztuje? Mówię o testowaniu zmontowanej płytki, a nie samej płytki drukowanej. Z góry dziękuję.

pcb-design pcb-assembly production-testing

— Guillermo Prandi
źródło

Żadna ilość testów nie „naprawi” procesu montażu, który jest tak zasadniczo wadliwy, że wytwarza 10-20% złych zespołów. Nawet jeśli płyta przejdzie test wizualny lub funkcjonalny w danym momencie, prawdopodobnie będzie miała problemy z długoterminową niezawodnością. Naprawdę musisz znaleźć lepszy dom montażowy.

— Dave Tweed

Najprostsza odpowiedź: poproś ich, aby zacytowali na testy „krótkie i otwarte” i zobacz, co mówią. Wyłapią one praktycznie wszystkie wady lutowania, które są Twoim dużym problemem. Mogą poprosić o pola testowe na płycie lub informacje, które możesz podać. Zapytaj ich, co musisz zrobić z istniejącą tablicą, aby była testowalna.

— Brian Drummond,

Dzięki chłopaki. To prawda, muszę znaleźć nowy dom zgromadzeń. Jednak za każdym razem były inne. Myślałem, że takie błędy są normalne! Błędy wynikały z niewystarczającej ilości ciepła (nietopionego lutu) w częściach płyt. Były lutowane rozpływem cyny i ołowiu, więc nie wiem, jak mogliby tak skończyć. Obwiniam siebie za to, że nie umiem prawidłowo rozmieścić komponentów, aby zapewnić równomierny rozkład ciepła (jest to gęsta deska), ale myślę, że to także ich wina. Płyta ma jakieś podziały 0,4 mm, których nie mogłem się pozbyć.

— Guillermo Prandi

To jest nienormalne. W rzeczywistości zlecenie im przetestowania i ręcznego naprawienia tego, co znajdą, może maskować ich kiepski montaż, a TY będziesz miał wiele awarii w terenie. Może twój projekt jest częściowo winny, ale naprawdę znalazłbym inny dom montażowy. Powinni byli być w stanie zobaczyć złe lutowanie poprzez kontrolę wzrokową!

— Spehro Pefhany

Odpowiedzi:

Pracuję dla takiej firmy, ale głównie jestem w fazie rozwoju, więc mam pewne spostrzeżenia, ale prawdopodobnie są ludzie, którzy wiedzą znacznie więcej:

Jeśli chodzi o testowanie, stosujemy różne podejścia. Zasadniczo zaczynamy od AOI (automatyczna kontrola optyczna). Jest to dość tanie i ujawnia wiele błędów przed podjęciem jakichkolwiek dalszych kroków, które wymagają zasilania płyty.

Następnym krokiem jest sprawdzenie połączeń elektrycznych. Robimy to na kilka różnych sposobów, zwykle zależy to od ilości dostępnych punktów testowych i od tego, czy plansza została zaprojektowana do testowania (tak, zwykle nikt nie dba o to wcześniej). Metody, których najczęściej używamy to:

Flying Probe (w zasadzie zautomatyzowany sposób kontaktowania pinów i sprawdzania, czy rezystancja spełnia oczekiwane wartości). Jest to również stosunkowo tanie, ponieważ programy można tworzyć z list internetowych, które muszą być określone przez klienta.
Skanowanie granicy: Latająca sonda może głównie stykać się z punktami testowymi lub większymi punktami, takimi jak rezystory, ... jeśli nie ma dostępnego punktu do dotknięcia jej na płytce drukowanej, latająca sonda nie ma zastosowania. Aby przetestować połączenia między IC, polegamy głównie na testach skanowania granic, jeśli kontroler je obsługuje. Ale mają też swoje ograniczenia. Ponadto programy można „pisać” automatycznie, ale należy je dostosować.
Testy w obwodzie: jest to prawdopodobnie najobszerniejsza metoda testowa, jaką stosujemy (a także najdroższa). Zasadniczo budujemy adapter, który będzie obsługiwał test DUT i styka się z różnymi punktami testowymi. Korzystanie ze zintegrowanych technik skanowania granic i stymulowanie sygnałów cyfrowych i analogowych jest możliwe niemal w każdym trybie testowania. Np. Można również uruchomić płytę do jakiegoś bootloadera i wykonać testy dostępne w bootloaderze, przetestować połączenia Ethernet, przetestować połączenia USB, ... Nie trzeba mówić, że to kosztuje.

Jestem pewien, że istnieje jeszcze więcej możliwości testowania, ale pokrywają one dość dobrze wymagania naszych klientów. Mimo to 100% testowanie nie jest możliwe.

— Tom L.
źródło

Dziękuję, Tom, za odpowiedź. Moje następne pytanie brzmi: co się stanie, jeśli testy się nie powiodą? Na przykład (jak w moim przypadku) 136-stykowe złącze 0,4 mm nie jest całkowicie lutowane? Czy fab zajmuje się naprawami? Powiedzmy, że inne testy zawiodły ... czy po prostu odrzuciłyby tablice? W moim przypadku płytka ma dość drogie komponenty ... wolałabym mimo to zdobyć tablice i zobaczyć, co mogę zrobić z błędami. Wszelkie uwagi na ten temat będą mile widziane.

— Guillermo Prandi,

Znowu zależy to od naszego klienta: jeśli testy zakończą się niepowodzeniem i będziemy mieć pewną wiedzę na temat urządzenia (np. Schematy), spróbujemy go naprawić (szczególnie, jeśli jest to po prostu coś takiego jak nielutowany komponent lub zły lut lub może jakiś przesunięty element) . Jeśli nie mamy tej wiedzy, zwykle dostarczamy ją klientowi, ale obciążymy ją pewną kwotą, nawet jeśli testy się nie powiodą (jeśli klient również nie da nam szansy na naprawę). Podczas produkcji generowany jest dziennik z wyszczególnionymi wykrytymi błędami, więc w przypadku, gdy klient wyprodukuje tę samą lub podobną część, błędów tych można uniknąć

— Tom L.

z góry. Jest to szczególnie przydatne do wykrywania problemów podczas lutowania lub umieszczania elementów. Zwykle nie odrzucamy żadnych płyt z komponentami, ponieważ wiele razy klient będzie próbował je naprawić. Oczywiście, jeśli istnieje naprawdę poważny problem, postaramy się go naprawić na miejscu. 0,4 mm brzmi jak raczej niewielka wysokość, nie wiem, czy ten błąd mógł zostać wykryty przez AOI lub FP, zwłaszcza, że jest to złącze (myślę, że AOI widziałby co najmniej kilka).

— Tom L.

Ale znowu zwykle rozmawiamy z naszym klientem również przed rozpoczęciem produkcji, ponieważ działy lutowania i rozmieszczania zwykle starają się wyeliminować większość błędów przed pierwszą produkcją, a zatem przyjrzeć się bliżej dostarczonym materiałom. --- Limit komentarzy DAMN.

— Tom L.

Krótko mówiąc: zwykle rozmawiamy z naszymi klientami przed produkcją i znajdujemy porozumienie :-).

— Tom L.

Jest kilka rzeczy do rozważenia ...

Koszt testowania

Początkowy koszt urządzeń testowych.
Możliwe zmiany PCB, aby to ułatwić.
Koszt testu (zazwyczaj największy wpływ ma koszt osoby wykonującej test)

Na to wszystko mają wpływ testy. W takim przypadku po montażu występują wady produkcyjne, wówczas potrzebne będą testy funkcjonalne.

Do wyboru jest testowanie ręczne, w pełni zautomatyzowane lub połączenie obu.

Ręczne testowanie jest droższe w czasie, ale zwykle tanie w początkowych kosztach (liczniki i worek drutów)

W pełni zautomatyzowane jest kosztowne w stosunku do początkowych kosztów, ale zwykle tanie w produkcji (urządzenia testowe łączące się ze zautomatyzowanym sprzętem testowym + pisanie programów testowych).

W skrajnych przypadkach czas testu ręcznego może wynosić 8 godzin, czas testu automatycznego może wynosić 10 minut

Przy produkcji setek rocznie zwykły ręczny osprzęt może zaoszczędzić ogromną ilość czasu. Myślę, że mam 30 przewodów do ręcznego podłączenia. Wymień to na złącze wtykowe, a uzyskasz szybszy czas testu, a ręka śrubokręta się nie zużyje. Może to sprawić, że testowanie będzie nieprzyjemne dla osoby testującej. (100 x 30 przewodów x 2 sekundy na przewód = 100 minut)

Jeśli testujesz cyfrowo, to podłączenie do układu buforowego za pomocą diod LED w urządzeniu testowym ułatwia wizualne porównania.

Dla sygnałów analogowych (dowolne napięcie, prąd lub przebieg) sprawdzam przy 2 wartościach wejściowych, chyba że istnieje powód dla 3 lub więcej wartości.

To, jak daleko zajdziesz do szczegółowych testów, zależy od tego, co jest najważniejsze. Wyjście musi wynosić +/- 0,001 V, a następnie przetestować za pomocą miernika. Jeśli wynosi +/- 0,1 V, a przy dużej głośności możesz użyć komparatorów.

Często testuję szeroko i zgrubnie i udoskonalam testy, gdy są krytyczne i kiedy nie zostaną wykryte awarie. Oczywiście, jeśli obwód jest krytyczny w jakimś dworku, spędzasz więcej czasu, upewniając się, że funkcjonuje zgodnie z wymaganiami.

Pamiętaj również, że niektóre złącza szybko się zużywają. Poszukaj 10 000 złączy cyklicznych do sprzętu testowego, a nie 500 lub 1000 złączy cyklicznych zastosowanych w produkcie, jeśli są one kompatybilne. Jeśli możesz użyć tylko niskocyklowych złączy, dodaj to do kosztu testu.

— Łyżka
źródło