Como os testes e a inspeção afetam a confiabilidade da montagem da PCB

Testes e inspeção não tornam um conjunto de PCB confiável por si só.

Eles revelam se a confiabilidade está sendo controlada.

Essa diferença é importante. Em muitos projetos PCBA, o “teste” é tratado como uma etapa final perto do final da produção. Construa as placas, faça uma verificação e envie o pedido.

A fabricação real não é tão organizada.

Uma placa pode passar em um teste e ainda apresentar riscos em outro lugar: sob uma junta de solda oculta, ao redor de um conector, dentro de uma etapa de firmware, em uma área retrabalhada ou em uma função que nunca foi realmente testada.

Para compradores OEM, a pergunta útil não é apenas: “O fornecedor testa as placas?”

A melhor pergunta é: "Será que oTeste e Inspeçãoescopo corresponde aos riscos de confiabilidade deste conjunto de PCB?"

Uma placa de LED simples, um módulo IoT de consumidor, um PCBA de controle industrial e uma placa de eletrônica de potência não devem ser forçados a entrar no mesmo plano de teste.

A confiabilidade não é testada na placa no final

Um conjunto de PCB pode passar na inspeção e ainda assim falhar mais tarde.

Isso nem sempre significa que a inspeção foi inútil. Isso pode significar que o risco errado estava sendo verificado.

Uma placa pode ligar enquanto a junta de solda do conector estiver fraca.

Uma placa pode passar no AOI enquanto uma junta BGA oculta ainda precisa de revisão-de raio X.

Uma placa pode passar na inspeção visual enquanto o processo de carregamento do firmware não é controlado.

Uma placa pode passar em uma verificação funcional enquanto uma entrada de campo, saída de relé, porta de comunicação ou condição de carga permanece sem teste.

É por isso que os testes e a inspeção não devem ser tratados como um ponto de verificação final no final da produção.

A confiabilidade vem de toda a cadeia de construção: fornecimento controlado, montagem estável, controle do processo de soldagem, inspeção adequada, testes repetíveis, retrabalho documentado e rastreabilidade.

Testes e inspeções não substituem o controle do processo.

Eles verificam se o controle do processo está funcionando.

Inspeção e testes realizam trabalhos diferentes

Um erro comum é usar “inspeção” e “teste” como se significassem a mesma coisa.

Eles não.

A inspeção verifica se a placa foi montada corretamente. Ele procura condições de fabricação visíveis ou mensuráveis: componentes ausentes, erros de polaridade, defeitos de solda, cabos levantados, alinhamento de conectores, problemas de etiqueta ou problemas ocultos de juntas de solda.

O teste verifica se a placa executa uma função necessária. Ele pode confirmar o comportamento de energia, carregamento de firmware, comunicação, comutação de relé, resposta de entrada/saída, consumo de corrente, comportamento do sensor ou uma condição operacional-específica do cliente.

Ambos são importantes, mas detectam problemas diferentes.

AOI pode detectar um resistor ausente. Isso não provará que o firmware se comunica corretamente com o sistema host.

Os testes funcionais podem confirmar se uma placa responde corretamente. Pode não revelar um problema de solda oculto em um pacote-terminado na parte inferior.

É por isso que um plano de confiabilidade mais forte utiliza inspeção e testes juntos, em vez de esperar que um único método faça tudo.

Cada método tem um trabalho.

Os problemas começam quando um projeto espera que um método faça o trabalho de todos os outros.

O escopo certo depende do risco do conselho

Nem toda montagem de PCB precisa do mesmo nível de testes e inspeção.

É aqui que as expectativas do comprador e as suposições do fornecedor precisam ser alinhadas desde o início.

Uma placa simples com juntas de solda visíveis, arquivos de projeto maduros, componentes estáveis ​​e baixo risco de aplicação pode precisar de inspeção SMT padrão e uma verificação elétrica básica.

Uma placa com BGAs, QFNs,-peças de passo fino, relés, blocos terminais, firmware, áreas-de alta corrente, interfaces de comunicação ou fiação de campo pode precisar de um plano de inspeção e teste mais estruturado.

O escopo deve seguir o conselho.

Perguntas úteis incluem:

• Existem juntas de solda ocultas?
• Existem componentes sensíveis-à polaridade?
• Existem relés, conectores, blocos terminais ou interfaces de{0}fiação de campo?
• A placa requer programação de firmware?
• O produto precisa de TIC ou FCT{0}}baseado em acessórios?
• Os pontos de teste são acessíveis?
• A placa faz parte de um sistema de controle industrial, energia, suporte médico, suporte automotivo ou comunicação?
• O comprador exige registros de teste ou rastreabilidade?
• O que acontece após o retrabalho?

O risco nem sempre está ligado à quantidade.

Uma construção piloto de 20 peças com um teste funcional indefinido pode acarretar mais riscos práticos do que um pedido repetido maior com um dispositivo de teste maduro e um processo controlado.

SPI pode detectar desvios no processo antes que os componentes sejam colocados

A inspeção da pasta de solda nem sempre é discutida nas solicitações de cotação, mas pode ser importante no controle do processo SMT.

Antes de os componentes serem colocados, o volume da pasta de solda, a altura, o alinhamento e o risco de ponte já podem influenciar a qualidade futura da junta de solda. Se a impressão em pasta for instável, os defeitos poderão passar para a colocação, refluxo, AOI, teste elétrico ou até mesmo desempenho em campo.

O valor do SPI é o tempo.

Ele verifica o processo antecipadamente, antes que um problema de colagem se torne um problema de junta de solda.

Isso não significa que todo projeto precise de uma discussão detalhada do SPI na cotação. Mas para SMT de passo-fino, layouts densos, montagens-relacionadas a BGA ou placas onde a consistência da solda é crítica, a inspeção de colagem e o monitoramento do processo podem oferecer suporte a uma qualidade de montagem mais estável.

O comprador não precisa gerenciar todos os parâmetros do processo.

Mas o comprador deve entender que a confiabilidade da montagem da PCB começa antes que a placa chegue ao teste final.

AOI ajuda a estabilizar a qualidade visível da montagem

A inspeção óptica automatizada é útil porque muitos defeitos de PCBA são visuais ou{0}}relacionados à geometria.

AOI pode ajudar a detectar componentes ausentes, orientação errada, problemas de polaridade, deslocamentos de posicionamento, solda insuficiente, pontes de solda, marcas de exclusão e outras condições visíveis após a montagem do SMT.

Para montagem de PCB SMT, o AOI geralmente faz parte do fluxo de controle-de qualidade padrão porque oferece à equipe de produção uma maneira mais rápida e consistente de rastrear problemas visíveis de montagem.

Mas a AOI tem limites.

Não é possível verificar totalmente a função elétrica. Não pode provar o comportamento do firmware. Ele pode não ver juntas de solda ocultas em BGA, QFN, LGA ou em determinados pacotes-com terminação inferior.

AOI também não substitui uma boa impressão de pasta de solda, um perfil de refluxo correto ou um controle de processo disciplinado.

Ele melhora a confiabilidade quando usado para aquilo em que é bom: detectar defeitos de montagem visíveis com antecedência suficiente para evitar que eles se movam posteriormente.

A inspeção-por raio X ajuda quando as juntas de solda estão ocultas

Alguns riscos de confiabilidade não podem ser avaliados superficialmente.

Se uma placa usa BGA, QFN, LGA, componentes com terminação-inferior ou outros pacotes com juntas de solda ocultas, a Inspeção por Raios-X pode ser útil. Ele pode ajudar a revisar a formação de juntas de solda, pontes, padrões de anulação, alinhamento e outras condições ocultas que a inspeção visual ou AOI podem não revelar totalmente.

Isso não significa que toda montagem de PCB precisa de raios X-.

Isso significa que o raio X-deve ser considerado quando o design da placa inclui pacotes de juntas-ocultos ou quando o risco da aplicação justifica uma inspeção mais profunda.

Por exemplo, uma placa acessória de consumo com todas as juntas visíveis pode não precisar de raio-X. Uma placa de controle compacta com BGA, QFN ou juntas de dispositivos-de energia ocultos pode merecer um plano de inspeção diferente.

A decisão deve vir do tipo de pacote e do impacto da falha, não do hábito.

ICT e Flying Probe precisam de acesso de teste para serem úteis

A inspeção pode confirmar se as peças parecem estar colocadas corretamente.

O teste{0}}em nível de circuito verifica se o circuito montado se comporta eletricamente da maneira esperada.

Em-testes de circuito, testes de sonda voadora e verificações elétricas relacionadas podem ajudar a identificar curtos-circuitos, aberturas, valores de componentes incorretos, componentes ausentes e determinados problemas no nível de-montagem ou componente.

Esses métodos podem ser úteis quando o design da placa suporta o acesso e quando o volume ou risco do projeto justifica a configuração.

A palavra importante é acesso.

Um comprador não pode decidir no final do projeto que a TIC completa é necessária se o layout da PCB não fornecer os pontos de teste ou acesso ao equipamento necessários. Em muitos projetos, o planejamento dos testes deve começar antes da fabricação e não após a montagem.

É aqui que o DFT é importante.

Projetar para testabilidade não é apenas uma preferência de engenharia. Afeta diretamente se a montagem final do PCB pode ser inspecionada e testada com eficiência.

FCT deve provar o verdadeiro trabalho do Conselho

Geralmente, é nos testes funcionais que a confiabilidade se torna específica-da aplicação.

Para alguns conjuntos de PCB, uma verificação básica de{0}}ligação pode ser suficiente. Para outros, a placa precisa provar o comportamento real: comutação de relé, resposta de E/S, carregamento de firmware, comportamento do LED, resposta do sensor, comunicação, sinalização-de controle do motor, consumo de corrente ou condições operacionais-definidas pelo cliente.

Isto é especialmente importante em PCBA de controle industrial, equipamentos de automação, dispositivos de comunicação, eletrônica de potência e outros projetos onde a placa faz mais do que ficar passivamente dentro de um produto.

Um plano FCT útil deve definir:

• qual função deve ser provada
• qual firmware ou software é necessário
• qual acessório, cabo, carga ou simulador é necessário
• como é o resultado de aprovação/reprovação
• se os dados de teste devem ser registrados
• se as placas com falha são testadas novamente após retrabalho
• se o número de série ou a rastreabilidade do lote são necessários

Um teste que apenas um engenheiro pode executar ainda não é um teste de produção.

Se a equipe do EMS não puder repetir o teste funcional sob instruções claras, o plano de teste não estará pronto para produção.

A triagem-de esgotamento ou estresse deve ser baseada em riscos-

A triagem-de desgaste e o estresse ambiental podem ajudar a revelar pontos fracos-no início da vida em algumas montagens, mas não devem ser tratados como requisitos automáticos para todos os projetos de PCBA.

Para determinadas aplicações industriais, de energia, de suporte-automotivo, de{1}}suporte médico ou de-serviço difícil-, o comprador pode exigir operação motorizada, exposição térmica, condições de carga ou outros exames de estresse antes do envio.

Para placas mais simples ou-de custo, esse nível de teste pode não ser necessário.

A pergunta correta não é: "Todas as tábuas devem ser queimadas?"

A melhor pergunta é: “O nível de risco deste produto justifica a triagem de estresse e que condição o teste deveria realmente simular?”

Se for necessária uma triagem-de desgaste ou estresse, o comprador e o parceiro EMS deverão definir a condição, a duração, o tamanho ou a cobertura da amostra, os critérios de aprovação/reprovação e as regras de novo teste antes do planejamento da produção.

Caso contrário, "burn-necessário" se tornará uma instrução vaga em vez de um requisito de teste controlado.

Os requisitos de teste devem ser definidos antes da RFQ

Os testes e a inspeção afetam a cotação, o prazo de entrega, o planejamento dos acessórios, a preparação da engenharia, os relatórios e as premissas de entrega.

Se um comprador solicitar primeiro um orçamento de montagem básica e adicionar TIC, FCT, programação, inspeção-de raios X, relatórios de teste ou gravação-posteriormente, o orçamento original poderá não descrever mais o projeto real.

Isso não significa que todo comprador deva conhecer todos os detalhes do teste desde o primeiro dia.

Mas o escopo esperado do teste deve ser discutido com antecedência suficiente para que o fornecedor planeje corretamente.

Antes de solicitar umMontagem de PCBcotação, os compradores devem esclarecer:

• AOI é esperado?
• O raio X-é necessário para juntas de solda ocultas?
• É necessária TIC ou sonda voadora?
• O teste funcional é necessário?
• A programação do firmware está incluída?
• Existe um dispositivo de teste disponível ou precisa ser construído?
• Os relatórios de teste são necessários?
• As placas com falha são retrabalhadas e testadas novamente?
• São necessários rótulos, números de série ou registros de lote?

Uma cotação sem escopo de teste pode parecer inferior, deixando a questão da confiabilidade em aberto.

Isso pode ser aceitável para um protótipo inicial. É arriscado para o planejamento da produção.

O retrabalho deve ter regras próprias de inspeção e reteste

Os testes e a inspeção não se tratam apenas da qualidade da primeira{0}}aprovação.

Eles também são importantes após o retrabalho.

Uma placa retrabalhada pode precisar de inspeção extra porque a exposição ao calor, a remoção de componentes, a soldagem manual ou o ajuste do conector podem apresentar novos riscos. Dependendo da placa, o retrabalho pode exigir inspeção visual, revisão AOI, inspeção-por raios X, reteste elétrico ou reteste funcional.

O ponto chave é simples:

Uma placa com defeito não deve retornar ao fluxo-de produtos acabados apenas porque o defeito visível foi reparado.

O método de reparo, o resultado da inspeção e o resultado do novo teste devem corresponder ao nível de risco da placa.

Para projetos de PCBA sensíveis de-volume, piloto, industriais ou de confiabilidade-de baixo volume, essa disciplina de retrabalho-e-reteste pode ser tão importante quanto o plano de inspeção original.

Os dados de teste devem ser realimentados na próxima versão

Os testes e a inspeção não devem apenas decidir se são aprovados ou reprovados.

Eles também podem mostrar se o processo está oscilando.

Se o AOI sinalizar repetidamente a mesma mudança de componente, isso pode apontar para configuração de posicionamento, comportamento do alimentador, embalagem de componente ou design de almofada. Se o raio X-mostra repetidamente problemas de articulação-ocultos semelhantes, o perfil de refluxo ou o design do pacote pode precisar de revisão. Se as falhas do FCT se agruparem em torno de uma interface, o problema poderá estar no firmware, no manuseio do conector, na configuração do teste ou na margem do projeto.

Esse tipo de feedback é útil porque transforma os resultados dos testes em aprendizado de processo.

Para pedidos repetidos, construções piloto, placas de controle industrial e programas de produção com alterações de revisão, os dados de teste podem ajudar o parceiro e comprador do EMS a melhorar a próxima construção, em vez de simplesmente separar as placas boas das placas ruins.

A confiabilidade melhora quando os testes retroalimentam o controle de fabricação.

Dados de teste e rastreabilidade ajudam na solução de problemas futuros

Testes e inspeções são mais úteis quando os resultados são rastreáveis.

Para projetos simples, uma confirmação de aprovação/reprovação pode ser suficiente. Para construções mais exigentes, o comprador pode querer registros vinculados ao número do lote, número de série, versão do firmware, resultado da inspeção, resultado do teste ou histórico de retrabalho.

A rastreabilidade ajuda a responder perguntas posteriores:

• Qual lote usou esta revisão da BOM?
• Qual versão do firmware foi carregada?
• Quais conselhos foram aprovados na FCT?
• Essa placa foi reformulada?
• A unidade com falha fazia parte de um lote específico?
• Sem registros, a solução de problemas se torna uma adivinhação.

Isso não significa que todo projeto precise de um pacote pesado de relatórios.

O nível de relatório deve corresponder à aplicação, ao estágio de produção e aos requisitos do cliente. Mas se o comprador espera rastreabilidade, ela deverá ser definida antes do início da produção.

Um escopo prático de teste e inspeção para compradores

Um plano de teste mais sólido começa com a correspondência dos métodos de inspeção com o risco.

Esta tabela não é uma lista de verificação universal.

É uma ferramenta de planejamento.

O escopo correto depende do design da placa, do risco da aplicação, do estágio de produção, dos requisitos do comprador e se o método de teste pode ser repetido sob condições de produção.

Sinal da indústria: as expectativas de confiabilidade estão avançando

Mais compradores OEM estão definindo expectativas de qualidade no início do projeto, especialmente para eletrônicos industriais, equipamentos de automação, dispositivos de comunicação, eletrônicos de potência e outros conjuntos sensíveis-à confiabilidade.

Isso não significa que toda placa precise de um pacote de testes pesado.

Isso significa que os testes e a inspeção devem ser tratados como parte do planejamento da construção, e não como uma reflexão tardia após a conclusão da montagem.

Quanto mais cedo o escopo do teste for definido, mais fácil será planejar o acesso ao teste, as necessidades dos acessórios, o fluxo de inspeção, os relatórios e as premissas de entrega.

Onde o STHL se encaixa nesta discussão

Para compradores OEM que preparam projetos de montagem de PCB, a Shenzhen STHL Technology Co., Ltd. pode revisar os requisitos de teste e inspeção juntamente com o escopo da montagem.

Dependendo do projeto, isso pode incluir inspeção AOI, inspeção de raios X-, discussão em-circuitos ou testes funcionais, requisitos de programação, planejamento de acessórios, expectativas de retrabalho-e-reteste e necessidades de rastreabilidade.

O objetivo não é adicionar testes desnecessários.

O objetivo é corresponderTeste e Inspeçãoescopo ao risco real da placa, para que a construção possa ser montada, verificada, testada e repetida sob condições claras.

Conclusão

Os testes e a inspeção afetam a confiabilidade da montagem da PCB, revelando diferentes tipos de risco em diferentes estágios da construção.

O SPI pode ajudar a controlar o risco da pasta de solda antes da colocação. AOI ajuda a detectar problemas visíveis de montagem. O raio X-pode ajudar com juntas de solda ocultas. As sondas de TIC e voadoras podem oferecer suporte a verificações-de nível de circuito. A FCT confirma se a placa desempenha a função pretendida. A inspeção de retrabalho, os dados de teste e a rastreabilidade ajudam a apoiar a produção repetida e a solução de problemas futuros.

Para compradores OEM, a lição prática é simples: definir antecipadamente o escopo do teste e da inspeção. Não espere até que as placas estejam montadas para decidir o que “confiável” deve significar.

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