چرا بازده آزمون شما ۸۰ درصد است درحالی‌که بردها سالم هستند؟

چرا بازده آزمون شما ۸۰ درصد است درحالی‌که بردها سالم هستند؟

مشکل پینوگو

گزارش بازده صبح زود ۸۰٫۲ درصد را بررسی کرد. بیست درصد از تولید روزانه دقیقاً در یک عمل خاص شکست خورد— بررسی در مدار (آی‌سی‌تی)  ترمینال— و شکست‌ها پراکنده، نامنظم و به‌صورت عجیبی دوره‌ای بودند. ناظر کیفیت کاری را انجام داد که ناظران کیفیت معمولاً انجام می‌دهند: برد‌های ناموفق را در قرنطینه گرفت، سوابق شکست را استخراج کرد و جلسه‌ای برای بازبینی طراحی ترتیب داد. تیم مهندسی فکر می‌کرد مشکل اتصال کوتاه محدود، دسته‌ای از قطعات معیوب یا اشکالی در قالب‌بندی است. آن‌ها یک روز و نیم صرف تعقیب یک موجودیت غیرقابل‌مشاهده کردند.

اینجا دومین نکته جذاب است: وقتی تکنسین دقیقاً همان بیست درصد از برد‌ها را با همان فیکسچرِ قبلی دوباره آزمایش کرد، ۹۸ درصد از آن‌ها در تلاش دوم موفق شدند. برد‌ها سالم بودند. طراحی سالم بود. قطعات سالم بودند. مشکل در pOGO PIN -- یکی از پروب‌های فنری در بخش آزمون، در سوکتی تقریباً سی میلی‌متری از آن سوکتی که دچار نقص شده بود، که در واقع تماس بدی ایجاد کرده و دربارهٔ آن دروغ گفته بود.

این موضوع دربارهٔ اجزای آزمون : وقتی نقص می‌کنند، به‌صورت بلند صدا نمی‌افتند. به‌صورت خاموش می‌افتند، در همان جایی که کسی نگاه نمی‌کند — چون همه فرض می‌کنند دستگاهی که هر چیزی را اندازه می‌گیرد، خودش باید درست کار کند.

فیزیک یک فنر کوچک و یک نکتهٔ تیز

ا pOGO PIN  دستگاهی ظاهراً ساده است: یک پلانجر، یک بدنه، یک فنر و یک نکته که بر روی یک  عامل آزمون  در برد فشار می‌آورد. وقتی قطعه بسته می‌شود، هر پین بر روی «سفر اضافی» خود فشار می‌آورد و نکته در سطح عامل آزمون فرو می‌رود. کیفیت اتصال الکتریکی به این بستگی دارد که نکته دقیقاً آنچه را که بین آن و فولاد تمیز وجود دارد — اکسید، باقی‌ماندهٔ فلاکس، گرد و غبار یا لایهٔ طبیعی ایجادشده توسط هوای محیط — حذف کند. سفر اضافی  و نکته در سطح عامل آزمون فرو می‌رود. کیفیت اتصال الکتریکی به این بستگی دارد که نکته دقیقاً آنچه را که بین آن و فولاد تمیز وجود دارد — اکسید، باقی‌ماندهٔ فلاکس، گرد و غبار یا لایهٔ طبیعی ایجادشده توسط هوای محیط — حذف کند. پوشش نهایی اُس‌پی .

مشخصات الکتریکی بسیار دقیق است. یک پین پوگوی سالم و متعادل، مقاومت تماسی در حد ده‌ها میلی‌اهم دارد — معمولاً بین ۱۰ تا ۵۰ میلی‌اهم. اما در صورت کاهش کیفیت تماس — مثلاً به دلیل سایش، خستگی فنر یا آلودگی سطح — مقاومت ممکن است به چندین میلی‌اهم افزایش یابد یا به‌صورت نامنظم نوسان کند. قطعه‌ای که در ابتدا با دقت ۱۰ میلی‌اهم برای هر تماس تنظیم شده، در نهایت ممکن است به ۳۰۰ میلی‌اهم برسد و این تغییر بدون اندازه‌گیری قابل تشخیص نیست.

اکنون این مقدار را در تعداد تماس‌های موجود در یک برنامهٔ آزمون معمولی ضرب کنید برنامهٔ آزمون . یک برد با ۲۰۰ نقطهٔ آزمون، به معنای وجود ۲۰۰ تماس فنری همزمان است که هر کدام با سایش، آلودگی و خستگی مبارزه می‌کند. خرابی تنها یک پین می‌تواند کل آزمون را ناموفق کند — و اگر آن پین در مداری قرار داشته باشد که چیزی ظریف را اندازه‌گیری می‌کند، خرابی ممکن است دقیقاً شبیه عیب در برد به نظر برسد.

دلیل خرابی تماس

شکستن پین‌های پوگو تقریباً هرگز طوفانی نیست. این فرآیندی کند و تدریجی از تخریب‌های جزئی است:

سایش ایده‌ای . این مفهوم به عامل تماس اشاره دارد—مانند یک تاج، نیزه یا طرح مجسمه‌ای که فشار را متمرکز کرده و لایه‌های سطحی را نفوذ می‌کند. هر بار فرود، کمی از آن را ساییده و خراب می‌کند. نوکی که با اندازهٔ ۰٫۴ میلی‌متر شروع می‌شود، در پایان عمرش گرد، براق و ناتوان از نفوذ به هر ماده‌ای می‌شود. تأمین‌کنندگان پین‌ها را برای هزاران یا میلیون‌ها چرخه طراحی می‌کنند، اما این ارزیابی‌ها بر اساس بورد‌های تمیز، حرکت مناسب فراتر از حد (اوورترول)، و نگهداری منظم فرض می‌شوند. اما در شرایط واقعی، عمر عملیاتی معمولاً تنها بخشی از عدد اعلام‌شده است—پینی که برای یک میلیون بار ورود ارزیابی شده، در شرایط تولیدی مشکل‌دار معمولاً پیش از رسیدن به ۲۰۰۰۰۰ بار نیازمند تعویض است.

آلودگی . تغییرات در رسوب‌ها از لحیم‌کاری، گرد و غبار از کف تولید، روغن‌ها از دست‌زدن، و ذرات لحیم از فرآیندهای مجاور همه روی ایده انباشته می‌شوند. هر رسوب مقاومت تماس را افزایش می‌دهد. به همین دلیل، فیکسچرهای خط تولید با جریان بالا و بدون نیاز به پاک‌سازی سریع‌تر از فیکسچرهای مربوط به برد‌های کاملاً پاک‌شده خراب می‌شوند — زیرا پین‌ها در هر چرخه به‌طور واقعی باقی‌مانده‌ها را جذب می‌کنند.

خستگی بهاره . بهاره موتور پین است و حساس‌ترین قطعه در برابر سوءاستفاده است. عبور از حد مجاز سفر اضافی — فشردگی اضافی پس از اولین تماس — باعث خستگی بهاره و کاهش نیرویی می‌شود که می‌تواند وارد عمل شود. پینی با نیروی ناکافی نمی‌تواند لایه‌های سطحی را نادیده بگیرد، بنابراین مقاومت تماس افزایش می‌یابد. فیکسچرهایی که با ضربه بسته می‌شوند نه با حرکت آرام، یا برد‌هایی که کمی بالاتر از جایگاه صحیح قرار می‌گیرند، به‌صورت ناشناس بهاره‌ها را از بین می‌برند.

ناهماهنگی . پین باید درون نقطه آزمون  منطقه‌ای — معمولاً یک پد به اندازهٔ ۰٫۸ تا ۱٫۲ میلی‌متر. جابجایی حتی ۰٫۱ میلی‌متری در ثبت فیکسچر، سایش پین ابزار یا انبساط برد می‌تواند نوک نشانگر را به لبهٔ پد ببرد، جایی که سطح تماس بسیار کوچک و مقاومت ناپایدار است. نشانگر ممکن است روی ماسک لحیم‌کاری و نه روی مس قرار گیرد — که همیشه به‌عنوان مدار باز تشخیص داده می‌شود.

پیچش برد فیکسچر فرض می‌کند برد تخت است. اگر بردی حتی به مقدار کسری از یک میلی‌متر تغییر شکل دهد، برخی از جهت‌های تست را از روی پین‌ها بلند کرده و در عین حال برخی دیگر را بیش‌ازحد فشرده می‌کند. شبکه‌های تحت تأثیر به‌صورت مدار باز یا اتصال کوتاه بررسی می‌شوند. بردی با توزیع نامتعادل مس — نوعی که پس از فرآیند رفلو کمی پیچ می‌شود — می‌تواند الگویی پایدار از خرابی‌ها ایجاد کند که شبیه خطای طراحی به نظر می‌رسد.

چرا تست مجدد موفقیت‌آمیز است

بخش ناامیدکنندهٔ خرابی پین‌های پوگو این است که بازآزمایی دوباره آن‌ها را «تعمیر» می‌کند. دقیقاً همان بردها در بار دوم موفق می‌شوند و این واقعیت همهٔ افراد را متقاعد می‌سازد که مشکل موقتی بوده است — یک اختلال، یک مسئلهٔ رفع‌شدنی، شاید حتی عملکرد اپراتور. سیستم فیزیکی و کاملاً معمولی است:

-هدف اولیهٔ طراحی پین این است که بتواند به‌صورت مکانیکی لایهٔ اکسید یا آلودگی را نفوذ یا جابه‌جا کند که در اولین تماس نتوانسته بود آن را بشکند. برخورد دوم روی فلز تازهٔ آشکارشده انجام می‌شود. ارتباط بهبود می‌یابد.

-عمل قرار دادن و محکم کردن برد برای دومین بار می‌تواند آن را به‌روش‌های متفاوتی در جایش ثابت کند و این تغییر می‌تواند باعث شود پین‌های مختلفی در تماس قرار گیرند و فشار واردشده بر آن‌ها نیز متفاوت باشد.

-پینی که در حالت حداقلی بوده — مثلاً آلوده، یا فنر آن فرسوده — ممکن است در هر چرخه رفتاری متفاوت از خود نشان دهد و گاهی عبور دهد و گاهی دچار قطع‌شدن شود.

قیمت موفقیت‌آمیز بودن آزمون مجدد واقعاً نشانه‌ای تشخیصی است: هنگامی که درصد بالایی از برد‌های ناکام به آزمون مجدد ارجاع داده می‌شوند، اولین چیزی که باید مشکوک شد، قطعه است، نه خود برد. قیمت بالای موفقیت‌آمیز بودن آزمون مجدد، نشانه‌ای هشداردهنده برای نگرانی‌های تماسی است، نه تأییدی بر این که همه چیز عالی است.

حقیقتی از هزینه‌های شکست‌های نادرست

هزینهٔ یک شکست نادرست تنها زمان آزمون مجدد نیست. بلکه تجهیزات عدم اطمینانی است که اطراف آن را احاطه کرده است:

ذخیره‌سازی جداشده هر برد ناکام در محلی تحت نظارت قرار می‌گیرد تا «مشکل» بررسی شود. در خط تولید با حجم بالا، این یعنی هزاران برد در هر ساعت که منتظر یک مشکل غیرواقعی می‌مانند.

زمان مهندسی هدررفته. بازبینی‌های طراحی، بررسی‌های شماتیک و ارزیابی اجزا همگی روی برد‌هایی صرف می‌شوند که هرگز معیوب نبوده‌اند. مشکل واقعی—مثل یک پین ساییده‌شده—در تمام این بررسی‌ها نامرئی است.

بازکاری هدررفته. بردهایی که نتوانند استانداردها را برآورده کنند، علامت‌گذاری شده و مجدداً پردازش می‌شوند (معمولاً یک آزمون مجدد ساده که با موفقیت انجام می‌شود) هزینه و لکه‌ای از بازپردازش را به همراه دارند، بدون اینکه از مزایای آن بهره‌مند شوند. درصدی از بردها به دلیل خرابی‌های نادرست، بدون دلیل لازم دور ریخته یا تعمیر می‌شوند و هر بار لمس کردن، تهدیدی واقعی برای یک برد عالی محسوب می‌شود.

داده‌های بازگشتی مشوّش. اگر قطعه به‌تدریج دچار فرسایش شود، مقدار بازگشت هفته به هفته کاهش می‌یابد و هیچ‌کس نمی‌تواند دلیل آن را روشن کند. تیم تولید شروع به «تعمیر» فرآیند می‌کند — تنظیم پروفیل‌ها، تغییر خمیر لحیم، تغییر موقعیت‌یابی — تا برای مشکلی جبران کند که کاملاً درون خودِ قطعه آزمون وجود دارد.

چگونه آن را پیش از اینکه هفته‌ای زمان ببرد، شناسایی کنیم؟

خوشبختانه: مشکلات پین‌های پوگو مکانیکی هستند و مشکلات مکانیکی قابل پیشگیری‌اند. کنترل خودکار تکراری است و مؤثر عمل می‌کند:

مقاومت تماس را ردیابی کنید، نه صرفاً موفق یا ناموفق بودن.  برنامه‌ای برای بررسی که مقاومت هر شبکه را ثبت می‌کند — یا حداقل شبکه‌هایی را نشان می‌دهد که مقاومت آن‌ها از آستانه‌ای فراتر رفته است — تخریب پنهان را به روندی قابل مشاهده تبدیل می‌کند. وقتی همان شبکه در طول یک هفته تولید، مقاومت تماس رو به افزایش دارد، این جِیگ به شما اطلاع می‌دهد که پیش از اینکه شروع به رد کردن بردها کند، نیاز به تعمیر دارد.

از یک برد طلایی استفاده کنید.  یک برد مطمئن و شناخته‌شده را نگهداری کنید که ارزیابی و مستندسازی شده است و آن را در ابتدای هر تغییر با جِیگ اجرا کنید. اگر برد طلایی شروع به خرابی کند — یا با حاشیه‌های بسیار تنگ قبول شود — این جِیگ به‌طور قطع مشکوک است. این تنها روش، تمام خرابی‌های پُگو پینی را که تاکنون دیده‌ام، روزها قبل از اینکه روی نرخ بازده تأثیر بگذارد، شناسایی می‌کرد.

سوزن‌ها را بر اساس زمان‌بندی منظم، نه بر اساس خرابی نگهداری کنید.  ایده‌های منظم در بازه‌ی زمانی مشخصی — این بازه به نرخ جریان و وضعیت تمیزی برد شما بستگی دارد، اما معمولاً هر ۱۰۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰ سیکل نقطه‌ی آغازین مناسبی برای خطوط پرظرفیت است. پین‌ها را پیش از فرسودگی‌شان تعویض کنید، نه پس از آن. یک پین با عمر طراحی‌شده‌ی یک میلیون سیکل که به دلیل رعایت زمان‌بندی در ۱۵۰۰۰۰ سیکل تعویض شود، فقط هزینه‌ی چند دلار دارد. اما پینی که در ۱۸۰۰۰۰ سیکل از کار بیفتد، باعث توقف یک روزه‌ی تولید می‌شود.

نقاط تست را طوری طراحی کنید که قابل بررسی با ابزار تست باشند. یک نقطه‌ی تست که یک ویا بدون روکش، یک پد زیر قطعه یا یک پد با روکش OSP باشد، نقطه‌ای است که با ابزار تست مقاومت می‌کند. پدهای تست اختصاصی با سطحی مناسب برای تماس مکرر — و با ابعادی متناسب با نوع پین مورد استفاده — عمر پین را افزایش داده و مقاومت تماس را بهبود می‌بخشد. این انتخابی در حوزه‌ی طراحی برای تست (DFT) است که در مرحله‌ی طراحی انجام می‌شود و قابلیت اطمینان فیکسچر را در طول عمر محصول تضمین می‌کند.

نرخ تست مجدد را بررسی کنید.  اگر نرخ قبولی آزمون مجدد شما بالا باشد — یعنی بیش از چند درصد برد‌های ناموفق — آن را به‌جای یک معما، به‌عنوان هشداری برای دقت در مورد فیکسچر در نظر بگیرید. نسبت «بردهایی که در آزمون اولیه دچار خرابی شده‌اند و برای آزمون مجدد ارسال شده‌اند» به «بردهایی که در هر دو آزمون ناموفق بوده‌اند» یکی از مؤثرترین نشانه‌های اولیهٔ تخریب تماس در کل فرآیند آزمون است.

فیکسچر جزو فرآیند است

حقیقت ناخوشایند این است که یک فیکسچر آزمون یک مجموعهٔ مکانیکی در حال استفاده است، نه ابزاری برای حقیقت مطلق. این فیکسچر فنرهایی دارد، نوک‌هایی دارد و سطوح تماسی دارد که طبق زمان‌بندی‌ای که هیچ‌کس آن را یادداشت نکرده است، ضعیف می‌شوند. وقتی تولید کاهش می‌یابد اما برد‌ها سالم هستند، جزء مورد نظر نقطهٔ آغاز بررسی است — نه نقطهٔ پایانی.

۲۰ درصد برد‌هایی که صبح آن روز ناموفق بودند؟ از خط عبور کردند، قبول شدند و تحویل داده شدند. شکست واقعی هرگز در برد‌ها نبود. بلکه در یک نوک تستِ استفاده‌شدهٔ تنها، در فاصلهٔ ۳۰ میلی‌متری از جایی قرار داشت که هیچ‌کس به آن نگاه نکرده بود، و به‌صورت بی‌صدا دروغی را به سازنده‌ای می‌گفت که انتظار می‌رفت راستی را بگوید.