Varför visar ditt testutbyte 80 % när korten är i ordning?

Varför visar ditt testutbyte 80 % när korten är i ordning?

Pogo-pin-problemet

Morgonrapporten för utbytet visade 80,2 procent. Tjugo procent av dagens tillverkning hade faktiskt misslyckats vid exakt samma åtgärd – ICT (in-circuit-test)  anslutningen – och felen var spridda, inkonsekventa och irriterande periodiska. Kvalitetssupervisorn gjorde vad kvalitetssupervisorer gör: isolerade de undermåliga korten, hämtade felloggarna och ordnade en designgranskning. Ingenjörsteamet trodde på en kortslutning, en dålig komponentbatch eller ett formateringsproblem. De spenderade en dag och en halv på att jaga ett spöke.

Här är den andra anknytningen: när teknikern körde om exakt samma 20 procent av korten med exakt samma fixtur passerade 98 procent av dem vid andra försöket. Korten var i ordning. Designen var i ordning. Komponenterna var i ordning. Problemet var en pogo Pin – en av fjäderbelastade sonderna i provkomponenten, i en kontakt ungefär 30 millimeter från den som inte fungerade korrekt, vilken faktiskt orsakat en dålig elektrisk kontakt och ”lögnat” om det.

Det är saker som gäller provkomponenter : när de misslyckas, gör de det inte högljutt. De misslyckas tyst – på den enda platsen där ingen tittar – eftersom alla utgår från att maskinen som mäter vad som helst själv måste fungera korrekt.

Fysiken bakom en liten fjäder och ett skarpt tips

Apogo Pin  är en vilseledande enkel anordning: en kolvmekanism, ett skal, en fjäder och ett tips som trycker mot en  provpunkt  på kretskortet. När komponenten sluter trycker varje pinne mot sin överförd rörelse  och tipset tränger in i ytan på provpunkten. Kvaliteten på den elektriska kontakten beror på att tipset faktiskt når ren metall – utan oxid, flödesrester, damm eller den naturliga film som lämnas av en OSP-yta .

Den elektriska specifikationen är hård. En frisk och balanserad pogo-pin-kontakt har resistans i tiotal milliohm – 10 till 50 milliohm är vanligt. En begränsad kontakt – idésliten, fjädertrött, ytan förorenad – kan avvika till flera milliohm eller svänga oförutsägbart. En komponent som ursprungligen kalibrerades perfekt till 10 milliohm per kontakt blir en helt annan enhet vid 300 milliohm, och skillnaden är osynlig om du inte mäter den.

Multiplicera för närvarande detta med antalet kontakter i ett vanligt testprogram . En kretsplatta med 200 provpunkter innebär 200 samtidiga fjäderbelastade kontakter, var och en i sitt eget krig mot slitage, föroreningar och utmattning. Att en enda pinne misslyckas kan göra att hela testet misslyckas – och om den pinnen ingår i en krets som avgör något subtilt kan felet se ut exakt som en defekt kretsplatta.

Varför kontakten försämras

Att pogo-pinnar slutar fungera är sällan dramatiskt. Det är en långsam uppsamling av små förstöringar:

Idéslit . Förslaget är kontaktfaktorn – en krona, spets eller skulpterad form som koncentrerar trycket för att genomborra ytfilmer. Varje kontakt sliter lite på den. Spetsen som börjar med en diameter på 0,4 mm avslutar sitt liv avrundad, blankad och oförmögen att genomborra något. Leverantörer anger pinners livslängd i flera tusen eller miljontals cykler, men dessa värden förutsätter rena kort, korrekt överförflyttning och regelbunden underhåll. I verkligheten är livslängden ofta bara en del av den angivna siffran – en pin med en angiven livslängd på 1 miljon infogningar kräver vanligtvis utbyte innan 200 000 infogningar i tillverkningsmiljöer.

Förstoring . Ändra insatsen från lödning, damm från produktionsgolvet, oljor från hantering och lödpartiklar från omgivande procedurer samlas alla på kontaktytan. Varje avsättning ökar kontaktmotståndet. Därför går fixturerna på högflödes, no-clean-produktionslinjer sönder snabbare än de på fullständigt rengjorda kretskort – kontaktpinnarna samlar faktiskt upp rester vid varje cykel.

Vårtidens utmattning . Fjädern är kontaktpinnens motor och den komponent som utsätts för störst belastning. Att överskrida den angivna överförd rörelse – den extra kompressionen utöver första kontakten – orsakar fjäderns utmattning och minskar den kraft den kan utöva. En pinne med otillräcklig kraft kan inte bryta igenom ytfilmer, så kontaktmotståndet stiger. Fixturerna som slås igen i stället för att stängas försiktigt, eller kretskort som ligger lätt för högt, förslitar fjädrarna tyst.

Felinriktning . Pinnen måste landa inom den kontaktpunkten  område – vanligtvis en platta på 0,8 till 1,2 mm i storlek. En förskjutning på endast 0,1 mm vid fixturregistrering, slitage på verktygspinnar eller kretskortsutvidgning kan placera kontaktpunkten på kanten av plattan, där kontaktarean är minimal och resistansen instabil. Kontaktpunkten kan landa på lödmasken istället for koppar – vilket alltid ger ett öppet kretsresultat.

Kretskortskrökning fixturen antar att kretskortet är plant. Ett kretskort som är förvrängt med även en bråkdel av en millimeter lyfter vissa testkontakter från deras pinnar samtidigt som andra överkomprimeras. De berörda nätverken registreras som öppna eller kortslutna. Ett kretskort med ojämn kopparfördelning – av den typ som kröker sig något efter lödning – kan få fixturen att generera ett konsekvent felmönster som liknar en layoutbrist.

Varför återtestet godkänns

Den frustrierande delen av pogo-pin-fel är att omtestning "reparerar" dem. Exakt samma kort klarar testet andra gången, och den sanningen övertygar alla om att problemet var tillfälligt – en glirk, ett tillfällig fel, kanske operatörens fel. Systemet är fysiskt och helt vardagligt:

-Den första målsättningen med pin-ideén kan mekaniskt genomborra eller förflytta oxid-/kontamineringslagret som den misslyckades med att ta bort vid första försöket. Den andra kontakten sker mot det nyss avslöjade metallytan. Kontakten förbättras.

-Att placera och spänna fast kortet en andra gång kan göra att det sätts i olika lägen, vilket ändrar vilka pinnar som är i kontakt och med vilken tryckkraft.

-En pin som var gränsfall – smutsig, trött fjäder – kan bete sig annorlunda från cykel till cykel, ibland klara testet och ibland inte.

Priset för godkänd återtestning är egentligen en diagnostisk indikation: när en hög andel av felaktiga kort skickas tillbaka för återtestning bör man först misstänka komponenterna, inte korten. Ett högt pris för godkänd återtestning är en varningssignal för samtal om problem, inte ett tecken på att allt är perfekt.

Vad falska misslyckanden verkligen kostar

Kostnaden för ett falskt misslyckande är inte bara tiden för återtestning. Det är också den osäkerhet som omger det:

Kvitterad lagerstock . Varje felaktigt kort placeras i ett vänteläge medan "problemet" undersöks. På en högvolymslinje innebär det tusentals kort per timme som väntar på ett spöke.

Förbrukad ingenjörstid. Konstruktionsgranskningar, schemaundersökningar och komponentutvärderingar utförs alla på kort som aldrig var defekta. Det verkliga problemet – en sliten kontaktpinne – är osynligt för alla dessa undersökningar.

Slösad omarbetsinsats. Kort som inte uppfyller kraven markeras och får "omarbetas" (vanligtvis en grundläggande omtestning som godkänns) med kostnaden och den negativa stämpeln av omarbetning utan fördelen. En viss procentandel kort med felaktiga underkända resultat kasseras eller reparerats onödigt, och varje efterjustering utgör en verklig risk för defekter på ett annars utmärkt kort.

Felaktiga returdata. Om komponenten försämrar sig långsamt sjunker återföringen vecka för vecka, och ingen kan förklara varför. Produktionslaget börjar "reparera" processen – justerar profiler, byter ut pasta, ändrar positionering – för att kompensera för ett problem som helt och hållet finns i testkomponenten.

Hur man identifierar det innan det kostar en vecka

Lyckligtvis: pogo-pin-problem är mekaniska, och mekaniska problem går att undvika. Kontrollen är enkel och fungerar:

Spåra kontaktresistansen, inte bara godkänt/underkänt.  Ett undersökningsprogram som loggar motstånd per nät – eller åtminstone markerar nät vars motstånd faktiskt har överskridit en tröskel – omvandlar en dold försämring till en uppenbar trend. När samma nät visar stigande kontaktmotstånd under en vecka av produktion talar fixturerna om att de behöver lösning innan de börjar ge felaktiga kort.

Använd ett guldbräda.  Behåll ett känt bra bräda, utvärderat och dokumenterat, och kör det med fixturen i början av varje byte. Om guldbrädan börjar fungera dåligt – eller klara testen med mycket små marginaler – är komponenten nödvändigtvis misstänkt. Denna enda praktik skulle säkert ha upptäckt varje pogo-pin-fel jag någonsin sett, flera dagar innan det påverkade utbytet.

Underhåll kontaktpinnarna regelbundet, inte först vid fel.  Rensa idéer vid en definierad tidpunkt – intervallet beror på din flödeshastighet och brädrens rengöringsfrekvens, men var 10 000–20 000 cykler är en vanlig utgångspunkt för högflödeslinjer. Byt ut kontaktpinnar innan de slits, inte efteråt. En pinne som är dimensionerad för en miljon cykler och byts ut vid 150 000 cykler enbart därför att det står i schemat kostar några dollar. En pinne som går sönder vid 180 000 cykler kostar en hel dag produktionsstopp.

Utforma testpunkter så att de kan provas med sonder. En testpunkt som är en öppen genomkontakt (via), en pad under en komponent eller en pad med OSP-yta är en testpunkt som gör det svårt för sonden att få bra kontakt. Ägnade sondpads med en yta som är lämplig för upprepad kontakt – och dimensionerade för den aktuella pinnens storlek – förlänger pinnens livslängd och stödjer stabila kontaktmotstånd. Detta är ett design-for-test-val (DFT), som görs vid konstruktionsfasen, och det säkerställer fixturpålitligheten under hela produkten livscykel.

Se omkostnaden för återprovning.  Om din omprövningsgodkännandeprocent är hög – över några procent av de bristande korten – behandla det som en varning för fixtur, inte som ett mysterium. Förhållandet mellan "stannade vid den första provningen, skickades vidare till omprövning" och "misslyckades vid båda" är bara en av de mest effektiva tidiga indikationerna på kontaktförsvagning i hela provningsprocessen.

Fixturen tillhör processen

Den besvärliga sanningen är att en provningsfixtur är en mekanisk montering i drift, inte ett verktyg för absolut sanning. Den har fjädrar, spetsar och kontaktytor som försämras enligt ett schema som ingen antecknat. När produktionen minskar och korten är i ordning är komponenten den första platsen att undersöka – inte den sista.

De 20 % av korten som misslyckades den tidiga morgonen? De återvände genom linjen, godkändes och levererades. Det faktiska misslyckandet fanns aldrig i korten. Det fanns kvar i en ensam, sliten provspets, 30 millimeter från där någon tittade, som tyst ljög för en tillverkare som förväntades tala sanning.