Wie sich Tests und Inspektionen auf die Zuverlässigkeit der Leiterplattenbestückung auswirken

Tests und Inspektionen allein machen eine Leiterplattenbaugruppe nicht zuverlässig.

Sie zeigen, ob die Zuverlässigkeit kontrolliert wird.

Dieser Unterschied ist wichtig. In vielen PCBA-Projekten wird „Testen“ wie ein letzter Schritt gegen Ende der Produktion behandelt. Bauen Sie die Platinen, führen Sie eine Prüfung durch und versenden Sie die Bestellung.

Die echte Fertigung ist nicht so aufgeräumt.

Eine Platine besteht möglicherweise einen Test und birgt dennoch an anderer Stelle ein Risiko: unter einer versteckten Lötstelle, um einen Stecker herum, in einem Firmware-Schritt, in einem überarbeiteten Bereich oder in einer Funktion, die nie tatsächlich getestet wurde.

Für OEM-Käufer lautet die nützliche Frage nicht nur: „Testet der Lieferant die Platinen?“

Die bessere Frage ist: „Tut das?“Prüfung und Inspektion„Welcher Anwendungsbereich entspricht den Zuverlässigkeitsrisiken dieser Leiterplattenbaugruppe?“

Eine einfache LED-Platine, ein Consumer-IoT-Modul, eine industrielle Steuerungs-PCBA und eine Leistungselektronikplatine sollten nicht in denselben Testplan gezwungen werden.

Die Zuverlässigkeit der Platine wird am Ende nicht getestet

Eine Leiterplattenbaugruppe kann die Prüfung bestehen und später trotzdem versagen.

Das bedeutet nicht immer, dass die Inspektion nutzlos war. Möglicherweise wurde das falsche Risiko geprüft.

Eine Platine kann eingeschaltet werden, während die Lötstelle eines Steckers schwach ist.

Eine Platine kann die AOI bestehen, während eine versteckte BGA-Verbindung noch einer Röntgenüberprüfung bedarf.

Eine Platine kann eine Sichtprüfung bestehen, während der Firmware-Ladevorgang nicht kontrolliert wird.

Eine Platine kann eine Funktionsprüfung bestehen, während ein Feldeingang, ein Relaisausgang, ein Kommunikationsanschluss oder ein Lastzustand ungetestet bleiben.

Aus diesem Grund sollten Tests und Inspektionen nicht als ein letzter Kontrollpunkt am Ende der Produktion betrachtet werden.

Zuverlässigkeit ergibt sich aus der gesamten Baukette: kontrollierte Beschaffung, stabile Montage, Kontrolle des Lötprozesses, geeignete Inspektion, wiederholbare Tests, dokumentierte Nacharbeit und Rückverfolgbarkeit.

Prüfungen und Inspektionen ersetzen nicht die Prozesskontrolle.

Sie überprüfen, ob die Prozesssteuerung funktioniert.

Inspektion und Prüfung erledigen unterschiedliche Aufgaben

Ein häufiger Fehler besteht darin, „Inspektion“ und „Testen“ so zu verwenden, als ob sie dasselbe bedeuten würden.

Das tun sie nicht.

Bei der Inspektion wird überprüft, ob die Platine korrekt montiert wurde. Es sucht nach sichtbaren oder messbaren Herstellungsbedingungen: fehlende Komponenten, Polaritätsfehler, Lötfehler, abgehobene Leitungen, Steckerausrichtung, Probleme mit der Beschriftung oder versteckte Probleme mit der Lötstelle.

Beim Testen wird überprüft, ob die Platine eine erforderliche Funktion erfüllt. Es kann das Stromverhalten, das Laden der Firmware, die Kommunikation, das Schalten von Relais, die Ein-/Ausgangsreaktion, die Stromaufnahme, das Sensorverhalten oder einen kundenspezifischen Betriebszustand bestätigen.

Beide sind wichtig, aber sie fangen unterschiedliche Probleme ein.

AOI erkennt möglicherweise einen fehlenden Widerstand. Es wird nicht bewiesen, dass die Firmware korrekt mit dem Hostsystem kommuniziert.

Durch Funktionstests kann bestätigt werden, dass eine Platine korrekt reagiert. Ein verstecktes Lötproblem unter einem unten-angeschlossenen Paket wird möglicherweise nicht angezeigt.

Aus diesem Grund nutzt ein stärkerer Zuverlässigkeitsplan Inspektion und Tests zusammen, anstatt zu erwarten, dass eine Methode alles erledigt.

Jede Methode hat eine Aufgabe.

Probleme beginnen, wenn ein Projekt erwartet, dass eine Methode die Arbeit aller anderen erledigt.

Der richtige Umfang hängt vom Vorstandsrisiko ab

Nicht jede Leiterplattenbaugruppe erfordert das gleiche Maß an Tests und Inspektionen.

Hier müssen Käufererwartungen und Lieferantenannahmen frühzeitig aufeinander abgestimmt werden.

Eine einfache Platine mit sichtbaren Lötstellen, ausgereiften Designdateien, stabilen Komponenten und geringem Anwendungsrisiko erfordert möglicherweise eine Standard-SMT-Inspektion und eine grundlegende elektrische Prüfung.

Eine Platine mit BGAs, QFNs, Fine{0}}Pitch-Teilen, Relais, Anschlussblöcken, Firmware, Hochstrombereichen, Kommunikationsschnittstellen oder Feldverkabelungen erfordert möglicherweise einen strukturierteren Inspektions- und Testplan.

Der Umfang sollte der Tafel folgen.

Nützliche Fragen sind:

• Gibt es versteckte Lötstellen?
• Gibt es polaritätsempfindliche-Komponenten?
• Gibt es Relais, Steckverbinder, Klemmenblöcke oder Feldverdrahtungsschnittstellen?
• Benötigt das Board eine Firmware-Programmierung?
• Benötigt das Produkt IKT oder vorrichtungsbasiertes FCT?
• Sind Testpunkte zugänglich?
• Ist die Platine Teil eines industriellen Steuerungs-, Stromversorgungs-, medizinischen Unterstützungs-, Automobil-Unterstützungs- oder Kommunikationssystems?
• Benötigt der Käufer Prüfprotokolle oder Rückverfolgbarkeit?
• Was passiert nach der Nacharbeit?

Das Risiko ist nicht immer an die Menge gebunden.

Ein 20-teiliger Pilotbau mit einem undefinierten Funktionstest kann ein größeres praktisches Risiko bergen als eine größere Nachbestellung mit einer ausgereiften Testvorrichtung und einem kontrollierten Prozess.

SPI kann Prozessabweichungen erkennen, bevor Komponenten platziert werden

Die Inspektion von Lotpasten wird in Ausschreibungen nicht immer besprochen, kann aber bei der SMT-Prozesskontrolle von Bedeutung sein.

Bereits vor der Platzierung von Bauteilen können Menge, Höhe, Ausrichtung und Brückenbildungsrisiko der Lotpaste die zukünftige Qualität der Lötverbindung beeinflussen. Wenn der Pastendruck instabil ist, können sich Fehler auf die Platzierung, den Reflow, den AOI, den elektrischen Test oder sogar auf die Feldleistung auswirken.

Der Wert von SPI ist das Timing.

Es prüft den Prozess frühzeitig, bevor ein Problem mit der Paste zu einem Problem mit der Lötstelle wird.

Das bedeutet nicht, dass jedes Projekt eine detaillierte SPI-Besprechung im Angebot benötigt. Aber bei SMT mit feinem Pitch, dichten Layouts, BGA--bezogenen Baugruppen oder Platinen, bei denen die Konsistenz des Lots von entscheidender Bedeutung ist, können Pasteninspektion und Prozessüberwachung eine stabilere Baugruppenqualität unterstützen.

Der Käufer muss nicht jeden Prozessparameter verwalten.

Der Käufer sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, dass die Zuverlässigkeit der Leiterplattenbestückung bereits beginnt, bevor die Leiterplatte die Endprüfung erreicht.

AOI trägt zur Stabilisierung der sichtbaren Montagequalität bei

Die automatisierte optische Inspektion ist nützlich, da viele PCBA-Defekte visuell oder geometriebedingt sind.

AOI kann dabei helfen, fehlende Komponenten, falsche Ausrichtung, Polaritätsprobleme, Platzierungsversätze, unzureichendes Lot, Lötbrücken, Tombstoning und andere sichtbare Zustände nach der SMT-Montage zu erkennen.

Bei der SMT-Leiterplattenmontage ist AOI oft Teil des standardmäßigen Qualitätskontrollablaufs, da es dem Produktionsteam eine schnellere und konsistentere Möglichkeit bietet, sichtbare Montageprobleme zu überprüfen.

Aber AOI hat Grenzen.

Die elektrische Funktion kann nicht vollständig überprüft werden. Es kann das Verhalten der Firmware nicht nachweisen. Versteckte Lötstellen unter BGA, QFN, LGA oder bestimmten unten -angeschlossenen Gehäusen werden möglicherweise nicht erkannt.

AOI ersetzt auch keinen guten Lotpastendruck, ein korrektes Reflow-Profil oder eine disziplinierte Prozesskontrolle.

Es verbessert die Zuverlässigkeit, wenn es für das eingesetzt wird, wozu es gut ist: sichtbare Montagefehler früh genug zu erkennen, um zu verhindern, dass sie weiterverbreitet werden.

Röntgeninspektion hilft, wenn Lötstellen verdeckt sind

Einige Zuverlässigkeitsrisiken können nicht oberflächlich beurteilt werden.

Wenn eine Platine BGA-, QFN-, LGA-, unten abgeschlossene Komponenten oder andere Gehäuse mit verdeckten Lötstellen verwendet, kann eine Röntgeninspektion hilfreich sein. Es kann dabei helfen, die Bildung von Lötstellen, Brückenbildung, Hohlraummuster, Ausrichtung und andere versteckte Zustände zu überprüfen, die durch eine visuelle Inspektion oder AOI möglicherweise nicht vollständig aufgedeckt werden.

Dies bedeutet nicht, dass jede Leiterplattenbaugruppe geröntgt werden muss.

Dies bedeutet, dass Röntgenaufnahmen in Betracht gezogen werden sollten, wenn das Platinendesign versteckte-Verbindungspakete enthält oder wenn das Anwendungsrisiko eine eingehendere Prüfung rechtfertigt.

Beispielsweise benötigt eine Platine für Verbraucherzubehör, bei der alle Verbindungen sichtbar sind, möglicherweise keine Röntgenaufnahme. Eine kompakte Steuerplatine mit BGA-, QFN- oder versteckten Stromversorgungsanschlüssen verdient möglicherweise einen anderen Inspektionsplan.

Die Entscheidung sollte auf der Grundlage von Pakettyp und Fehlerauswirkung getroffen werden, nicht aus Gewohnheit.

IKT und Flying Probe benötigen Testzugang, um nützlich zu sein

Durch die Inspektion kann bestätigt werden, ob die Teile korrekt platziert zu sein scheinen.

Beim Testen auf Schaltungsebene- wird geprüft, ob sich die zusammengebaute Schaltung elektrisch wie erwartet verhält.

In-{0}Schaltungstests, Flying-Probe-Tests und damit verbundene elektrische Prüfungen können dabei helfen, Kurzschlüsse, Unterbrechungen, falsche Komponentenwerte, fehlende Komponenten und bestimmte Probleme auf Baugruppen- oder Komponentenebene-zu erkennen.

Diese Methoden können nützlich sein, wenn das Board-Design den Zugriff unterstützt und wenn das Projektvolumen oder das Risiko die Einrichtung rechtfertigt.

Das wichtige Wort ist Zugang.

Ein Käufer kann zu einem späten Zeitpunkt des Projekts nicht entscheiden, dass vollständige IKT erforderlich ist, wenn das PCB-Layout nicht die erforderlichen Testpunkte oder den Zugang zu den Vorrichtungen bietet. Bei vielen Projekten muss die Testplanung vor der Fertigung und nicht nach der Montage beginnen.

Hier kommt es auf DFT an.

Design für Testbarkeit ist nicht nur eine technische Präferenz. Dies wirkt sich direkt darauf aus, ob die endgültige Leiterplattenbaugruppe effizient geprüft und getestet werden kann.

FCT sollte die wahre Aufgabe des Vorstands beweisen

Bei Funktionstests wird die Zuverlässigkeit oft anwendungsspezifisch-.

Bei einigen Leiterplattenbaugruppen kann eine einfache -Einschaltprüfung ausreichend sein. Für andere muss die Platine echtes Verhalten nachweisen: Relaisschaltung, E/A-Reaktion, Firmware-Laden, LED-Verhalten, Sensorreaktion, Kommunikation, Motorsteuerungssignale, Stromaufnahme oder vom Kunden definierte Betriebsbedingungen.

Dies ist besonders wichtig bei industriellen Steuerungs-PCBAs, Automatisierungsgeräten, Kommunikationsgeräten, Leistungselektronik und anderen Projekten, bei denen die Platine mehr tut, als nur passiv in einem Produkt zu sitzen.

Ein nützlicher FCT-Plan sollte Folgendes definieren:

• welche Funktion muss nachgewiesen werden
• welche Firmware oder Software benötigt wird
• welche Vorrichtung, welches Kabel, welche Last oder welcher Simulator benötigt wird
• wie das Pass/Fail-Ergebnis aussieht
• ob Testdaten aufgezeichnet werden sollen
• ob fehlerhafte Platinen nach der Überarbeitung erneut getestet werden
• ob Seriennummer oder Chargenrückverfolgbarkeit erforderlich sind

Ein Test, den nur ein Ingenieur durchführen kann, ist noch kein Produktionstest.

Wenn das EMS-Team den Funktionstest nicht unter klaren Anweisungen wiederholen kann, ist der Testplan nicht produktionsreif.

Ein Burn-In- oder Stress-Screening sollte risikobasiert sein

Burn-In- und Umweltstress-Screening können dazu beitragen, Schwachstellen in einigen Baugruppen frühzeitig aufzudecken, sollten aber nicht als automatische Anforderungen für jedes PCBA-Projekt betrachtet werden.

Für bestimmte Industrie-, Energie-, Automobil--Unterstützungs-, medizinische-Unterstützungs- oder schwer zu wartende-Anwendungen kann es sein, dass der Käufer vor dem Versand einen Betrieb mit Strom, thermische Belastung, Belastungsbedingungen oder andere Belastungsprüfungen verlangt.

Bei einfacheren oder kostensensiblen Boards ist dieser Testumfang möglicherweise nicht erforderlich.

Die richtige Frage lautet nicht: „Soll jedes Brett eingebrannt werden?“

Die bessere Frage lautet: „Rechtfertigt das Risikoniveau dieses Produkts ein Stressscreening und welchen Zustand sollte der Test tatsächlich simulieren?“

Wenn ein Einbrennen oder ein Stressscreening erforderlich ist, sollten der Käufer und der EMS-Partner vor der Produktionsplanung den Zustand, die Dauer, die Stichprobengröße oder -abdeckung, die Kriterien für „Bestanden/Nicht bestanden“ und die Regeln für erneute Tests definieren.

Andernfalls wird „Einbrennen erforderlich“ zu einer vagen Anweisung und nicht zu einer kontrollierten Testanforderung.

Testanforderungen sollten vor der Ausschreibung definiert werden

Tests und Inspektionen wirken sich auf Angebot, Durchlaufzeit, Vorrichtungsplanung, technische Vorbereitung, Berichterstattung und Lieferannahmen aus.

Wenn ein Käufer zunächst ein einfaches Montageangebot anfordert und später IKT, FCT, Programmierung, Röntgenprüfung, Testberichte oder Einbrennen- hinzufügt, beschreibt das ursprüngliche Angebot möglicherweise nicht mehr das tatsächliche Projekt.

Das bedeutet nicht, dass jeder Käufer vom ersten Tag an jedes Testdetail kennen muss.

Der zu erwartende Prüfumfang sollte jedoch früh genug besprochen werden, damit der Lieferant richtig planen kann.

Vor der Anfrage aLeiterplattenbestückungAngebot, Käufer sollten Folgendes klären:

• Wird AOI erwartet?
• Ist für verdeckte Lötstellen eine Röntgenaufnahme erforderlich?
• Ist IKT oder Flying Probe erforderlich?
• Ist eine Funktionsprüfung erforderlich?
• Ist Firmware-Programmierung enthalten?
• Ist eine Testvorrichtung vorhanden oder muss eine gebaut werden?
• Sind Prüfberichte erforderlich?
• Werden fehlerhafte Boards überarbeitet und erneut getestet?
• Sind Etiketten, Seriennummern oder Chargenprotokolle erforderlich?

Ein Angebot ohne Testumfang kann niedriger aussehen, während die Zuverlässigkeitsfrage offen bleibt.

Das mag für einen frühen Prototyp akzeptabel sein. Es ist riskant für die Produktionsplanung.

Für Nacharbeiten sollten eigene Inspektions- und Nachprüfungsregeln gelten

Bei Tests und Inspektionen geht es nicht nur um die Qualität des ersten{0}}Durchgangs.

Sie sind auch nach einer Überarbeitung wichtig.

Eine überarbeitete Platine erfordert möglicherweise eine zusätzliche Inspektion, da Hitzeeinwirkung, Komponentenentfernung, manuelles Löten oder Steckverbinderanpassung neue Risiken mit sich bringen können. Je nach Platine kann eine Nacharbeit eine Sichtprüfung, eine AOI-Überprüfung, eine Röntgenprüfung, einen erneuten elektrischen Test oder einen erneuten Funktionstest erfordern.

Der entscheidende Punkt ist einfach:

Eine ausgefallene Platine sollte nicht in den fertigen{0}Warenfluss zurückgeführt werden, nur weil der sichtbare Defekt behoben wurde.

Die Reparaturmethode, das Inspektionsergebnis und das Ergebnis des erneuten Tests sollten dem Risikoniveau der Platine entsprechen.

Bei PCBA-Projekten mit geringem{0}}Volumen, Pilot-, Industrie- oder zuverlässigkeitsrelevanten-PCBA-Projekten kann diese Nacharbeit-und-Nachprüfungsdisziplin genauso wichtig sein wie der ursprüngliche Inspektionsplan.

Testdaten sollten in den nächsten Build einfließen

Tests und Inspektionen sollen nicht nur über Bestehen oder Nichtbestehen entscheiden.

Sie können auch zeigen, ob der Prozess driftet.

Wenn AOI wiederholt dieselbe Komponentenverschiebung meldet, kann dies auf die Platzierungseinstellung, das Feeder-Verhalten, die Komponentenverpackung oder das Pad-Design hinweisen. Wenn Röntgenaufnahmen wiederholt ähnliche versteckte-Probleme zeigen, muss möglicherweise das Reflow-Profil oder das Gehäusedesign überprüft werden. Wenn sich FCT-Fehler um eine Schnittstelle herum häufen, kann das Problem in der Firmware, der Steckerhandhabung, dem Testaufbau oder dem Designspielraum liegen.

Diese Art von Feedback ist nützlich, da es Testergebnisse in Prozesslernen umwandelt.

Bei Nachbestellungen, Pilotbauten, industriellen Steuerplatinen und Produktionsprogrammen mit Revisionsänderungen können Testdaten dem EMS-Partner und Käufer helfen, den nächsten Bau zu verbessern, anstatt einfach gute Platinen von schlechten Platinen zu trennen.

Die Zuverlässigkeit verbessert sich, wenn die Prüfung in die Fertigungssteuerung zurückfließt.

Testdaten und Rückverfolgbarkeit helfen bei der zukünftigen Fehlerbehebung

Tests und Inspektionen sind sinnvoller, wenn die Ergebnisse nachvollziehbar sind.

Bei einfachen Projekten kann eine Pass/Fail-Bestätigung ausreichen. Bei anspruchsvolleren Builds möchte der Käufer möglicherweise Aufzeichnungen, die mit der Chargennummer, der Seriennummer, der Firmware-Version, dem Inspektionsergebnis, dem Testergebnis oder dem Nacharbeitsverlauf verknüpft sind.

Rückverfolgbarkeit hilft später bei der Beantwortung von Fragen:

• In welchem ​​Batch wurde diese Stücklistenrevision verwendet?
• Welche Firmware-Version wurde geladen?
• Welche Boards haben den FCT bestanden?
• Wurde dieses Board überarbeitet?
• War die ausgefallene Einheit Teil einer bestimmten Charge?
• Ohne Aufzeichnungen wird die Fehlerbehebung zum Rätselraten.

Das bedeutet nicht, dass jedes Projekt ein umfangreiches Berichtspaket benötigt.

Die Berichtsebene sollte zur Anwendung, zum Produktionsstadium und zur Kundenanforderung passen. Wenn der Käufer jedoch eine Rückverfolgbarkeit erwartet, sollte diese vor Produktionsbeginn definiert werden.

Ein praktischer Test- und Inspektionsumfang für Käufer

Ein umfassenderer Testplan beginnt mit der Anpassung der Inspektionsmethoden an das Risiko.

Diese Tabelle ist keine universelle Checkliste.

Es handelt sich um ein Planungstool.

Der richtige Umfang hängt vom Platinendesign, dem Anwendungsrisiko, dem Produktionsstadium, den Anforderungen des Käufers und davon ab, ob die Testmethode unter Produktionsbedingungen wiederholt werden kann.

Branchensignal: Zuverlässigkeitserwartungen verlagern sich nach oben

Immer mehr OEM-Käufer definieren früher im Projekt Qualitätserwartungen, insbesondere für Industrieelektronik, Automatisierungsgeräte, Kommunikationsgeräte, Leistungselektronik und andere zuverlässigkeitskritische Baugruppen.

Das bedeutet nicht, dass jedes Board ein umfangreiches Testpaket benötigt.

Das bedeutet, dass Tests und Inspektionen als Teil der Bauplanung behandelt werden sollten und nicht als nachträglicher Gedanke nach Abschluss der Montage betrachtet werden sollten.

Je früher der Testumfang definiert wird, desto einfacher ist es, Testzugriff, Vorrichtungsbedarf, Inspektionsablauf, Berichterstellung und Lieferannahmen zu planen.

Wo STHL in diese Diskussion passt

Für OEM-Käufer, die PCB-Montageprojekte vorbereiten, kann Shenzhen STHL Technology Co., Ltd. neben dem Montageumfang auch Test- und Inspektionsanforderungen überprüfen.

Abhängig vom Projekt kann dies AOI-Inspektion, Röntgeninspektion, Besprechung von In-Schaltungs- oder Funktionstests, Programmieranforderungen, Vorrichtungsplanung, Erwartungen an Nacharbeiten- und-Wiederholungstests sowie Anforderungen an die Rückverfolgbarkeit umfassen.

Das Ziel besteht nicht darin, unnötige Tests hinzuzufügen.

Das Ziel ist es, mit dem übereinzustimmenPrüfung und InspektionDabei wird der Umfang an das tatsächliche Risiko der Platine angepasst, sodass der Aufbau unter klaren Bedingungen zusammengebaut, überprüft, getestet und wiederholt werden kann.

Abschluss

Tests und Inspektionen wirken sich auf die Zuverlässigkeit der Leiterplattenbestückung aus, indem sie unterschiedliche Arten von Risiken in verschiedenen Phasen des Baus aufdecken.

SPI kann dabei helfen, das Lötpastenrisiko vor der Platzierung zu kontrollieren. AOI hilft dabei, sichtbare Montageprobleme zu erkennen. Röntgenstrahlen können bei versteckten Lötstellen hilfreich sein. IKT und Flying Probe können Prüfungen auf Schaltungsebene-unterstützen. FCT bestätigt, ob das Board seine vorgesehene Funktion erfüllt. Nacharbeitsinspektion, Testdaten und Rückverfolgbarkeit unterstützen die Wiederholungsproduktion und zukünftige Fehlerbehebung.

Für OEM-Käufer ist die praktische Lektion einfach: Definieren Sie frühzeitig den Test- und Inspektionsumfang. Warten Sie nicht, bis die Platinen zusammengebaut sind, um zu entscheiden, was „zuverlässig“ bedeuten soll.

Benötigen Sie Hilfe bei der Definition des richtigen Test- und Inspektionsumfangs für Ihr PCB-Montageprojekt? Senden Sie Ihre Dateien überFordern Sie ein Angebot anoder wenden Sie sich direkt an STHL unterinfo@pcba-china.com