Dlaczego wskaźnik wydajności testów wynosi 80%, mimo że płytki są w porządku?

Dlaczego wskaźnik wydajności testów wynosi 80%, mimo że płytki są w porządku?

Problem pinów Pogo

Raport z rannego sprawdzania współczynnika wydajności wyniósł 80,2%. Dwadzieścia procent dziennej produkcji zawiodło dokładnie na tym samym etapie – ICT (badanie w obwodzie)  końcówce – a awarie były rozproszone, niespójne i irytująco okresowe. Kierownik jakości postąpił tak, jak kierownicy jakości zwykle postępują: izolował niezgodne płytki, przeanalizował dzienniki błędów i zorganizował przegląd projektu. Zespół inżynieryjny podejrzewał zwarcie, wadliwą partię komponentów lub problem z formatem. Spędzili półtora dnia, ścigając przywidzenie.

Oto drugi haczyk: gdy technik ponownie przeprowadził test dokładnie tych samych 20% płytek przy użyciu tego samego uchwytu, 98% z nich przeszło test za drugim razem. Płytki były w porządku. Projekt był w porządku. Komponenty były w porządku. Problemem była pogo Pin — jeden z sond sprężynowych w module badawczym, umieszczony w gnieździe oddalonym o około 30 milimetrów od tego, który nie działał prawidłowo i powodował złe połączenie kontaktowe, podszywając się pod poprawne działanie.

Oto rzecz dotycząca modułów badawczych : gdy zawodzą, nie robią tego hałaśliwie. Zawodzą cicho, właśnie tam, gdzie nikt nie patrzy — ponieważ wszyscy zakłada, że urządzenie mierzące dane parametry musi być w porządku.

Fizyka małej sprężyny i ostrej końcówki

Apogo Pin  to pozornie proste urządzenie: tłoczek, korpus, sprężyna oraz ostra końcówka naciskająca na  element testowy  na płytce. Gdy element się zamyka, każdy pin wciska się do swojej wartości nadprzebiegu  a końcówka zagłębia się w powierzchni elementu testowego. Jakość połączenia elektrycznego zależy od tego, czy końcówka fizycznie dotyka czystej stali — czyli czy nie ma między nią a nią warstwy tlenku, pozostałości topnika, kurzu ani naturalnej warstwy filmu pozostawionej przez palce. Wykończenie OSP .

Specyfikacja elektryczna jest bezwzględna. Zdrowy i dobrze zrównoważony pin typu pogo zapewnia kontakt o oporze w zakresie dziesiątek miliomów – typowo od 10 do 50 miliomów. Słaby kontakt – spowodowany zużyciem, zmęczeniem sprężyny lub zanieczyszczeniem powierzchni – może przesunąć się do wartości kilkuset miliomów lub oscylować niestabilnie. Komponent, który został idealnie skalibrowany na 10 miliomów na każdy kontakt, staje się zupełnie innym urządzeniem przy 300 miliomach, a różnica ta pozostaje niewidoczna, chyba że dokona się pomiaru.

Obecnie pomnóż to przez liczbę kontaktów w typowym programie testowym . Płyta z 200 punktami testowymi oznacza 200 jednoczesnych, sprężynowych kontaktów, z których każdy staje do walki z własnymi problemami: zużyciem, zanieczyszczeniem i zmęczeniem materiału. Awaria pojedynczego pinu może sparaliżować cały test – a jeśli ten pin znajduje się w obwodzie odpowiedzialnym za pomiar czegoś subtelnego, awaria może wyglądać dokładnie tak, jak uszkodzona płyta.

Dlaczego kontakt ulega degradacji

Awaria pogo pin rzadko bywa dramatyczna. To powolne gromadzenie się drobnych uszkodzeń:

Zużycie pomysłu . Pojęcie to oznacza czynnik kontaktu – koronę, groty lub kształt rzeźbiarski skupiający nacisk w celu przebicia warstw powierzchniowych. Każde dotknięcie lekko je zmatowia. Wierzchołek o początkowej średnicy 0,4 mm kończy życie zaokrąglony, połyskujący i niezdolny do przebicia czegokolwiek. Dostawcy określają żywotność pinów na kilka tysięcy lub miliony cykli, jednak te wartości zakładają czyste płytki, prawidłową nadmierną głębokość wciskania oraz regularną konserwację. Rzeczywista żywotność w warunkach produkcyjnych zwykle stanowi jedynie ułamek podanej wartości – pin o deklarowanej wytrzymałości 1 miliona włożen często wymaga wymiany już przed osiągnięciem 200 000 cykli w przypadku problemów produkcyjnych.

Zabrudzenie . Zmiana depozytu z lutowania, kurz z powierzchni produkcyjnej, oleje z obsługi oraz grudki lutu z otaczających procesów gromadzą się na igle. Każdy z tych osadów zwiększa opór kontaktowy. Dlatego uchwyty stosowane na liniach produkcyjnych o wysokim strumieniu lutu i bez konieczności czyszczenia ulegają awariom szybciej niż te stosowane na całkowicie oczyszczonych płytach — szczyty igieł rzeczywiście zbierają pozostałości przy każdym cyklu.

Wyczerpanie wiosenne . Wiosna to silnik igły i jednocześnie element najbardziej narażony na nadmierną eksploatację. Przekroczenie dopuszczalnego zakresu nadprzebiegu — dodatkowego docisku po pierwszym kontakcie — prowadzi do zmęczenia sprężyny i zmniejszenia siły, jaką jest w stanie wytworzyć. Igła z niewystarczającą siłą nie przebija warstw powierzchniowych, dlatego opór kontaktowy rośnie. Uchwyty zamykane z impetem zamiast delikatnie, lub płytki leżące nieco za wysoko, cicho niszczą sprężyny.

Niewspółosiowość . Igła musi trafić w punkt badawczy  obszar — zwykle pole o wymiarach 0,8–1,2 mm. Przesunięcie nawet o 0,1 mm podczas kalibracji uchwytu, zużycie pinów technologicznych lub rozszerzanie się płytki może spowodować, że sondy znajdą się na krawędzi pola, gdzie powierzchnia kontaktu jest minimalna, a opór niestabilny. Sonda może dotknąć masy lutowniczej zamiast miedzi — co zawsze daje wynik „obwód otwarty”.

Wygięcie płytki uchwyt zakłada płaskość płytki. Nawet niewielkie odkształcenie płytki (rzędu ułamka milimetra) powoduje, że niektóre sondy uniosą się nad swoimi pinami, podczas gdy inne są nadmiernie dociskane. Sieci objęte tym zjawiskiem wykazują błędy typu „obwód otwarty” lub „zwarcie”. Płytki z nieregularnym rozkładem miedzi — takie, które lekko się wyginają po procesie lutowania — mogą generować powtarzalny wzór błędów, który wygląda jak wada projektu.

Dlaczego ponowne testowanie kończy się sukcesem

Frustrującą cechą awarii pinów typu pogo jest to, że powtórne testowanie „naprawia” je. Te same płytki przechodzą test po raz drugi, a ta prawda przekonuje wszystkich, że problem był przejściowy – chwilowym błędem, kwestią samoregulacji lub nawet błędem operatora. System jest fizyczny i całkowicie banalny:

– Pierwszy cel działania pinu może mechanicznie przebić lub przesunąć warstwę tlenku/zanieczyszczenia, której nie udało się pokonać przy pierwszym kontakcie. Drugie dotknięcie następuje na świeżo odsłoniętym metalu. Połączenie poprawia się.

– Założenie i zamocowanie płytki po raz drugi może spowodować jej inaczej usadowienie, zmieniając zarówno zestaw stykających się pinów, jak i siłę nacisku.

– Pin, który był marginalny – zanieczyszczony, z osłabioną sprężyną – może zachowywać się inaczej w kolejnych cyklach, czasem przechodząc test, a czasem zawodząc.

Cena powtórnego testu z wynikiem pozytywnym to w rzeczywistości wskazówka diagnostyczna: gdy wysoki procent płytek z niepowodzeniem przechodzi powtórny test, pierwszym podejrzanym elementem powinien być komponent, a nie płytki. Wysoka cena powtórnego testu z wynikiem pozytywnym to sygnał ostrzegawczy dotyczący problemów z wywołaniami, a nie potwierdzenie, że wszystko działa doskonale.

Prawdziwa cena fałszywych niepowodzeń

Cena fałszywego niepowodzenia to nie tylko czas potrzebny na powtórny test. To także atmosfera niepewności, która go otacza:

Zakwaterowany zapas . Każda płytka z niepowodzeniem pozostaje w miejscu oczekiwania, dopóki nie zostanie zbadana przyczyna "awarii". Na linii o dużej wydajności oznacza to tysiące płyt na godzinę czekających na fantoma.

Stracony czas inżynierów. Przeglądy projektowe, sprawdzanie schematów oraz ocena elementów są przeprowadzane dla płyt, które nigdy nie były uszkodzone. Rzeczywisty problem – zużyty pin – pozostaje niewidoczny podczas każdej z tych analiz.

Stracona praca naprawcza. Płytki, które nie spełniają wymagań, otrzymują oznaczenie „wadliwe” i poddawane są „ponownej obróbce” (zwykle podstawowemu ponownemu testowi, który kończy się powodzeniem) – ponoszą koszty i znieść stigma ponownej obróbki bez jakichkolwiek korzyści. Pewien odsetek płytek o fałszywie wykrytej wadzie jest niepotrzebnie kasowany lub naprawiany, a każda dodatkowa interwencja stanowi prawdziwe zagrożenie dla bezbłędnej płytki.

Zniekształcone dane zwrotne. Jeśli komponent degraduje się powoli, wyniki testów stopniowo spadają tydzień po tygodniu, a nikt nie potrafi wyjaśnić przyczyny. Zespół produkcyjny zaczyna „naprawiać” proces – dostosowując profile, zmieniając pastę lutowniczą, modyfikując pozycjonowanie – aby skompensować problem, który występuje wyłącznie w samym elemencie testowym.

Jak go wykryć zanim kosztuje tydzień

Na szczęście: problemy z pinami typu pogo mają charakter mechaniczny, a usterki mechaniczne można zapobiegać. Kontrola jest monotonna, ale skuteczna:

Śledź opór kontaktowy, a nie tylko wynik „zaliczony/niezaliczony”.  Program badawczy, który rejestruje opór sieci, lub minimum sieci, których opór przekroczył próg, zamienia ukryte pogorszenie w zauważalną modę. Gdy ta sama sieć wykazuje rosnącą odporność na kontakt w ciągu tygodnia produkcji, urządzenie informuje, że wymaga rozwiązania, zanim zacznie się rozpadać.

Użyj złotych tablic.  Należy prowadzić listę znanych i dobrze sprawdzonych i udokumentowanych działań i prowadzić ją z urządzeniem przy każdej zmianie. Jeśli złota tablica przestaje działać... lub przechodzi z niewielkimi marginesami... element jest podejrzany. Ta jedna próba z pewnością uchwyciłaby każdą awarię szpilki pogo, jaką kiedykolwiek widziałem, kilka dni przed osiągnięciem rekordu wydajności.

Trzymaj się rutyny, a nie porażki.  Ideje o uporządkowaniu w określonym okresie. Interwał zależy od przepływu i sanitarności, ale co 10 do 20 tysięcy cykli to zwykły czynnik początkowy dla linii o wysokiej przepustowości. Zmień szpilki przed ich noszeniem, nie po. Pin z milionem cykli, który zmienia się na 150.000, ponieważ jest na harmonogramie, kosztuje kilka dolców. Szpilka, która przestaje działać przy 180.000 kosztuje dzień produkcji.

Punkty testowe projektowe do zbadania. Czynnikiem badawczym, który jest gołym przewodem, podkładką pod komponentem lub podkładką z wykończeniem OSP, jest czynnik badawczy, który walczy z sondą. Specjalne podkładki z powierzchnią odpowiednią do wielokrotnego kontaktu, i rozmiarowe dla pomysłu szpilki, zwiększają żywotność szpilki i wspierają opór wzywania. Jest to wybór projektowy do testowania (DFT), dokonany w momencie układu, i określa niezawodność urządzeń przez całe życie przedmiotu.

Zobacz cenę ponownego testu.  Jeśli twój współczynnik przechodzenia jest wysoki, ponad kilka procent nieudanych testów, traktuj to jako ostrożność, a nie zagadkę. Wskaźnik "przerwany w badaniu początkowym, poddany ponownemu badaniu" do "niewykonalny w obu" jest jednym z najskuteczniejszych wczesnych wskaźników degradacji kontaktu w całym procesie badania.

Wymagania są częścią procesu

Niezręczna prawda jest taka, że urządzenie badające jest mechanicznym urządzeniem, a nie narzędziem absolutnego faktu. Ma sprężyny, końcówki i łączy się z powierzchniami, które osłabiają się w czasie, którego nikt nie zapisał. Kiedy produkcja spada, a deski są w porządku, komponent jest punktem wyjścia do szukania, nie ostatnim.

20% desek, które nie wystarczyły tego ranka? Wrócili przez linię, przeszli i dostarczyli. Prawdziwa porażka nigdy nie była w tablicy. Pozostał w samotnym używanym zbiorniku, 30 milimetrów od miejsca, gdzie patrzyli wszyscy, cicho kłamając twórcy, który miał powiedzieć prawdę.