Alegerea Strategiei de Test optime la producerea de subansamble electronice

8 APRILIE 2010

În cele ce urmează ne vom ocupa de descrierea principalelor elemente ce intervin în selectarea unei anumite strategii de test. Dacă mai sus am fost de acord că nu există materiale şi procese perfecte, va trebui să agreăm şi faptul că nu există o Strategie de Test perfectă.
Alegerea unei anumite Strategii de Test este influenţată de foarte mulţi factori, de la strategia companiei privind amortizarea echipamentelor şi bugetul alocat proiectului în discuţie, până la durata de viaţă pentru care ne aşteptăm să funcţioneze ansamblul electronic care este subiectul strategiei de test, metodele alese de concurenţă, experienţa personalului de test, complexitatea produsului, ş.a.m.d.
Bineînţeles că există o abordare diferită între testarea unei plăci electronice care urmează să fie instalată într-un avion faţă de abordarea la testarea unei plăci electronice de la un banal aparat radio cu ceas. Modul şi condiţiile în care ne aşteptăm să funcţioneze produsul finit la clientul final sunt de asemenea foarte importante în definirea strategiei de test. De aceea există plăci electronice de o complexitate electrică relativ ridicată dar care beneficiază de o testare limitată şi mai puţin costisitoare (un exemplu poate fi un receiver TV de satelit de la un producător mai puţin cunoscut). În acelaşi timp există plăci electronice de o complexitate mai mică din punct de vedere electric, dar pentru care testarea devine mult mai costisitoare (un pace-maker de exemplu).
Testarea şi inspecţia pot avea simplul rol de a separa produsele bune de cele defecte sau pot fi utilizate la monitorizarea proceselor şi identificarea defectelor şi atunci datele ce provin de la aceste echipamente pot fi folosite în analize statistice complexe (SPC – Statistic Process Control), care au ca scop anticiparea şi prevenirea anumitor defecte. Þelul final urmărit este acela de creşte la un nivel cât mai înalt calitatea produselor livrate la client şi în acelaşi timp obţinerea unor procese cât mai eficiente şi cu cât mai puţine rebuturi sau reparaţii.
Pe scurt, scopul testării este acela de a verifica dacă produsele sunt bune, iar dacă nu sunt bune, pentru a afla ce defecte au.

ETAPELE DE TESTARE
În cele ce urmează vom face o scurtă trecere în revistă a procesului de producţie a unui subansamblu electronic, în special pentru cei mai puţin familiarizaţi cu acest aspect. Bineînţeles că în funcţie de complexitatea produsului final, anumite etape pot să lipsească sau pot să apară altele, dar noi ne vom ocupa de cazul tipic.
În figura alăturată este prezentată configuraţia unei astfel de linii de producţie pentru un subansamblu electronic PCBA (Printed Circuit Board Assembled) de complexitate medie/ridicată.
Printing: Printare, acoperirea pad-urilor plăcii cu pastă de lipit
Paste Inspection: Inspecţia Optică Automată a procesului de printare
SMT Placement: Plasarea componentelor în tehnologie SMT (cu montare pe suprafaţă)
AOI Pre-Reflow: Inspecţie Optică Automată în etapa de Pre-Reflow
Reflow: Reflow – proces de lipire în cuptor a componentelor SMD
AOI Post-Reflow: Inspecţie Optică Automată în etapa de Post – Reflow
X-Ray: Inspecţie cu Raze X
THT Insertion: Înserarea componentelor în tehnologie THT (cu pinii ce trec prin placă/cablaj)
Wave Soldering: Procesul de lipire în val de cositor
ICT: Testarea În Circuit
Functional Test: Testarea Funcţională

Printing, SMT Placement, Reflow, THT Insertion (de multe ori acest proces este unul manual, sau o combinaţie de procese automat şi manual) şi Wave Soldering sunt strict procese de producţie. În funcţie de tehnologia utilizată, sunt cazuri când unele din aceste procese pot lipsi sau pot apărea altele noi, însă aşa cum am spus noi ne vom ocupa de cazul general.
Etapele de Paste Inspection, AOI Pre-Reflow, AOI Post-Reflow, X-Ray, ICT şi Functional Test sunt elemente ce ţin de Strategia de Test, ele reprezintă staţii de Test şi Inspecţie. O utilizare a tuturor acestor elemente este destul de rar întâlnită. De cele mai multe ori AOI Pre-Reflow apare ca etapă doar temporar, pentru calificarea echipamentelor de proces anterioare şi nu este utilizat permanent sau este înlocuit de o inspecţie optică manuală. De aceea nu vom insista asupra ei, cu atât mai mult cu cât ea este destul de similară ca abordare cu etapa AOI Post-Reflow. Vom descrie în continuare pe scurt fiecare din aceste etape.

Paste Inspection, are ca scop măsurarea caracteristicilor procesului de depunere de pastă de lipit în cazul procesului de Printing, în special a înălţimii pastei, dar şi excesul sau insuficienţa, punţi ş.a.m.d. Această inspecţie se poate realiza 2D sau 3D; un echipament Orpro Vision Symbion P36 poate măsura înălţimea depozitului de pastă 3D, cu o rezoluţie de 5mm, utilizând tehnologia proprie de procesare a imaginilor Parallel Optical Path. Marele avantaj al utilizării Paste Inspection este acela că în această etapă, defectele care pot apărea înainte de asamblarea propriu-zisă a PCBA pot fi încă prevenite.

AOI Post-Reflow are ca scop măsurarea şi verificarea caracteristicilor atât ale procesului de Placement cât şi ale celui de Reflow, precum şi a caracteristicilor mecanice ale componentelor aflate pe subansamblul electronic. Principalele caracteristici urmărite sunt:
– Pentru componente: integritate prezenţă/absenţă, localizare, polaritate, marcaj (OCR);
– Pentru pini şi lipituri: pini ridicaţi, coplanaritate, componente ridicate sau deplasate, insuficienţe, scurt circuit.
Această inspecţie se poate realiza 2D sau 3D. Echipamentul de Inspecţie Optică Automată Symbion S36 produs de firma Orpro Vision realizează o inspecţie 3D cu o viteză de 40cm2/sec, utilizând 5 camere de achiziţie de rezoluţie înaltă.

Inspecţia X-Ray urmăreşte să inspecteze în primul rând zonele care din diferite motive nu sunt vizibile direct ochiului inspectorului manual, sau camerelor echipamentelor AOI. Vorbim aici de conectori, circuite integrate de tip BGA, PLCC ş.a.m.d. Bineînţeles că un sistem cu raze X poate inspecta la fel de bine şi ariile “vizibile”. Un astfel de echipament poate detecta: prezenţa/absenţa componentelor, integritatea lor, localizarea, calitatea lipiturilor, scurt-circuit ş.a. Similar cu AOI există inspecţie de tip 2D sau 3D, cele din urmă permiţând evident o mai bună detecţie şi o mai bună interpretare şi analiză a imaginilor. Teradyne XStation este un astfel de echipament de inspecţie X-Ray 3D care poate funcţiona atât integrat în linie cât şi independent (off-line). Capturând imagini 2D din 9 unghiuri diferite asupra unei anumite arii a unui PCBA, prin intermediul tehnologiei proprii ClearVue-3D, XStation obţine imagini 3D ale ariei respective prin combinarea acestor imagini.

Testarea În Circuit (ICT), este prima etapă a testării electrice care se aplică în general pe o linie de producţie în industria producătoare de sub-ansamble electronice. Scopul Testării În Circuit este acela de a verifica corectitudinea parametrilor electrici ai componentelor electronice plasate pe PCBA în procesele anterioare şi corectitudinea conexiunilor între aceste componente, în conformitate cu parametrii stabiliţi prin programul de test aferent. Din punct de vedere constructiv, avem 2 categorii mari de sisteme ICT:
– O primă categorie de sistem şi ce-a mai răspândită, se bazează pe realizarea contactului electric cu PCBA-ul care urmează să fie testat (sau UUT – Unit Under Test), prin intermediul unui adaptor cu pat de cuie (Bed of Nails) sau Fixture, construit special pentru modelul respectiv de PCBA. Un astfel de sistem este Teradyne TestStation LX, care poate accesa până la 7680 de noduri electrice prin intermediul unui fixture.
– A doua categorie de sisteme sunt sistemele de tip FlyingProbe sau cu probe mobile, care pot accesa cu 4 până la 6 probe orice punct de pe suprafaţa unui UUT. Cele mai cunoscute şi răspândite sisteme Flying Probe la nivel mondial sunt sistemele produse de Takaya, modelul APT 9411 fiind cel mai recent.
Ambele categorii de sisteme ICT au avantaje şi dezavantaje, fiecare dintre ele fiind recomandate unor situaţii specifice.

Continuare în numărul următor.

Contact
Ing. Caius Tănasie, Technical Manager
caius.tanasie@alfatest.ro

ALFA TEST SRL
Str. Cermena nr. 22, 300110 Timişoara
Tel: +40 356 401 687
www.alfatest.ro

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre