Hvorfor viser din testudbytte 80 %, når kredsløbskortene er i orden?

Hvorfor viser din testudbytte 80 %, når kredsløbskortene er i orden?

Pogo-pin-problemet

Rapporten om udbyttet fra tidlig morgen viste 80,2 %. Tyve procent af dagens produktion havde faktisk fejlet ved præcis samme handling – den ICT (in-circuit-undersøgelse)  terminal – og fejlene var spredt, inkonsekvente og irriterende periodiske. Kvalitetssupervisoren gjorde, hvad kvalitetssupervisorer gør: isolerede de manglende kredsløbskort, hentede fejlloggene og arrangerede en designgennemgang. Ingeniørteamet mistænkte en kortslutning, en dårlig komponentparti eller et formateringsproblem. De brugte en dag og en halv på at jagte et spøgelse.

Her er den anden 'hook': da teknikeren genkørte præcis de samme 20 % af kredsløbskortene med præcis samme fastspændingsanordning, bestod 98 % af dem testen anden gang. Kredsløbskortene fungerede. Designet fungerede. Komponenterne fungerede. Problemet var en pogo Pin -- én af fjederbelastede sonder i undersøgelseskomponenten, i en stikkontakt cirka 30 millimeter fra den, der ikke fungerede korrekt, og som faktisk havde skabt en dårlig kontakt og 'lyver' om det.

Det er sådan med undersøgelseskomponenter : når de svigter, gør de det ikke hørbart. De svigter stille, på det ene sted, hvor ingen ser efter – fordi alle antager, at maskinen, der måler noget, selvfølgelig må fungere korrekt.

Fysikken bag en lille fjeder og et skarpt spids

Apogo Pin  er en forvirrende simpel enhed: en trykpind, et rør, en fjeder og en spids, der presser mod en  testfaktor  på kredsløbet. Når komponenten lukker, presser hver kontaktpin ind i sin overkørsel  og spidsen trænger ind i testfaktorens overflade. Kvaliteten af den elektriske kontakt afhænger af, at spidsen rent faktisk kommer i direkte kontakt med ren stålflade – oxid, fluxrester, støv eller den naturlige film, der efterlades af en OSP-afslutning .

Den elektriske specifikation er hård. En sund og afbalanceret pogo-pin-kontakt har modstand i tiere milliohm – 10 til 50 milliohm er almindeligt. En begrænset kontakt – idéen slidt, fjeder træt, overflade forurenet – kan flygte op på flere milliohm eller svinge uforudsigeligt. En komponent, der oprindeligt var perfekt kalibreret til 10 milliohm pr. kontakt, bliver en anden enhed ved 300 milliohm, og forskellen er usynlig, medmindre man måler den.

Gang nu det med antallet af kontakter i et almindeligt testprogram . Et kredsløbskort med 200 testpunkter betyder 200 samtidige fjederbelastede kontakter, hvor hver enkelt kæmper sin egen kamp mod slid, forurening og træthed. Svigt af én enkelt pin kan annullere hele testen – og hvis den pågældende pin befinder sig i en kreds, der måler noget subtilt, kan svigten ligne en defekt plade præcis ligeså meget.

Hvorfor kontakten forringes

Fejl på pogo-pinde er sjældent dramatisk. Det er en langsom opbygning af små ødelæggelser:

Idéslid . Begrebet henviser til kontaktfaktoren – en krone, en spids eller en skulpturform, der koncentrerer tryk for at gennembore overfladefilm. Hver kontakt sliber den lidt ned. Spidsen, der starter med en størrelse på 0,4 mm, afslutter sin levetid afrundet, poleret og ude af stand til at gennembore noget som helst. Leverandører angiver pinnes levetid til flere tusinde eller millioner cyklusser, men disse værdier forudsætter rene printplader, korrekt overførsel (over-travel) og regelmæssig vedligeholdelse. Den faktiske levetid i praksis udgør ofte kun en brøkdel af den angivne værdi – en pind med en angivet levetid på 1 million indsatser kræver typisk udskiftning før 200.000 indsatser i produktionsforhold.

Forurening . Ændringsaflejring fra lodning, støv fra produktionsgulvet, olier fra håndtering og lodrester fra omkringliggende processer opbygges alle på kontaktpinnen. Hver aflejring øger kontaktmodstanden. Derfor går fiksturer på høj-flux-, 'no-clean'-produktionslinjer ned hurtigere end fiksturer på fuldstændigt rengjorte kredsløbskort – kontaktpindene optager faktisk rester ved hver cyklus.

Forårsudmattelse . Fjederen er kontaktpindens motor, og den er den komponent, der er mest udsat for misbrug. At overskride den angivne overkørsel – den ekstra kompression ud over første kontakt – medfører fjederudmattelse og reducerer den kraft, den kan udøve. En pind med utilstrækkelig kraft kan ikke gennembryde overfladefilmene, så kontaktmodstanden stiger. Fiksturer, der slås i stedet for lukkes forsigtigt, eller kredsløbskort, der sidder lidt for højt, nedbryder fjederne stille og roligt.

Fejljustering kontaktpinden skal lande inden for prøvepunktet  område – typisk en pad på 0,8 til 1,2 mm i størrelse. En afvigelse på blot 0,1 mm ved fastgørelse af printpladen i testfixturen, slitage af værktøjsstifter eller udvidelse af printpladen kan placere kontaktpunktet på kanten af padden, hvor kontaktarealet er minimalt og modstanden ustabil. Kontaktpunktet kan endda lande på loddemasken i stedet for kobber – hvilket altid registreres som en åben kreds.

Printpladekrøbning fixturen antager, at printpladen er flad. En printplade, der er deformet med endda en brøkdel af en millimeter, løfter nogle testkontakter fra deres stifter, mens andre bliver overkomprimeret. De påvirkede net registreres som åbne eller kortsluttede. Ved en printplade med ujævn kobberfordeling – den type, der krøber lidt efter lodning – kan fixturen give en konsekvent fejlmodel, der ligner en layoutfejl.

Hvorfor genafprøvningen lykkes

Det frustrerende ved fejl på pogo-pinde er, at genafprøvning "reparerer" dem. Præcis de samme printplader består afprøvningen anden gang, og denne kendsgerning overbeviser alle om, at problemet var midlertidigt – en fejl, et løst problem, måske operatøren. Systemet er fysisk og helt almindeligt:

– Det første mål med pindesignet kan mekanisk gennembore eller forskyde oxid-/forureningsslaget, som det ikke formåede at gøre første gang. Anden kontakt lander på det nylig afslørede metal. Forbindelsen forbedres.

– At placere og spænde printpladen anden gang kan få den til at sidde på forskellige måder, hvilket ændrer, hvilke pinde der er i kontakt, og med hvilken trykkraft.

– En pind, der er marginal – forurenet, udmattet fjeder – kan opføre sig anderledes fra cyklus til cyklus og dermed bestå afprøvningen skiftende og fejle periodisk.

Prisen for genprøvning ved godkendelse er faktisk en diagnostisk indikation: Når en høj procentdel af fejlbehæftede printplader bliver genprøvet, er det første, man bør mistænke, komponenterne – ikke printpladerne. En høj pris for genprøvning ved godkendelse er et rødt flag for bekymringer om fejlrapportering – ikke et tegn på, at alt er i orden.

Hvad falske fejl egentlig koster

Prisen for en falsk fejl er ikke kun tiden til genprøvning. Den omfatter også usikkerhedens udstyr, som den medfører:

Kværet lager hver fejlbehæftet printplade står i en holdposition, mens "problemet" undersøges. På en produktionslinje med høj kapacitet er det tusindvis af printplader per time, der venter på en spøgelse.

Forbrugt ingeniørtid. Designgennemgang, skematiske kontrol og komponentevaluering investeres alle i printplader, der aldrig har været defekte. Det reelle problem – en slidt kontaktstift – er usynligt for alle disse undersøgelser.

Spildt omformning. Plader, der ikke leverer tilstrækkelig ydelse, bliver markeret og skal "genarbejdes" (typisk en simpel genafprøvning, der lykkes), hvilket medfører omkostninger og stigma uden nogen fordele. En vis procentdel af plader med forkerte fejlrapporter bliver unødigt kasseret eller repareret, og hver enkelt justering udgør en reel risiko for fejl på en ellers fremragende plade.

Forvrænget returdata. Hvis komponenten forringes langsomt, falder returværdien ugentligt, og ingen kan forklare hvorfor. Produktionsholdet begynder at "reparere" proceduren – justere profiler, skifte pasta, ændre positionering – for at kompensere for et problem, der udelukkende ligger i selve testkomponenten.

Hvordan man registrerer det, inden det koster en uge

Lykkeligt nok: pogo-pin-problemer er mekaniske, og mekaniske problemer kan undgås. Selvkontrollen er triviel, og den virker:

Mål kontaktmodstanden, ikke kun godkendt/ikke-godkendt.  Et undersøgelsesprogram, der registrerer modstanden pr. net – eller i det mindste markerer nets, hvis modstand faktisk er steget over en tærskel – omdanner en skjult forringelse til en tydelig tendens. Når samme net viser stigende kontaktmodstand i løbet af en uges produktion, fortæller fastgørelsen dig, at den kræver løsning, inden den begynder at fejle printkort.

Brug et guldprintkort.  Opbevar et kendt godkendt printkort, som er testet og dokumenteret, og kør det med fastgørelsen ved starten af hver ændring. Hvis det guldprintkort begynder at fejle – eller kun består testen med yderst dårlige marginer – er komponenten nødvendigvis mistænkt. Denne enkelte fremgangsmåde ville sikkert have opdaget alle pogo-pindfejl, jeg nogensinde har set, dage før de påvirkede udbyttet.

Vedligehold pindene efter en fast tidsplan, ikke kun ved fejl.  Pænt planlagte ideer på et defineret tidspunkt – intervallet afhænger af din produktion og brættets rengøring, men hver 10.000 til 20.000 cyklusser er en almindelig udgangsfaktor for højkapacitetslinjer. Udskift kontaktpinde, inden de er slidt, ikke efterfølgende. En kontaktstift, der er beregnet til én million cyklusser, men som udskiftes ved 150.000 cyklusser, fordi det er planlagt, koster få dollars. En kontaktstift, der fejler ved 180.000 cyklusser, koster en hel dag produktionsstop.

Design testpunkter, så de kan prøves med en probe. Et testpunkt, der er en åben via, en pad under en komponent eller en pad med en OSP-overflade, er et testpunkt, der gør det svært for proberne. Dedikerede probe-pads med en overflade, der er egnet til gentagen kontakt – og dimensioneret til den anvendte kontaktstift – forlænger kontaktstifternes levetid og understøtter lav kontaktmodstand. Dette er en design-for-test (DFT)-beslutning, der træffes ved layoutfasen, og den sikrer fastholdt fixturepålidelighed i hele produktets levetid.

Se omkostningerne ved genprøvning.  Hvis din genprøvningsgodkendelsesrate er høj – over et par procent af de fejlende printkort – skal du behandle det som en advarsel om fastgørelsesanlægget, ikke som et mysterium. Forholdet mellem "stoppede med at fungere ved den første test og blev sendt til genprøvning" og "fejlede ved begge" er blot én af de mest effektive meget tidlige indikationer på kontaktforringelse i hele testprocessen.

Fastgørelsesanlægget tilhører processen

Den ubehagelige sandhed er, at et testfastgørelsesanlæg er en brugt mekanisk samling, ikke et værktøj til absolut sandhed. Det har fjedre, spidser og kontaktflader, der svækkes efter en tidsplan, som ingen har skrevet ned. Når produktionen falder, og printkortene er i orden, er komponenten det første sted at kigge – ikke det sidste.

De 20 % printkort, der fejlede den tidlige morgen? De gennemløb linjen igen, bestod testen og blev leveret. Den faktiske fejl lå aldrig i printkortene. Den lå i én enkelt brugt prøvepind, 30 millimeter fra hvor nogen overhovedet så, og lyvede stille til en producent, der forventedes at fortælle sandheden.