Comment les tests et l'inspection affectent la fiabilité des assemblages de circuits imprimés

Les tests et l’inspection ne garantissent pas à eux seuls la fiabilité d’un assemblage PCB.

Ils révèlent si la fiabilité est contrôlée.

Cette différence compte. Dans de nombreux projets PCBA, les « tests » sont traités comme une étape finale vers la fin de la production. Construisez les planches, effectuez un contrôle, expédiez la commande.

La vraie fabrication n’est pas si soignée.

Une carte peut réussir un test tout en comportant des risques ailleurs : sous un joint de soudure caché, autour d'un connecteur, à l'intérieur d'une étape du micrologiciel, dans une zone retravaillée ou dans une fonction qui n'a jamais été réellement testée.

Pour les acheteurs OEM, la question utile n'est pas seulement : « Le fournisseur teste-t-il les cartes ?

La meilleure question est : « Est-ce que leTests et inspectionsla portée correspond aux risques de fiabilité de cet assemblage PCB ? »

Une simple carte LED, un module IoT grand public, une PCBA de contrôle industriel et une carte électronique de puissance ne doivent pas être forcés dans le même plan de test.

La fiabilité n'est pas testée dans la carte à la fin

Un assemblage PCB peut réussir l’inspection et échouer plus tard.

Cela ne veut pas toujours dire que l’inspection était inutile. Cela peut signifier que le mauvais risque a été vérifié.

Une carte peut s'allumer alors qu'un joint de soudure de connecteur est faible.

Une carte peut passer l'AOI alors qu'un joint BGA caché nécessite encore un examen aux rayons X-.

Une carte peut passer une inspection visuelle alors que le processus de chargement du micrologiciel n'est pas contrôlé.

Une carte peut réussir un contrôle fonctionnel alors qu'une entrée de terrain, une sortie relais, un port de communication ou une condition de charge n'ont pas été testées.

C'est pourquoi les tests et l'inspection ne doivent pas être considérés comme un seul point de contrôle final à la fin de la production.

La fiabilité vient de l'ensemble de la chaîne de construction : approvisionnement contrôlé, assemblage stable, contrôle du processus de soudage, inspection appropriée, tests répétables, retouches documentées et traçabilité.

Les tests et l'inspection ne remplacent pas le contrôle des processus.

Ils vérifient si le contrôle des processus fonctionne.

L'inspection et les tests effectuent des tâches différentes

Une erreur courante consiste à utiliser « inspection » et « test » comme s’ils signifiaient la même chose.

Ce n’est pas le cas.

L'inspection vérifie si la carte a été assemblée correctement. Il recherche les conditions de fabrication visibles ou mesurables : composants manquants, erreurs de polarité, défauts de soudure, fils soulevés, alignement des connecteurs, problèmes d'étiquette ou problèmes de joints de soudure cachés.

Les tests vérifient si la carte remplit une fonction requise. Il peut confirmer le comportement de l'alimentation, le chargement du micrologiciel, la communication, la commutation de relais, la réponse d'entrée/sortie, la consommation de courant, le comportement du capteur ou une condition de fonctionnement spécifique au client.

Les deux sont importants, mais ils posent des problèmes différents.

AOI peut détecter une résistance manquante. Cela ne prouvera pas que le micrologiciel communique correctement avec le système hôte.

Les tests fonctionnels peuvent confirmer qu'une carte répond correctement. Il se peut qu'il ne révèle pas un problème de soudure caché sous un package terminé en bas-.

C'est pourquoi un plan de fiabilité plus solide combine l'inspection et les tests, au lieu de s'attendre à ce qu'une seule méthode fasse tout.

Chaque méthode a un travail.

Les problèmes commencent lorsqu’un projet s’attend à ce qu’une méthode fasse le travail de toutes les autres.

La bonne portée dépend du risque du conseil d’administration

Tous les assemblages de PCB ne nécessitent pas le même niveau de tests et d’inspection.

C’est là que les attentes des acheteurs et les hypothèses des fournisseurs doivent être alignées dès le début.

Une carte simple avec des joints de soudure visibles, des fichiers de conception matures, des composants stables et un faible risque d'application peut nécessiter une inspection SMT standard et une vérification électrique de base.

Une carte avec des BGA, des QFN, des pièces à pas fin-, des relais, des borniers, un micrologiciel, des zones à courant élevé-, des interfaces de communication ou un câblage sur site peut nécessiter un plan d'inspection et de test plus structuré.

La portée doit suivre le tableau.

Les questions utiles incluent :

• Y a-t-il des joints de soudure cachés ?
• Existe-t-il des composants-sensibles à la polarité ?
• Existe-t-il des relais, des connecteurs, des borniers ou des interfaces de câblage sur le terrain ?
• La carte nécessite-t-elle une programmation du firmware ?
• Le produit nécessite-t-il des TIC ou un FCT basé sur des appareils- ?
• Les points de test sont-ils accessibles ?
• La carte fait-elle partie d'un système de contrôle industriel, d'alimentation, d'assistance médicale, d'assistance automobile ou de communication ?
• L’acheteur exige-t-il des enregistrements de tests ou une traçabilité ?
• Que se passe-t-il après la refonte ?

Le risque n’est pas toujours lié à la quantité.

Une construction pilote de 20 pièces avec un test fonctionnel non défini peut comporter plus de risques pratiques qu'une commande répétée plus importante avec un dispositif de test mature et un processus contrôlé.

SPI peut détecter la dérive du processus avant le placement des composants

L'inspection de la pâte à souder n'est pas toujours abordée dans les appels d'offres, mais elle peut avoir son importance dans le contrôle des processus SMT.

Avant que les composants ne soient placés, le volume de pâte à souder, la hauteur, l'alignement et le risque de pontage peuvent déjà influencer la qualité future des joints de soudure. Si l'impression sur pâte est instable, des défauts peuvent se déplacer en aval vers le placement, la refusion, l'AOI, les tests électriques ou même les performances sur le terrain.

La valeur du SPI est le timing.

Il vérifie le processus très tôt, avant qu'un problème de pâte ne devienne un problème de joint de soudure.

Cela ne signifie pas que chaque projet nécessite une discussion SPI détaillée dans le devis. Mais pour les SMT à pas fin-, les configurations denses, les assemblages liés au BGA- ou les cartes pour lesquelles la cohérence des soudures est essentielle, l'inspection de la pâte et la surveillance des processus peuvent prendre en charge une qualité d'assemblage plus stable.

L’acheteur n’a pas besoin de gérer tous les paramètres du processus.

Mais l'acheteur doit comprendre que la fiabilité de l'assemblage du PCB commence avant que la carte n'atteigne les tests finaux.

AOI aide à stabiliser la qualité visible de l’assemblage

L'inspection optique automatisée est utile, car de nombreux défauts PCBA sont liés à l'aspect visuel ou à la géométrie-.

AOI peut aider à détecter les composants manquants, une mauvaise orientation, des problèmes de polarité, des décalages de placement, une soudure insuffisante, des ponts de soudure, des chutes et d'autres conditions visibles après l'assemblage SMT.

Pour l'assemblage de PCB SMT, l'AOI fait souvent partie du flux de contrôle qualité-standard, car il offre à l'équipe de production un moyen plus rapide et plus cohérent de détecter les problèmes d'assemblage visibles.

Mais AOI a des limites.

Il ne peut pas vérifier entièrement le fonctionnement électrique. Cela ne peut pas prouver le comportement du micrologiciel. Il se peut qu'il ne voie pas les joints de soudure cachés sous BGA, QFN, LGA ou certains packages à terminaison inférieure-.

L’AOI ne remplace pas non plus une bonne impression de pâte à braser, un profil de refusion correct ou un contrôle discipliné du processus.

Il améliore la fiabilité lorsqu'il est utilisé pour ce pour quoi il est efficace : détecter les défauts d'assemblage visibles suffisamment tôt pour les empêcher de se propager en aval.

L'inspection aux rayons X-est utile lorsque les joints de soudure sont masqués

Certains risques liés à la fiabilité ne peuvent être jugés à première vue.

Si une carte utilise des composants BGA, QFN, LGA,-terminés par le bas ou d'autres packages avec des joints de soudure cachés, l'inspection aux rayons X-peut être utile. Il peut aider à examiner la formation des joints de soudure, les pontages, les modèles de vides, l'alignement et d'autres conditions cachées que l'inspection visuelle ou l'AOI peuvent ne pas révéler complètement.

Cela ne signifie pas que chaque assemblage de PCB nécessite des rayons X-.

Cela signifie que les rayons X-doivent être envisagés lorsque la conception de la carte comprend des packages de joints-cachés ou lorsque le risque d'application justifie une inspection plus approfondie.

Par exemple, un panneau d'accessoires grand public avec tous les joints visibles n'a peut-être pas besoin de radiographie-. Une carte de commande compacte avec des joints BGA, QFN ou des dispositifs d'alimentation cachés-peut mériter un plan d'inspection différent.

La décision doit venir du type de package et de l’impact de l’échec, et non d’une habitude.

Les TIC et les sondes volantes nécessitent un accès aux tests pour être utiles

L'inspection peut confirmer si les pièces semblent être placées correctement.

Les tests au niveau du circuit-vérifient si le circuit assemblé se comporte électriquement de la manière attendue.

Les tests de circuit-, les tests de sondes volantes et les contrôles électriques associés peuvent aider à identifier les courts-circuits, les ouvertures, les valeurs de composants erronées, les composants manquants et certains problèmes d'assemblage ou de composant-au niveau des composants.

Ces méthodes peuvent être utiles lorsque la conception du tableau prend en charge l'accès et lorsque le volume du projet ou le risque justifie la configuration.

Le mot important est l'accès.

Un acheteur ne peut pas décider tard dans le projet que des TIC complètes sont nécessaires si la configuration du circuit imprimé ne fournit pas les points de test ou l'accès aux luminaires nécessaires. Dans de nombreux projets, la planification des tests doit commencer avant la fabrication, et non après l'assemblage.

C'est là que DFT est important.

La conception pour la testabilité n’est pas seulement une préférence technique. Cela affecte directement si l'assemblage final du PCB peut être inspecté et testé efficacement.

FCT devrait prouver le véritable travail du conseil d'administration

Les tests fonctionnels sont souvent le moment où la fiabilité devient spécifique à l'application.

Pour certains assemblages de circuits imprimés, une vérification de base-à la mise sous tension peut suffire. Pour d'autres, la carte doit prouver un comportement réel : commutation de relais, réponse des E/S, chargement du micrologiciel, comportement des LED, réponse du capteur, communication, signalisation de commande du moteur-, consommation de courant ou conditions de fonctionnement définies par le client-.

Ceci est particulièrement important dans les PCBA de contrôle industriel, les équipements d'automatisation, les appareils de communication, l'électronique de puissance et d'autres projets dans lesquels la carte fait plus que rester passivement à l'intérieur d'un produit.

Un plan FCT utile doit définir :

• quelle fonction doit être prouvée
• quel firmware ou logiciel est nécessaire
• quel luminaire, câble, charge ou simulateur est requis
• à quoi ressemble le résultat réussite/échec
• si les données de test doivent être enregistrées
• si les cartes défaillantes sont retestées après la retouche
• si le numéro de série ou la traçabilité des lots est requis

Un test qu’un seul ingénieur peut exécuter n’est pas encore un test de production.

Si l’équipe EMS ne peut pas répéter le test fonctionnel selon des instructions claires, le plan de test n’est pas prêt pour la production.

Le dépistage des brûlures-ou du stress doit être basé sur les risques-basés sur les risques.

Le burn-le dépistage des contraintes environnementales peut aider à révéler-des faiblesses en début de vie dans certains assemblages, mais ils ne doivent pas être traités comme des exigences automatiques pour chaque projet PCBA.

Pour certaines applications industrielles, d'énergie, d'assistance{{0}automobile, d'assistance-médicale ou de-applications difficiles à-entretenir, l'acheteur peut exiger un fonctionnement alimenté, une exposition thermique, des conditions de charge ou d'autres tests de contrainte avant l'expédition.

Pour les cartes plus simples ou-sensibles aux coûts, ce niveau de test peut ne pas être nécessaire.

La bonne question n’est pas : « Est-ce que chaque planche doit être brûlée ? »

La meilleure question est : « Le niveau de risque de ce produit justifie-t-il un dépistage du stress, et quelle condition le test devrait-il réellement simuler ?

Si une vérification du burn-in ou du stress est requise, l'acheteur et le partenaire EMS doivent définir la condition, la durée, la taille ou la couverture de l'échantillon, les critères de réussite/échec et les règles de nouveau test avant la planification de la production.

Dans le cas contraire, "burn-obligatoire" devient une instruction vague plutôt qu'une exigence de test contrôlé.

Les exigences de test doivent être définies avant la demande de prix

Les tests et l'inspection affectent les devis, les délais de livraison, la planification des montages, la préparation technique, les rapports et les hypothèses de livraison.

Si un acheteur demande d'abord un devis d'assemblage de base et ajoute TIC, FCT, programmation, -inspection aux rayons X, rapports de test ou gravure-plus tard, le devis d'origine peut ne plus décrire le projet réel.

Cela ne signifie pas que chaque acheteur doit connaître tous les détails du test dès le premier jour.

Mais la portée attendue des tests doit être discutée suffisamment tôt pour que le fournisseur puisse planifier correctement.

Avant de demander unAssemblage de circuits imprimésdevis, les acheteurs doivent préciser :

• Une AOI est-elle attendue ?
• Les rayons X-est-il nécessaire pour les joints de soudure cachés ?
• Faut-il une TIC ou une sonde volante ?
• Des tests fonctionnels sont-ils requis ?
• La programmation du firmware est-elle incluse ?
• Un montage de test est-il disponible ou faut-il en construire un ?
• Des rapports de tests sont-ils requis ?
• Les cartes défaillantes sont-elles retravaillées et retestées ?
• Des étiquettes, des numéros de série ou des enregistrements de lots sont-ils requis ?

Un devis sans portée de test peut paraître inférieur tout en laissant ouverte la question de la fiabilité.

Cela peut être acceptable pour un premier prototype. C’est risqué pour la planification de la production.

La refonte devrait avoir ses propres règles d'inspection et de retest

Les tests et l'inspection ne concernent pas uniquement la qualité du premier-passage.

Ils comptent également après retouche.

Une carte retravaillée peut nécessiter une inspection supplémentaire car l'exposition à la chaleur, le retrait de composants, le soudage manuel ou l'ajustement des connecteurs peuvent introduire de nouveaux risques. En fonction de la carte, la reprise peut nécessiter une inspection visuelle, un examen AOI, une inspection aux rayons X-, un nouveau test électrique ou un nouveau test fonctionnel.

Le point clé est simple :

Une carte défaillante ne doit pas revenir dans le flux de produits finis-simplement parce que le défaut visible a été réparé.

La méthode de réparation, le résultat de l'inspection et le résultat du nouveau test doivent correspondre au niveau de risque de la carte.

Pour les projets PCBA à faible volume-pilotes, industriels ou-sensibles à la fiabilité, cette discipline de retouche-et-de nouveau test peut être aussi importante que le plan d'inspection d'origine.

Les données de test devraient être réintroduites dans la prochaine version

Les tests et l’inspection ne doivent pas seulement décider de la réussite ou de l’échec.

Ils peuvent également montrer si le processus dérive.

Si AOI signale à plusieurs reprises le même changement de composant, cela peut indiquer la configuration du placement, le comportement du chargeur, l'emballage des composants ou la conception du pad. Si les rayons X-montrent à plusieurs reprises des problèmes communs cachés-similaires, le profil de redistribution ou la conception du package peuvent nécessiter une révision. Si les échecs FCT se regroupent autour d'une interface, le problème peut résider dans le micrologiciel, la gestion des connecteurs, la configuration des tests ou la marge de conception.

Ce type de retour d’information est utile car il transforme les résultats des tests en processus d’apprentissage.

Pour les commandes répétées, les versions pilotes, les cartes de contrôle industrielles et les programmes de production avec des modifications de révision, les données de test peuvent aider le partenaire EMS et l'acheteur à améliorer la prochaine version au lieu de simplement trier les bonnes cartes des mauvaises cartes.

La fiabilité s'améliore lorsque les tests se répercutent sur le contrôle de la fabrication.

Les données de test et la traçabilité facilitent le dépannage futur

Les tests et les inspections sont plus utiles lorsque les résultats sont traçables.

Pour des projets simples, une confirmation réussite/échec peut suffire. Pour les versions plus exigeantes, l'acheteur peut souhaiter des enregistrements liés au numéro de lot, au numéro de série, à la version du micrologiciel, au résultat de l'inspection, au résultat du test ou à l'historique des retouches.

La traçabilité permet de répondre aux questions plus tard :

• Quel lot a utilisé cette révision de nomenclature ?
• Quelle version du firmware a été chargée ?
• Quelles cartes ont réussi le FCT ?
• Cette planche a-t-elle été retravaillée ?
• L'unité défaillante faisait-elle partie d'un lot spécifique ?
• Sans enregistrements, le dépannage devient une conjecture.

Cela ne signifie pas que chaque projet nécessite un lourd package de reporting.

Le niveau de reporting doit correspondre à l'application, à l'étape de production et aux exigences du client. Mais si l’acheteur s’attend à une traçabilité, celle-ci doit être définie avant le démarrage de la production.

Un champ de test et d'inspection pratique pour les acheteurs

Un plan de test plus solide commence par une adaptation des méthodes d'inspection aux risques.

Ce tableau n’est pas une liste de contrôle universelle.

C'est un outil de planification.

La portée appropriée dépend de la conception de la carte, du risque d'application, de l'étape de production, des exigences de l'acheteur et de la possibilité ou non de répéter la méthode de test dans des conditions de production.

Signal de l’industrie : les attentes en matière de fiabilité se déplacent vers l’amont

De plus en plus d'acheteurs OEM définissent leurs attentes en matière de qualité plus tôt dans le projet, en particulier pour l'électronique industrielle, les équipements d'automatisation, les appareils de communication, l'électronique de puissance et d'autres assemblages-sensibles à la fiabilité.

Cela ne signifie pas que chaque carte a besoin d'un package de tests volumineux.

Cela signifie que les tests et l’inspection doivent être traités dans le cadre de la planification de la construction, et non comme une réflexion après coup une fois l’assemblage terminé.

Plus la portée des tests est définie tôt, plus il est facile de planifier l'accès aux tests, les besoins en équipements, le flux d'inspection, les rapports et les hypothèses de livraison.

Où STHL s’intègre dans cette discussion

Pour les acheteurs OEM préparant des projets d'assemblage de PCB, Shenzhen STHL Technology Co., Ltd. peut examiner les exigences de test et d'inspection parallèlement à la portée de l'assemblage.

Selon le projet, cela peut inclure l'inspection AOI, l'inspection aux rayons X-, les discussions sur les tests en circuit ou fonctionnels, les exigences de programmation, la planification des montages, les attentes en matière de retouche-et-de nouveaux tests et les besoins en matière de traçabilité.

Le but n’est pas d’ajouter des tests inutiles.

Le but est de faire correspondreTests et inspectionsla portée du risque réel de la carte, de sorte que la construction puisse être assemblée, vérifiée, testée et répétée dans des conditions claires.

Conclusion

Les tests et l'inspection affectent la fiabilité de l'assemblage de circuits imprimés en révélant différents types de risques à différentes étapes de la construction.

SPI peut aider à contrôler les risques liés à la pâte à souder avant la mise en place. AOI aide à détecter les problèmes d’assemblage visibles. Les rayons X- peuvent aider avec les joints de soudure cachés. Les TIC et la sonde volante peuvent prendre en charge les vérifications au niveau du circuit-. FCT confirme si le conseil remplit la fonction prévue. L'inspection des reprises, les données de test et la traçabilité aident à prendre en charge la production répétée et le dépannage futur.

Pour les acheteurs OEM, la leçon pratique est simple : définissez tôt la portée des tests et de l’inspection. N'attendez pas que les planches soient assemblées pour décider ce que signifie « fiable ».

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