Um die Qualität Ihrer Produkte zu verbessern, ist es wichtig, „geeignete Inspektionen“ während der Herstellung durchzuführen und „korrekte Informationen über Mängel an die Konstrukteure zurückzugeben“. Wir hoffen, dass Sie anhand der Ergebnisse dieser Informationsumfrage verstehen können, mit welchen Problemen bei der Leiterplatteninspektion Produktionsingenieure konfrontiert sind.
Testen einer Leiterplatte (PCB) ist ein entscheidender Schritt im Produktionsprozess, um sicherzustellen, dass die Platine wie vorgesehen funktioniert. In diesem Artikel werden wir einige der gängigsten PCB-Testtechniken untersuchen.
Sichtprüfung
Die Sichtprüfung ist die grundlegendste Form der Prüfung und umfasst die visuelle Prüfung der Leiterplatte auf etwaige Mängel oder Anomalien. Dies kann manuell oder mithilfe eines Bildverarbeitungssystems erfolgen. Während dieses Schritts sucht der Prüfer nach gebrochenen oder fehlenden Komponenten, Lötbrücken und anderen Problemen, die mit bloßem Auge sichtbar sind.
Automatische optische Untersuchung (AOI)
AOI ist ein Bildverarbeitungssystem, das mithilfe von Kameras und Software Leiterplattenfehler erkennt. Für das bloße Auge unsichtbar, kann AOI Probleme wie fehlende Komponenten, falsch ausgerichtete Komponenten und Lötfehler erkennen. AOI-Systeme können Leiterplatten deutlich schneller als menschliche Prüfer und mit einem hohen Maß an Präzision prüfen.
In-Circuit-Test (ICT)
In-Circuit-Test (ICT) ist eine Methode zum Testen der Funktionalität einer Leiterplatte, indem mit einer Nagelbett-Testvorrichtung Kontakt mit den Testpunkten auf der Leiterplatte hergestellt wird. Das IKT-System legt eine Spannung oder einen Strom an die Testpunkte des Stromkreises an und misst deren Reaktion. Mit dieser Methode können Probleme wie offene Schaltkreise, Kurzschlüsse und falsche Komponentenwerte identifiziert werden. IKT ist eine schnelle und effektive Methode zum Testen der Funktionalität einer Leiterplatte.
Funktionsprüfung
Beim Funktionstest wird die Funktionalität einer Leiterplatte bewertet, indem die Leiterplatte mit Strom versorgt und ihre Leistung beobachtet wird. Dazu gehört der Anschluss der Platine an die entsprechenden Stromversorgungs- und Ein-/Ausgabegeräte sowie die Ausführung einer Reihe von Testfällen, um die Funktionalität der Platine zu überprüfen. Mit dieser Methode können Probleme erkannt werden, die mit anderen Testmethoden möglicherweise nicht erkannt werden können, z. B. falsche Signalpegel, Zeitprobleme und andere.
Boundary-Scan-Untersuchung
Boundary Scan Testing ist eine Methode zum Testen der digitalen Logik auf einer Leiterplatte. Bei dieser Methode werden der Leiterplatte Boundary-Scan-Zellen hinzugefügt, um die Verbindungen zwischen integrierten Schaltkreisen zu testen. Offene Schaltkreise, Kurzschlüsse und festsitzende Fehler können mithilfe der Boundary-Scan-Zellen identifiziert werden, um die Konnektivität der Leiterplatte zu testen.
Miniaturisierung von Chipteilen
Die Miniaturisierung von Chipteilen schreitet aufgrund der Verfügbarkeit und Kosten der Teile stärker voran, als wir es uns vorgestellt haben. Erstens haben wir in Bezug auf die Größe der Chipkomponenten festgestellt, dass mehr als 50 % der Unternehmen Chipkomponenten der Größe 1005 verwenden. Darüber hinaus verwenden 47 % der Unternehmen Chipteile von 0603 oder weniger.
Je kleiner die Chipgröße, desto kleiner wird die Fläche auf der Platine und das Platinendesign wird zugänglicher. Es treten jedoch verschiedene Montageprobleme auf, wie z. B. Montagefehler wie Chipstand und Risse während der Montage sowie unzureichendes Lot aufgrund der geringfügigen Vergrößerung der Pad-Größe. Ich werde kommen.
Es ist im Allgemeinen schwierig, Teile unter 0603 manuell zu reparieren. Daher ist es wichtig, Feedback zu geben, um Herstellungsfehler durch Tests nach der Montage und Fehleranalysen beim Auftreten von Fehlern zu verhindern. Es ist eine gute Idee, die optimalen Designregeln auf der Grundlage des genauen Feedbacks der Produktionsingenieure zu bestimmen.
Der enge Pitch von BGA-Komponenten
Wir hatten erwartet, dass ein Abstand von 0.8 mm am häufigsten vorkommen würde, aber ein Abstand von 0.3 bis 0.5 mm überstieg 40 % und war das häufigste Ergebnis. Platinendesigner müssen Schwierigkeiten haben, herauszufinden, wie sie die inneren Stifte herausziehen können.
Es ist bekannt, dass BGA-Teile mit einem Rastermaß von 0.5 mm oder weniger anfällig für Montageprobleme sind. Daher sollten wir darüber nachdenken, wie wir die Montage testen und garantieren und wie wir Fehlerstellen während des Designs identifizieren können. Du wirst gehen müssen.
Die Prüfung von BGA-Teilen durch Sichtprüfung und Sichtprüfung ist komplex und die Erkennung von Mikrorissen durch Röntgenprüfung eine Herausforderung. Daher ist die elektrische Prüfung die effektivste Methode. Wenn jedoch auf der Außenschicht ein Testpad zur Inspektion vorgesehen ist, wird es zu einer Stichleitung für Hochgeschwindigkeitssignale und zu einer Rauschquelle aufgrund der Signalreflexion.
Beim JTAG-Test handelt es sich um einen elektrischen Test, der die BGA-Komponente als Testsonde handhaben kann und daher die am besten geeignete Inspektionsmethode zum Testen und Debuggen von BGA-montierten Platinen darstellt.
Leiterplatten mit höherer Dichte und Einzelchip-Leiterplatten
Vergleichen wir als Nächstes die Ergebnisse der Informationsumfrage zu Leiterplatten aus den Jahren 2007 und 2020. Was die Veränderungen in der Anzahl der Pins betrifft, so lag der Höchstwert im Jahr 2007 bei 5,000 Pins oder weniger, im Jahr 2020 sank der Höchstwert jedoch auf 1,000 Pins oder weniger.
Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Zahl der Netze im Jahr 2,000 mit 2007 oder weniger ihren Höhepunkt erreichte, im Jahr 1,000 jedoch auf 2020 oder weniger zurückging.
Um das Jahr 2007 herum bestanden Industriegeräte aus einer Platine, die einen Mikrocomputer und einen FPGA kombinierte, doch im Jahr 2020 setzten sich FPGAs mit eingebauten Arm-Prozessoren durch und wurden zu einem einzigen Chip. Es ist wahrscheinlich, dass es rückläufig ist.
Probleme im Zusammenhang mit Inspektionsmethoden
Es besteht die Tendenz, fehlerfreie Produkte fälschlicherweise als fehlerfreie Produkte darzustellen. Mit welchen Problemen bei der Inspektionsmethode sind Unternehmen, die Produkte entwickeln, im Zuge der fortschreitenden Miniaturisierung und Verdichtung konfrontiert?
Die Umfrage zeigt, dass viele Unternehmen Hilfe bei Aussehensprüfungen, Sichtprüfungen und Funktionstests benötigen. Der Rückgang der Testabdeckung aufgrund der zunehmenden BGA-Teile ist zu einem Problem bei der Sichtprüfung und Sichtprüfung geworden. Darüber hinaus haben wir festgestellt, dass die Zunahme empfindlicher Spanteile zu kleineren Filets für die Sichtprüfung geführt hat.
Was Funktionstests angeht, wird die Entwicklung von Testprogrammen aufgrund der Produktentwicklung und der Single-Chip-Integration, bei der der Prozessor in das FPGA integriert ist, immer komplizierter.
Zusätzlich zu den Produktentwicklungsressourcen wird es immer schwieriger, Entwicklungsressourcen für Massenproduktionstests zu sichern. Ein weiteres Problem sind die explodierenden Kosten für die Entwicklung von Testprogrammen.
Probleme bei der Verwendung von Inspektionsdaten
Was die Frage der Nutzung von Inspektionsdaten betrifft, zeigt ein Vergleich von 2007 und 2020, dass viele Unternehmen zwar Probleme mit der Inspektionsqualität und der Anzahl des Personals haben, jedoch geringfügige Veränderungen beobachtet wurden.
Andererseits gab es eine deutliche Veränderung bei der Anzahl der Unternehmen, die Inspektionskosten als Problem nannten. Die Zahl der Unternehmen, die das Feedback der Fertigungsabteilung an die Konstruktionsabteilung als Problem angaben, stieg deutlich an.
Viele Unternehmen denken darüber nach, Prüfdaten aus der Massenproduktion zu sammeln und zu nutzen. Dennoch haben wir eine Situation erlebt, in der sie sich Sorgen darüber machten, wie sie der Designabteilung Feedback geben sollten.
Um Feedback zum Design zu geben, ist die Durchführung einer genauen Fehleranalyse fehlerhafter Produkte erforderlich. Welche Art von Inspektionsmethode sollte jedoch verwendet werden, da die Fehleranalyse für BGA mit schmalem Rasterabstand und empfindliche Chipteile kompliziert ist? Es scheint, dass Sie sich Sorgen machen
Probleme bei der Verhinderung des erneuten Auftretens von Herstellungsfehlern
Was tun Sie, um das erneute Auftreten von Herstellungsfehlern zu verhindern? Die Daten zeigen Antworten von Unternehmen mit hochdichter Bestückung, die empfindliche Chipteile von 0603 oder weniger verwenden.
Die blauen Daten zeigen Antworten von Unternehmen mit mittlerer bis niedriger Bestückungsdichte, die Chipteile von 1005 oder mehr verwenden. Wie erwartet sind Unternehmen, die empfindliche Chipteile verwenden, proaktiver, wenn es darum geht, ein erneutes Auftreten zu verhindern.
Viele Unternehmen sammeln und analysieren Inspektionsdaten und geben Feedback zur Konstruktion. Wir haben jedoch festgestellt, dass die Bemühungen um einen Feed-Forward vom Design zur Fertigung und zum Design for Testability (DFT) noch keine Fortschritte machen.
Insbesondere die Idee des „Design for Testability“ wird seit Anfang 2007 am Institut für Elektronikverpackung aufgegriffen. Bislang ist sie jedoch noch nicht in die Design- und Fertigungsstandorte eingedrungen. Die Maximierung der Testabdeckung durch die Berücksichtigung von Massenproduktionsinspektionen in der Entwurfsphase verbessert die Produktqualität und reduziert Herstellungsfehler. Warum arbeiten Sie nicht an „Design for Testability“ als Stichwort für die Designprüfung?
Inspektionsmethode zur Lösung von Inspektionsproblemen
Wie vergleichen Sie die Trends bei Leiterplatten und Komponenten sowie die diesmal vorgestellten Probleme im Zusammenhang mit Inspektion und Wiederholungsprävention mit Ihrer Situation? Viele Unternehmen haben ähnliche Probleme und arbeiten an deren Lösung. Daher führt der Ausschuss für Inspektionstechnologie Diskussionen zur Lösung dieser Probleme und unterbreitet bei öffentlichen Forschungstreffen verschiedene Vorschläge.
