Alegerea Strategiei de Test optime la producerea de subansamble electronice [3]

2 IUNIE 2010

În cadrul acestei scurte prezentări ale celor mai întâlnite defecte de pe o linie de producţie nu ne-am propus să intram în detaliu şi să prezentăm cauzele care pot duce la apariţia acestor defecte. De asemenea, nu au fost prezentate toate tipurile de defecte care pot apărea. Un astfel de mod de clasificare poate ajuta însă la o identificare mai rapidă a cauzei unui anumit tip de defect.

2.2 O altă modalitate de clasificare a defectelor se poate realiza prin prisma criteriilor de detectabilitate a anumitor caracteristici ale componentelor la staţiile de test şi inspecţie. Această clasificare se aplică în special atunci când se analizează eficacitatea soluţiilor de test şi inspecţie.

a. Prezenţa componentei – se referă la existenţa pe PCBA a unei componente electronice.
b. Polaritate – orientarea corectă a unei componente electronice.
c. Valoare – se referă la mărimile electrice care caracterizează o componentă – include şi alte tipuri de caracteristici electrice (în cazul elementelor semiconductoare, a conectorilor etc.).
d. Solderability – modul cum s-a realizat lipirea componentei pe PCB.
Prin atribuirea unor coeficienţi celor 4 criterii se poate obţine câte un “scor” pentru fiecare componentă şi în final un scor pentru întreg PCBA-ul.
O astfel de clasificare poate fi utilizată în paralel cu primul mod de clasificare şi este mult mai apropiată de modul cum un echipament de testare sau inspecţie detectează defectele.

2.3. O clasificare după etapele de test structural unde se pot detecta anumite defecte, este prezentată în diagrama Venn de mai jos. În ceea ce priveşte Boundary Scan Test şi Functional Test, ambele modalităţi de testare pot detecta pentru anumite componente toate elementele enumerate mai jos. Sunt însă componente care influenţează într-o mai mică măsură funcţionarea unor anumite blocuri şi din această cauză anumite defecte relaţionate la aceste componente nu pot fi detec-tate prin aceste 2 tipuri de testare.
Acest gen de clasificare este foarte asemănător cu prima clasificare prezentată, defectele fiind în mare aceleaşi, modul de grupare diferă însă. Această abordare ajută însă inginerii de test să aplice strategia optimă pentru testarea unei plăci, ţinând cont de capabilităţile fiecărei categorii de echipamente de testare şi inspecţie.
Sunt anumite tipuri de defecte care pot proveni din zone diferite ale fluxului de producţie. Un astfel de exemplu este cazul fisurilor în corpul unei componente, ele putând avea următoarele cauze:

– manipulare necorespunzătoare a componentelor pe traseul de la producătorul de componente către linia SMT;
– stres mecanic în timpul procesului de plasare pe placă (placement);
– stres termic în timpul procesului de lipire în cuptor (reflow) din cauza unui profil termic necorespunzător;
– nerespectarea standardelor de manipulare a componentelor sensibile la umiditate (moisture sensitive) provoacă aşa numitul efect popcorn în procesul de reflow;
– stres termic în timpul procesului de lipire în val (wave-soldering);
– interfeţe de test (fixture) defecte sau proiectate necorespunzător la ICT sau FCT;
– stocare necorespunzătoare a PCBA-urilor sau manipulare necorespunzătoare;
– asamblarea finală defectuasă sau proiectare greşită a produsului final.

De aceea, de cele mai multe ori analiza defectelor care apar pe o linie de producţie, este necesar să fie efectuată în cadrul unei echipe multidisciplinare, care să conţină reprezentanţi din departamentele de producţie, calitate, ingineri de procese şi de test etc.

Din punctul de vedere al ponderilor, graficul (Paretto) de mai jos prezintă valorile aproximative pentru principalele tipuri de defecte. În diferitele studii apărute în ultimii ani chiar dacă ponderile pot să difere uşor, ordinea defectelor în general se păstrează aceeaşi. Diferenţele sunt date de complexitatea produselor, calitatea materialelor, calitatea echipamentelor, calitatea personalului de producţie, calitatea designului etc. Procentele reprezintă ponderea defectului respectiv din numărul total de defecte. Nu ne raportăm la o anumită staţie de test sau de inspecţie, ci la toate defectele care le putem întâlni la un PCBA, în timpul procesului de producţie.

3 MONITORIZAREA DEFECTELOR
Pentru a avea o dimensiune a defectelor cu care ne confruntăm, avem la dispoziţie mai multe metode de a cuantifica aceste defecte, pentru ca mai târziu după ce se întreprind acţiunile corective necesare să putem să le monitorizăm evoluţia. Unul dintre indicatorii foarte uzuali folosiţi tot mai mult în ultimii ani pentru a exprima numărul de defecte este PPM/DPMO:

DPMO – numărul de defecte pentru un milion de oportunităţi
PPM – părţi per milion;
în formula de mai sus Numărul_de_oportunităţi_per_unitate = 1

Foarte multe dintre companii îşi propun atingerea unor obiective de ordinul DPMO<1000 sau chiar mai ambiţioase. Datele obţinute prin monitorizarea proceselor din mai multe companii, în cadrul unui proiect internaţional (SMART GROUP ppm monitoring) arată însă că de multe ori aceste obiective nu sunt atinse. În graficul de mai jos am prezentat o medie pe 18 luni a datelor de la companiile implicate în proiect. În anumite condiţii însă, utilizând linii de producţie cu echipamente performante, producând aceleaşi PCBA pentru o perioadă mai lungă de timp (zile-săptămâni), monitorizând aceşti indicatori şi intervenind în timp real pentru corecţii ale proceselor atunci când este necesar, utilizând materii prime (componente, materiale pentru lipit) de calitate corespunzătoare, personal pregătit etc., se pot obţine rezultate foarte bune, cu DPMO < 200.

Un alt indicator utilizat uzual, exprimat în procente şi mai simplu de folosit, este FPY (First Pass Yield). El nu ţine însă cont nici de complexitatea subansamblelor electronice produse şi nici de numărul lor, dar este important la măsurarea eficienţei unei linii de producţie.

Acest indicator este măsurat în diferite etape de testare: AOI, ICT, FCT etc. Din nou, sunt multe companii care îşi propun ca obiective, un FPY³95% sau chiar mai ridicat la ICT de exemplu. O astfel de ţintă însă trebuie să fie una specifică unui anumit produs, în anumite condiţii şi nu una generală.
Multe companii şi-au dezvoltat sisteme proprii de “măsurare” a complexităţii unui PCBA, iar apoi obiectivul privind FPY la o anumită staţie de testare sau inspecţie se stabileşte în funcţie de acest indice, de detectabilitatea (acoperirea de test) a unui echipament, de strategia de test aleasă ş.a.m.d.
Un astfel de model de calcul al complexităţii unui PCBA este prezentat mai jos. Este doar un exemplu însă, fiecare companie sau departament îşi poate dezvolta şi utiliza propria formulă pe baza căreia să îşi stabilească obiective de eficienţă, strategia de

test ş.a.m.d.
C = Numărul de componente
L = Numărul de lipituri
F = Numărul de feţe populate cu componente (1 sau 2)
M = Mix, gradul de mixare al produselor pe o linie de producţie (1 sau 2)
D = Densitate de lipituri pe cm2
În funcţie de particularităţile fiecărei companii sau de experienţa anterioară, indicii astfel obţinuţi pot permite catalogarea unui PCBA ca având complexitate scăzută ( < 1), medie (1÷10) sau ridicată ( > 10). Aşa cum am spus acesta este doar un exemplu, ea poate fi modificată pentru a ţine cont şi de alţi factori (tehnologie SMT/THT, pitch pentru Circuite Integrate etc.).
Una din abordările foarte des întâlnite şi care ajută foarte mult la prevenirea apariţiei defectelor, este monitorizarea rezultatelor măsurătorilor şi a testelor efectuate la staţiile de test şi inspecţie (AOI, AXI, ICT, FCT). Aceste metode se reunesc sub numele de Control Statistic al Proceselor sau SPC – prescurtarea în limba engleză.
Mijloacele cele mai des utilizate în cazul unor caracteristici măsurabile sunt fişele de control, prin care se realizează o monitorizare a evoluţiei în timp a valorilor măsurate, respectiv histogramele prin care se monitorizează distribuţia valorilor măsurate raportat la un anumit interval.

Cele 2 metode pot fi utilizate conjugat, ele ajutând atât la interpretarea unor rezultate din trecut, cât şi la predicţii, în scopul estimării comportamentului anumitor echipamente, procese, materiale etc. Asociat cu acest gen de monitorizare, întâlnim doi indici, care definesc capabilitatea unui proces: Cp şi Cpk. De cele mai multe ori, aceste date pot fi furnizate chiar de către sistemele de testare automată ATE, acestea având posibilitatea de memorare a valorilor măsurate şi de prezentarea grafică a lor, respectiv de calcul al indicatorilor statistici.

Cp – defineşte gradul de încadrare a valorilor măsurate între limitele de control specificate

Cpk – defineşte gradul de centrare a valorilor măsurate raportat la valoarea de referinţă

Se urmăreşte ca cei doi indici să aibă valori cât mai mari, cel puţin supraunitare. Un proces sau o măsurătoare sunt considerate stabile dacă Cpk>1,33.

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