Teste de montagem de PCB de baixo volume

Já encomendei a fabricação e montagem de pequenos lotes de PCB (~ 100) algumas vezes. Cada vez, a fábrica de montagem me perguntava se eu queria fazer testes nas placas. Como não sou profissional, não sabia o que fazer, então testei as placas quando as recuperei ... encontrando porcentagens inaceitáveis (> 10 ~ 20%) de problemas de solda. Embora minhas placas fossem complexas (+100 componentes), eu não havia projetado nenhum procedimento de teste nem sabia como fazê-lo. Então, eu estou me perguntando, quais são os recursos habituais de teste para uma produção de baixo volume como esta e que tipos de teste podem ser solicitados à fábrica sem exagerar? Isso geralmente é caro? Estou falando de testar a placa montada, não a PCB vazia. Desde já, obrigado.

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— Guillermo Prandi
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Nenhuma quantidade de testes "consertará" um processo de montagem que é tão fundamentalmente defeituoso que produz 10 a 20% das montagens ruins. Mesmo que uma placa passe em um teste visual ou funcional em um determinado momento, provavelmente terá problemas de confiabilidade a longo prazo. Você realmente precisa encontrar uma casa de montagem melhor.

— Dave Tweed

Resposta mais simples: peça que citem os testes "abrem e fechem" e vejam o que dizem. Estes detectam praticamente todos os defeitos de solda, que são o seu grande problema. Eles podem pedir placas de teste no quadro ou informações que você pode fornecer. Pergunte a eles o que você precisa fazer em um quadro existente para torná-lo testável.

— Brian Drummond

Obrigado rapazes. É verdade, preciso encontrar uma nova casa de montagem. No entanto, eles eram diferentes a cada vez. Eu pensei que era meio normal ter esses erros! Os erros foram por causa do calor insuficiente (solda não derretida) em partes das placas. Eles eram soldados por refluxo de chumbo e estanho, então não sei como eles poderiam acabar dessa maneira. Eu me culpei por não saber como posicionar os componentes corretamente para uma distribuição uniforme do calor (é uma placa densa), mas acho que também é culpa deles. A placa possui alguns componentes de passo de 0,4 mm dos quais não consegui me livrar.

— Guillermo Prandi

Isto não é normal. De fato, levá-los a testar e consertar manualmente o que eles encontram pode mascarar seu conjunto de baixa qualidade e você terá muitas falhas de campo. Talvez seu design seja parcialmente culpado, mas eu realmente encontraria outra casa de montagem. Eles deveriam ter conseguido ver a solda ruim por inspeção visual!

— Spehro Pefhany

Respostas:

Estou trabalhando para uma empresa desse tipo, mas principalmente no desenvolvimento, por isso tenho algumas dicas, mas provavelmente existem pessoas por aí que sabem muito mais:

Quando se trata de testar, seguimos várias abordagens. Basicamente, começamos com a AOI (Inspeção Ótica Automatizada). Isso é bastante barato e revela muitos erros antes que outras etapas sejam necessárias e que exijam a alimentação da placa.

O próximo passo é verificar as conexões elétricas. Fazemos isso de algumas maneiras diferentes, geralmente depende da quantidade de pontos de teste disponíveis e se a placa foi projetada para teste (sim, geralmente ninguém se importa com isso com antecedência). Os métodos que mais usamos são:

Sonda voadora (basicamente uma maneira automatizada de contatar os pinos e verificar se a resistência atende aos valores esperados). Isso também é relativamente barato, pois os programas podem ser criados a partir de listas de rede que precisam ser especificadas pelo cliente.
Varredura de limites: a sonda voadora pode entrar em contato principalmente com pontos de teste ou pontos maiores, como resistores, ... se não houver um ponto disponível para tocá-la na placa de circuito impresso, a sonda voadora não tem utilidade. Para testar conexões Inter-IC, contamos principalmente com testes de varredura de limites, se o controlador oferecer suporte a eles. Mas eles também têm seus limites. Além disso, os programas podem ser "gravados" automaticamente, mas precisam ser adaptados.
Testes no circuito: este é provavelmente o método de teste mais extenso que usamos (e também o mais caro). Basicamente, construímos um adaptador que hospedará o DUT e contatará os vários pontos de teste. Usando técnicas integradas de varredura de limites e estimulando sinais digitais e analógicos, quase todos os modos de teste são possíveis. Por exemplo, também é possível inicializar a placa em algum carregador de inicialização e executar testes disponíveis no carregador de inicialização, testar conexões Ethernet, testar conexões USB, ... Não é preciso dizer que isso tem um custo.

Tenho certeza de que existem ainda mais possibilidades de teste disponíveis, mas elas cobrem muito bem os requisitos que recebemos de nossos clientes. Ainda assim, 100% dos testes não são possíveis.

— Tom L.
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Obrigado, Tom, pela sua resposta. Minha próxima pergunta aqui é: o que acontece se os testes falharem? Por exemplo (como no meu caso) um conector de 0,4 mm de 136 pinos não completamente soldado? A fábrica cuida dos reparos? Digamos que outros testes falhem ... eles simplesmente descartariam as placas? No meu caso, a placa possui componentes bastante caros ... Prefiro adquiri-las de qualquer maneira e ver o que posso fazer sobre os erros. Quaisquer comentários sobre isso serão apreciados.

— Guillermo Prandi

Novamente, isso depende de nosso cliente: se os testes falharem e tivermos algum conhecimento sobre o dispositivo (esquemas, por exemplo), tentaremos repará-lo (especialmente se forem apenas coisas como um componente não soldado ou uma solda ruim ou talvez algum componente deslocado) . Se não tivermos esse conhecimento, geralmente o entregamos ao cliente, mas cobraremos uma quantia mesmo se os testes falharem (se o cliente também não nos der a chance de reparar). Durante a produção, é gerado um registro que detalha os erros detectados assim no caso do cliente irá produzir o mesmo ou uma parte semelhante, esses erros podem ser evitados

— Tom L.

antecipadamente. Isso é especialmente útil para detectar problemas durante a soldagem ou colocação de componentes. Normalmente, não descartamos nenhuma placa com componentes, pois muitas vezes o cliente tenta repará-las. Obviamente, se houver um problema realmente sério, tentaremos corrigi-lo internamente. 0,4 mm parece um tom bastante pequeno, não sei se esse erro pode ter sido detectado pela AOI ou FP, especialmente porque é um conector (acho que a AOI teria visto pelo menos alguns).

— Tom L.

Mas, novamente, normalmente conversamos com nosso cliente também antes do início da produção, uma vez que os departamentos de soldagem e colocação geralmente tentam eliminar a maioria dos erros antes da primeira produção e, portanto, examinamos mais atentamente os materiais fornecidos. --- Limite de comentários DAMN.

— Tom L.

Para resumir: normalmente conversamos com nossos clientes antes da produção e encontramos algum acordo :-).

— Tom L.

Há algumas coisas a considerar ...

Custo do teste

Custo inicial dos equipamentos de teste.
Possíveis alterações de PCB para facilitar isso.
Custo do teste (geralmente o custo da pessoa que faz o teste é o maior fator)

Todos estes são afetados pelo que os testes são. Nesse caso, você tem falhas de produção após a montagem, sendo necessários testes funcionais.

A escolha é Teste manual, totalmente automatizado ou uma mistura de ambos.

O teste manual é mais caro no tempo, mas barato nos custos iniciais normalmente (metros e um saco de fios)

Totalmente automatizado é caro nos custos iniciais, mas geralmente é barato na produção (equipamentos de teste conectando-se a equipamento de teste automatizado + escrevendo os programas de teste).

Em casos extremos, o tempo de teste manual pode ser de 8 horas, o tempo de teste automatizado pode ser de 10 minutos

Para a produção de cem por ano, um acessório manual simples pode economizar uma quantidade enorme de tempo. O tipo de coisa que eu penso é que você tem 30 fios para conectar manualmente. Substitua por um conector e você obterá um tempo de teste mais rápido e a mão da chave de fenda não ficará desgastada. Isso pode tornar o teste desagradável para a pessoa que está testando. (100 x 30 fios x 2 segundos por fio = 100 minutos)

Se o seu teste for digital, a conexão a um chip de buffer com LEDs no equipamento de teste facilita as comparações visuais.

Para sinais analógicos (qualquer tensão, corrente ou forma de onda), verifico 2 valores de entrada, a menos que haja uma razão para 3 ou mais valores.

Até onde você vai para o teste detalhado depende do que é crítico. Uma saída precisa ser +/- 0,001V e depois testá-la com um medidor. Se for +/- 0.1V e seu volume alto, você poderá usar comparadores.

Frequentemente, teste de maneira ampla e grossa e refino os testes quando eles são críticos e quando as falhas não são detectadas. Obviamente, se o circuito for crítico em algum solar, você gasta mais tempo garantindo que ele funcione conforme necessário.

Lembre-se também de que alguns conectores se desgastam rapidamente. Procure por conectores de 10.000 ciclos para o equipamento de teste e não os conectores de 500 ou 1000 usados no produto, se eles forem compatíveis. Se você puder usar apenas conectores de baixo ciclo, adicione-os ao custo do teste.

— Colher
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