Чому показник відсотка проходження тестування становить 80 %, хоча плати в порядку?

Чому показник відсотка проходження тестування становить 80 %, хоча плати в порядку?

Проблема з пінами Pogo

Щоденний звіт про вихідні показники, складений рано зранку, показав 80,2 %. Двадцять відсотків продукції за день фактично вийшли з ладу на одному й тому самому етапі — ICT (перевірка в колі)  терміналі — і збої були розкидані, непослідовні та дратівливим чином періодичні. Керівник відділу якості зробив те, що роблять керівники відділів якості: ізолював несправні плати, отримав журнали збоїв і організував перевірку конструкції. Інженерна команда припустила коротке замикання, поганий партійний компонент або проблему з форматом. Вони витратили півтора дня, переслідуючи привида.

Ось друга зачіпка: коли технік повторно запустив ті самі двадцять відсотків плат із тим самим пристроєм, 98 % з них пройшли тестування при другій спробі. Плати були справні. Конструкція була справна. Компоненти були справні. Проблема була у pogo Pin -- один із пружинних пробників у випробувальному компоненті, розташований у роз’ємі приблизно за 30 міліметрів від того, що не виконував своїх функцій, і який фактично створив поганий електричний контакт, але «приховував» це.

Ось про що йдеться випробувальні компоненти : коли вони виходять з ладу, вони не роблять цього шумно. Вони виходять з ладу тихо — саме в тому місці, куди ніхто не дивиться, бо всі вважають, що пристрій, який вимірює будь-що, має бути справним сам по собі.

Фізика маленької пружини та гострої контактної частини

Apogo Pin  — це обманливо простий пристрій: плунжер, корпус, пружина й контактна частина, що тисне на  випробуваний елемент  на платі. Коли компонент замикається, кожен штир тисне на свою надмірну подорож  і контактна частина проникає в поверхню випробуваного елемента. Якість електричного контакту залежить від того, щоб контактна частина буквально «пробивала» все, що перебуває між нею й чистою сталлю — оксид, залишки флюсу, пил або природну плівку, що залишається після дотику. Остаткове покриття OSP .

Електрична специфікація є жорсткою. Здоровий і збалансований пін-контакт типу pogo забезпечує опір контакту в десятки міліом — зазвичай від 10 до 50 міліом. Обмежений контакт — ідея зношена, пружина втомлена, поверхня забруднена — може змінювати опір до кількох міліом або непередбачувано коливатися. Компонент, який був ідеально відкалібрований на 10 міліом на один контакт, стає іншим пристроєм при 300 міліом, і ця різниця невидима, доки ви її не виміряєте.

Зараз помножте це на кількість контактів у звичайній програмі тестування . Плата з 200 точками перевірки означає 200 одночасних пружинних контактів, кожен із яких самостійно бореться зі зносом, забрудненням і втомою. Відмова одного-єдиного піна може скасувати весь тест — а якщо цей пін розташований у ланцюзі, що визначає щось тонке, відмова може виглядати точно так само, як несправна плата.

Чому контакт псуються

Відмова pogo-pin зазвичай не є драматичною. Це повільне накопичення мізерних пошкоджень:

Зношення ідеї . Ідея полягає у факторі контакту — короні, шпилі або скульптурному виконанні, що концентрує тиск для проникнення крізь поверхневі плівки. Кожне приземлення трохи стирає її. Виступ, який на початку має розмір 0,4 мм, завершує свій життєвий цикл заокругленим, виполірованим і нездатним проникнути крізь будь-що. Виробники вказують ресурс pins у кілька тисяч або мільйонів циклів, проте такі оцінки передбачають чисті плати, правильний надходовий хід (over-travel) та регулярне обслуговування. У реальних умовах термін служби зазвичай становить лише частину заявленого — наприклад, pin із ресурсом 1 мільйон вставок у виробничих умовах зазвичай потрібно замінювати раніше, ніж після 200 000 вставок.

Забруднення . Зміна депозиту від паяння, пилу з виробничого цеху, олій від обробки та залишків паяльника від сусідніх процесів накопичується на ідеї. Кожен депозит підвищує опір контакту. Саме тому пристосування на високопотужних лініях виробництва без очищення зношуються швидше, ніж ті, що використовуються на повністю очищених платах — штифти буквально збирають залишки при кожному циклі.

Весняне виснаження . Весна — це «двигун» штифта й компонент, який найбільше страждає від перевантаження. Перевищення номінального значення надмірну подорож — додаткове стиснення понад перший контакт — призводить до втоми пружини й зменшує силу, яку вона може створювати. Штифт із недостатньою силою не може пробити поверхневі плівки, тож опір контакту зростає. Приспособлення, які «захлопують», а не аккуратно закривають, або плати, що трохи виступають, тихо руйнують пружини.

Зміщення . Штифт має потрапляти в межі контрольної точки  ділянка — зазвичай майданчик розміром 0,8–1,2 мм. Зсув навіть на 0,1 мм під час реєстрації пристосування, зношування штифта оснастки або розширення плати може призвести до того, що контактний елемент потрапить на край майданчика, де площа контакту надто мала, а опір — нестабільний. Контактний елемент може потрапити на solder mask замість міді — і це завжди виявляється як розімкнений ланцюг.

Деформація плати пристосування «вважає», що плата плоска. Навіть незначна деформація плати — на частку міліметра — піднімає деякі тести-контакти над їхніми штифтями й одночасно надмірно стискає інші. Відповідні сигнальні лінії виявляються як розімкнені або замкнені. Плата з нерівномірним розподілом міді — така, що трохи деформується після паяння — може спричиняти стабільний патерн відмов, схожий на помилку розведення.

Чому повторне тестування дає позитивний результат

Найбільш роздратовуючою частиною виходу з ладу штифтових контактів є те, що повторне тестування «відновлює» їх роботу. Ті самі плати проходять перевірку вдруге, і цей факт переконує всіх, що проблема була тимчасовою — якимось збоєм, випадковою неполадкою, а можливо, навіть помилкою оператора. Система є фізичною й абсолютно звичайною:

—При першому контакті штифт механічно проколює або зміщує плівку оксиду/забруднення, через яку не вдалося встановити зв’язок під час першого спроби. Другий контакт відбувається вже з недавно відкритим металом. Зв’язок покращується.

—Процес встановлення та затискання плати вдруге може призвести до її розташування в іншому положенні, що змінює як самі контакти, так і силу їхнього натиску.

—Штифт, який був у межі працездатності — забруднений, зі слабким пружинним елементом — може поводити себе по-різному від циклу до циклу: іноді проходити тест, а іноді — виходити з ладу.

Ціна проходження повторного тесту є насправді діагностичною підказкою: коли високий відсоток невідповідних дочок передають повторний тест, перше, що підозрюється, це компонент, а не дошки. Високі ціни на повторний тест - це червоний сигнал для тих, хто не впевнений, що все добре.

Що насправді коштує помилкові невдачі

Ціна помилкового провалу - це не тільки час повторного тесту. Це обладнання невизначеності, яке його оточує:

Закарентований запас - Я не знаю. Кожна невідповідна дошка сидить у місці затримки, поки "проблема" перевіряється. На високої частоті лінії це тисячі досок на годину, що чекають на привидіння.

Час роботи машинника розплавлений. Проверки конструкції, схематичні перевірки та оцінка елементів - все це інвестується в дошки, які ніколи не були дефектними. Проблема з зв'язком - зношена штифка - невидима для кожного з цих оглядів.

Змарнована переробка. Плати, які не відповідають вимогам, отримують позначку «вимагає повторної обробки» та підлягають «повторній обробці» (зазвичай базовому повторному тестуванню, що дає позитивний результат), спричиняючи додаткові витрати й репутаційний збиток через повторну обробку — без жодної користі. Певний відсоток плат із хибними відмовами непотрібно відправляють у брак або ремонтується, а кожне додаткове втручання створює реальну загрозу пошкодження для ідеально працездатної плати.

Викривлені дані про повернення. Якщо компонент повільно деградує, показники повернення тижнево знижуються, і ніхто не може пояснити причину. Виробнича команда починає «ремонтувати» процес — коригувати профілі, змінювати пасту, коригувати позиціонування — щоб компенсувати проблему, яка повністю лежить у самому контрольному компоненті.

Як виявити це до того, як це коштуватиме тиждень.

На щастя: проблеми з пого-штирьками мають механічну природу, а механічні проблеми можна запобігти. Контроль — монотонний, але ефективний:

Відстежуйте опір контакту, а не лише результат «пройшов/не пройшов».  Програма перевірки, яка реєструє опір на кожну мережу або, принаймні, вказує мережі, опір яких перевищив заданий поріг, перетворює приховане погіршення на помітну тенденцію. Коли одна й та сама мережа демонструє зростання контактного опору протягом тижня виробництва, пристрій повідомляє вас, що його потрібно відремонтувати до того, як він почне відмовляти плати.

Використовуйте зразкову плату.  Зберігайте відому справну плату, яку було перевірено й задокументовано, і запускайте її разом із пристроєм на початку кожної зміни. Якщо зразкова плата починає виходити з ладу або проходити перевірку з катастрофічними запасами, компонент обов’язково викликає підозру. Ця єдина практика напевно виявила б усі випадки відмови пружинних штирів (pogo pin), які я коли-небудь бачив, за кілька днів до того, як вони вплинули на показник виходу продукції.

Обслуговуйте штирі за графіком, а не після відмови.  Регулярне обслуговування ідеї в чітко визначений період — інтервал залежить від вашого потоку та стану плати, але кожні 10 000–20 000 циклів є типовим початковим показником для ліній з високою продуктивністю. Замінюйте штифти до того, як вони зносяться, а не після. Штифт, розрахований на мільйон циклів, але замінений за графіком на 150 000-му циклі, коштує кілька доларів. Штифт, що виходить із ладу на 180 000-му циклі, коштує цілого дня виробництва.

Проектуйте контрольні точки так, щоб їх можна було проколоти пробником. Контрольна точка у вигляді оголеного отвору, контактної площадки під компонентом або площадки з OSP-покриттям — це контрольна точка, що ускладнює контакт із пробником. Спеціалізовані контрольні площадки з поверхнею, придатною для багаторазового контакту, і розміром, адаптованим під тип штифта, збільшують термін служби штифтів і забезпечують стабільний опір контакту. Це рішення, пов’язане з проектуванням для тестування (DFT), приймається на етапі проектування й забезпечує надійність випробувального пристрою протягом усього строку експлуатації виробу.

Див. вартість повторного тестування.  Якщо відсоток проходження повторного тестування високий — понад кілька відсотків плат, що не пройшли тестування, — це слід сприймати як попередження щодо пристрою для тестування, а не як загадку. Співвідношення «припинило працювати під час початкового тестування, передано на повторне тестування» до «не пройшло обидва тестування» є одним із найефективніших дуже ранніх індикаторів деградації контакту в усьому процесі тестування.

Пристрій для тестування належить до процесу

Незручна правда полягає в тому, що пристрій для тестування — це механічна конструкція, що експлуатується, а не інструмент абсолютної точності. У ньому є пружини, наконечники та контактні поверхні, які зношуються за графіком, який ніхто не фіксував. Коли продуктивність знижується, а плати в порядку, саме компонент пристрою — це перше, що слід перевірити, а не останнє.

Ті 20 % плат, що не пройшли тестування того ранку? Вони повернулися через лінію, пройшли тестування й були доставлені. Справжнє відмовлення ніколи не було в платах. Воно залишалося в одному зношеному пробнику, за 30 міліметрів від того місця, де хтось шукав, тихо обманюючи виробника, якому очікувалося говорити правду.