Af hverju deyja ítarlega prófuð IC-þættir innan vikna á staðsetningu viðskiptavinar?

Af hverju deyja ítarlega prófuð IC-þættir innan vikna á staðsetningu viðskiptavinar?

Hugleiki villa sem enginn skoðaði

Hér er símamál sem hver framleiðandi rafrænna tækja óskaði að forðast. Notandi tilkynnir að borðin þín – þau sem fóru í gegnum allar prófunir ávallt gagnlega prófun  100%, þau sem voru send til viðskiptavinar með hreinum inspektionarskýrsla  og staðfestingu um jafngildi – falla úr notkun á framleiðslugólfinu. Á fyrsta degi. Á 40. degi. Villa komu upp á ýmsum einingum, með mismunandi raðnúmerum, án venjulegs framleiðslukóða. Fyrsta reyndin er að láta ábyrgðina falla á notandann. Önnur viðbrögðin eru að láta ábyrgðina falla á IC-aðila. Bæði hafa þið eytt sex vikum og 40.000 dollurum á villaanalýsu til að finna út hvað raunverulega gerðist.

T iC-hluturinn sem mistókst var rafrænt heilbrigður þegar hann yfirgaf línu þína. Hann brotnaði síðar. Nokkuð á milli prófunarsókkans þíns og tækis viðskiptavinarins var villa þegar sett í silíkóninn – ósýnileg, undir marki allra prófana sem þú gerðir, og stökkvandi.

Þetta er raunin um hugleika brot þessi grein fjallar um hvernig það gerist, af hverju prófunin þín getur ekki uppgötvað það og hvaða munur er á framleiðendum sem senda út nokkrar slíkar einingar á ári og þeim sem senda engar.

Hleðslusvik: Vikin sem ekki er vik fyrr en hún verður

Hleðslusvik  er heitið á hluta, nútíma afbrotni í hálfleiðandi kerfi. Það er í gráum svæðinu á milli „fullkomlega virkra“ og „algerlega dauðra“. Hard break down er einfaldur: frávísunarexíð fer í gegnum, tækið hættir að vinna og prófuna þín uppgötvar það strax. Hleðslusvik er annað. Verndarlögin – venjulega gáttexíð – myndar veikt svæði. Rásinni lekkur í litlum magni um það. Tækið heldur áfram að vinna, oft í vikur eða mánuði. Síðan, undir samansafnaðri spennu venjulegrar notkunar, gefur veikta staðurinn upp. Lekkurinn verður stuttur. ÍC-tækið hættir að vinna. Og það hættir að vinna á vettvangi neytandans, aldrei hjá þér.

Hinn óþægilegi breytistikill er að mjúk villa er venjulega fyrirhöndin – sett inn í framleiðslu eða uppsetningu eða vökvað af atburði sem valdi ekki augljósri skemmd. Markaðsorðið er til staðar villa , og algengasta upprunavatn þess er rafstöðusprenging.

Saga rafstöðusprenginganna: Skemmd sem próf geta ekki séð

Hér er óþægilega staðreyndin um ESD  í PCB sameining : atburðir sem valda faliðri skemmd eru venjulega of litlir til að sjá og of hratt til að taka áfram. Sérfræðingur tekur í borð án handbanda. Skál með IC-hlutum glíður yfir óöruggan verkborð. Vél til að taka og setja framkallar rafstöðufræðilegt hlaðan. Hver og einn þessara atburða getur valdið sprengingu sem hlutskemmir tæki án þess að eyða því.

Eðlisfræðin bakvið skemmdina er vel skilin. Í MOSFET eyðir oxíð  er aðeins nokkrum nanómetrum þykkur – um 10–20 atómuskikt af kísilíoxíði. ESD-atburður getur skotið lítið veikispunkt í það oxíð: staðbundin tjón, fastlæst rafmál, eða lítið snúrur af skaðaðri efni. Tækið virkar samt. Gagnaskráarskilyrðin eru samt uppfyllt. En stöðugleiki oxíðsins hefur verið hrækt og það mun halda áfram að slita niður undir venjulegum rekstrarásunum – fyrst hægt, svo skyndilega.

Rannsóknir á CDM (Charged Tool Version)  skotáhrifum hafa fundið ósýnilegt tjón á gátt-oxíði í miklu hluta tækja sem lifðu eftir upphaflega atburðinn. Tjónið birtist ekki í virkniaprófum því virkniapróf mæla „virkar tækið?“, ekki „hversu mikil öryggisbil er eftir í tækinu?“

Það er aðalvandamálið við prófunaraðferðina. Virk prufa er gáttahaldari, ekki skoðun. Hún staðfestir röklegra stöður, niðurstöður og grunnstikla miðað við samþykkt-/hafnað- markmið. Tæki með 30% minnkaðan inngangsoxíð fer í gegnum allar þessar prufur. Það hættir að virka nákvæmlega þegar eyðingin fer yfir markmiðið – á vefsvæði viðskiptavinarins, undir samfelldri notkun, mögulega í umhverfi með nokkuð hærri hitastig eða fjölkenni en á prófunarborðinu.  

Af hverju þetta sleppur með hverjum lagi af háðri gæðum

Það baðkarlaga ferill – áreiðanleikaferrillinn sem allir efnafræðingar með háar gæði þekkja – segir þér formið á vandamálinu. Misheppnir safnast í tveimur svæðum: barnadáuði  í fyrstu vikum lífsins og slitni á endanum af lífi. Miðjan ferilsins er notandi líftími, þar sem brotahlutfallið er jafnt og lágt. Ósættilega leyndarmál atvinnunnar er hversu mikil álagshraði fer í að minnka þá upphaflega brotahlutfallsdeild áður en vörurnar eru sendar út – og hversu lítið er gert til að greina ósýnilegar gallanir sem ekki koma fram fyrr en í umhverfi neytandans.

Staðlaður tæknihugbúnaður til að greina upphafleg brot er brunun – að keyra tæki við hærri hitastigi og spennu í klukkustundir eða daga til að hrökkva brot veikra tækja. Hitaprófun er dýr, hæg og eyðir framleiðslu. Hún er algeng aðferð í bílagerð, geim- og herstofnunum. Hún er næstum aldrei notuð í neytendatækjum vegna of hárra kostnaðar á hverju tæki og vegna þess að markaðurinn mun ekki borga fyrir hana. Því fara óuppgötzuð vandamál, sem hitaprófun hefði fundið, einfaldlega með vörunum.

Er einnig framleiðsluketill  mæling sem gerir þetta enn verri. Þegar IC-gerðir eru keyptar frá miðlurum, aukaforðum eða öðrum umsýslumannlegum tilmælum – sem er aukalega algengt í eftirskortstímabilinu – er bakgrunnurinn fyrir stjórnun óþekktur. Parti af hlutum sem var geymt á rangan hátt, útsett fyrir rafstöðuvirkni eða áhrif hitaávallana í flutningi hefur fólgið fylki af snöggum misheppnum. Þín inntaksprófun  tekur nokkrar desímar af tæki og prófar þau. Prófunin er tölfræðilega óvíðvítandi við 0,1% fólgin villaupphafshlutfall – þú þarft í raun að prófa þúsundir til að finna það, sem felur í sér að hætta við sjálft markmið prófunar.

Hvað reyndar villur í vinnusviði kosta í raun

Kostnaðarskortið hér er grimmilegt og það er gagnlegt að vera nákvæm(ur) með tölurnar. Tæki sem mistekst í eigin innreynslu eða lokaprófi kostar þig tækið og nokkrar mínútur af meðhöndlun – köllum það $2. Tæki sem fellur út á staðsetningu viðskiptavinar kostar þig RMA, sendingarkostnað, greiningu á villa, skiptitæki, hröðuða sendingu og verkfræðitíma – og það er áður en þú telur til skaðans á sambandinu.

Og svo er það margfaldunarhringurinn. Einn tíðbundinn villaástand á borði með 40 ICs vekur upp endurkallunarhugmynd. Viðskiptavinurinn setur allan partinn í bið – ekki aðeins þau tæki sem hafa fallið út. Traustið á þér fær slátt á allri þjóðinni, ekki aðeins á þeim 0,2% sem raunverulega höfðu ósýnilegann galla.

Hvað virkar í raun

Það er engin einstök lausn – mjúk villa er vandamál sem felur í sér framleiðslukeðju, ferla og prófun í einu. Þótt framleiðendur sem senda minnst af villum á markaðinn geri nokkur hluti reglulega:

Stjórnaðu samsetningarsvæðinu eins og það væri mikilvægt. Öryggi gegn rafhlöðusprengingu (ESD)  er ekki bara skylt á vegg; það er kerfi. Handband með tengiprófara, rafleiðandi vinnusvæði, jónþáttafæri á vöruafhendingarlínu, leiðandi skálar fyrir geymslu og – að mestu leyti – mælingar á því hvort kerfið virki rétt. Flest verksmiðjur hafa þessi tæki. Þær með lægsta hlutfall villna á markaði athuga reglulega hvort starfsfólk nota þau í raun. Atvik sem tengist rafhlöðusprengingu er ósýnilegt; eina leiðin til að vita að það gerist ekki er að staðfesta daglega að öryggisráðstafanirnar séu á staðnum.

Prófunargildi, ekki aðeins virkni. Virkniapróf  sem einnig mælir leka, kyrrðarforsýningu og inntaks/úttaks takmarkanir sem greina tæki sem eru „í gangi en lágmarkað.“ Tól með hækkuðum leka er tól sem hefur verið álagt – og álag er nákvæmlega þeir sem þú vilt prófa út áður en það er send til viðskiptavina. Kostnaðurinn við að bæta við parametra-prófum í núverandi prófforrit er lítil; upplýsingarnar sem þau veita eru nákvæmlega þær upplýsingar sem falin vandamál sýna fram á.

Kynnðu þér sögu umhöndlunar í fjölskyldunni þinni fyrir mikilvæg tæki, kaupið frá samþykktum birjum með endurskoðanlegum skráningum um geymslu og umhöndlun. Ef þið verið að nota miðlara, megið meina að hlutirnir séu ásakir: aukið dýpt innkomandi matar, keyrið stutt "burn-in" próf á dæmi og fylgið fyrstu framleiðslusöfnunum til að athuga hvort tíðni á fyrirtíðlegum mistökum hafi hækkað. Auka kostnaðurinn fyrir samþykktarhluti er lægri en kostnaðurinn fyrir einhverja endurkallun.

Gerðu mat á mistökum þegar þau gerast.  Þegar reyndarvillur koma upp er venjan að skipta út hlutnum og halda áfram. Tolið það. Fjarlægið IC-húsnæðið, skoðið die-hlutinn og – ef áætlunin leyfir – keyrið OBIRCH eða EMMI  mat til að staðsetja skemmdir. Inngangsóxíð-leka hefur sérstakt einkenni. EOS-ástand hefur annað einkenni. Að vita hvaða eitt þið eru að skoða segir yður hvort vandamálið sé í framleiðslulínunni yðar, í vefjaraframleiðslu birgilsins eða í notkun viðskiptavinarins. Að misskynja þýðir að næsta sending mun fara út með sömu villa.

Breytin sem þið ekki getið metið

Hér er hugsunarverkefnið sem veitir yfirumsýn yfir allt vandamálið: myndið ykkur fram tvo svipuð tæki á prófunarborðinu ykkar. Bæði fara alla prófunina í forritinu ykkar. Eitt þeirra var meðhöndlað fullkomlega frá vefnum til útgangsins ykkar. Hitt var rakað með 500-volt rafhladningu fyrir tveggja vikna síðan og hefur galla í gáttóxíðlaginu sem er jafn stór og nokkrir atómarnir. Prófunartækin ykkar sjá þau sem nákvæmlega sama tæki, vegna þess að þau eru sama tækið – þar til eitt þeirra missir öryggismörk sín.

Hugbúnaðarskekkja er ekki mistök í prófunum þínum. Það er mistök í forsendunni að prófanir einar geti tryggt áreiðanleika. Tækin sem falla út hjá notanda eru ekki þau sem prófunir þínar voru hannaðar til að greina. Þau eru þau sem hafa litla skemmd, smá áhyggjur og lítið tíma. Stýrðu skemmdinni, fylgdu áhyggjum og þekktu framleiðslu- og útdráttarkeðjuna þína – það er allur leikskráin. Allt annað er bara að treysta heppni, og heppni hefur ávallt áhuga á að hætta nákvæmlega þegar henni er mest þörf.