Пілотне складання друкованої плати для валідації виробництва

Пілотне складання друкованої плати – це останній шанс виявити виробничі ризики перед тим, як буде оформлено серійне замовлення. Виготовлення прототипів доводить, що концепція дизайну може спрацювати один раз. Пілотний проєкт доводить, що ту саму плату можна виготовляти багаторазово з реалістичними темпами, використовуючи матеріали, інструменти та методи випробувань, призначені для серійного виробництва. У цій статті розглядається, як Highleap Electronics підходить до пілотного виробництва: що насправді має перевірити пілотний проєкт, як визначається кількість, які докази необхідно надати та які критерії виходу необхідно підписати, перш ніж плата буде запущена в масове виробництво.

1. Що має перевірити пілотний пробіг складання друкованої плати

Мета пілотного проекту не в тому, щоб продемонструвати, що плату можна зібрати — на це питання вже було дано відповідь під час створення прототипу. Пілотний проект має перевірити чотири окремі категорії ризику, і кожна категорія потребує власних доказів.

Ризик, пов'язаний з дизайном продукту. Пілотний проект підтверджує, що випущений дизайн працює належним чином за реальних умов складання, а не на зразках, зібраних вручну. Площадки, які працювали пінцетом, можуть вийти з ладу під час встановлення на машині. Теплова поведінка, яка виглядала добре на зразку на стенді, може змінитися, коли плата буде зібрана з правильною вагою міді та складом елементів.

Ризик виготовлення друкованих плат. Необроблені плати, що використовуються в пілотному проекті, повинні бути від того ж виробника, з тим самим стеком та специфікацією матеріалів, що й для запланованого обсягу виробництва. Якщо прототипи плат були швидко виготовлені на звичайному FR-4, а план обсягу вимагає контрольованого імпедансу на конкретному ламінаті, це два різні продукти з точки зору виробництва.

Ризик процесу складання. Дизайн трафарету, паста, профіль оплавлення, програма розміщення, послідовність термообробки та правила переробки – все це необхідно відпрацювати на пілотному об'ємі. Дефекти, які виникають один раз на 3 прототипи плат, можуть виникати десять разів на 30 пілотних платах – частота, яка непомітна на кількості прототипів, але дискваліфікує на великих обсягах.

Ризик готовності до тестування та виробництва. Пороги AOI, рентгенівське покриття, сценарії ІКТ або літаючих зондів , функціональні обмеження тестування та процедури програмування повинні працювати на пілотних платах у виробничих умовах. Тестова програма, яка виявляє кожен дефект на 5 вручну відібраних платах, може генерувати надмірну кількість хибних викликів або пропускати реальні дефекти за великих обсягів виробництва.

Пілотний пробіг, який створює лише робочі одиниці, не надаючи доказів для цих чотирьох категорій, не виконав своєї роботи.

2. Скільки одиниць слід побудувати в пілотному проекті?

Не існує єдиної пілотної кількості, яка б застосовувалася до кожного проекту. Будь-хто, хто називає її, називає пакет послуг, а не план валідації. Правильна пілотна кількість визначається самим проектом.

Підрахунок кількості пілотних зразків також повинен враховувати очікуваний брак. Якщо на етапі пілотних випробувань відомий ризик виготовлення або складання плати, цільовий показник робочої вибірки має бути досягнуто після досягнення прийнятних втрат. Наведені тут значення є орієнтовними та не є обов'язковим мінімумом Highleap; остаточна кількість підтверджується під час планування пілотних випробувань відповідно до обсягу випробувань та потреб у руйнівних зразках.

3. Контроль матеріалів та компонентів для пілотної збірки

Пілотний проект відображає обсяг виробництва лише за умови, що матеріали, використані в пілотному проекті, представляють обсяг виробництва. Це найпоширеніша причина, чому за «успішним» пілотним проектом відбувається нестабільний запуск виробництва.

• Матеріал та обробка друкованої плати заморожені. Голі плати повинні використовувати запланований виробничий склад, сорт ламінату, вагу міді та обробку поверхні. Заміна HASL на ENIG «лише для пілотного проекту» робить недійсними більшість доказів складання.
• Тільки затверджені джерела компонентів. Кожен рядок повинен брати з AVL, який використовуватиметься для обсягу. Заміни, які були б неприйнятними у виробничому проекті, також неприйнятні в пілотному проекті, який має перевірити виробництво.
• Тимчасові заміни позначені та кількісно визначені. Якщо критична деталь має тривалий термін виконання, і для дотримання графіка пілотного проекту необхідно використовувати заміну, така заміна документується, а її ризик позначається — це не рішення, яке складальник приймає мовчки.
• Деталі з коротким та довгим терміном виконання визначаються заздалегідь. Будь-який компонент, час виконання якого наближається до пілотного вікна або перевищує його, або попередньо замовляється, або визнається як ризик графіка перед початком пілотного проекту через стандартний джерело компонентів розгляд.
• MSL та стан упаковки контролюються. Вологочутливі пристрої випікаються, упаковуються в пакети та зберігаються за тими ж стандартами, що й серійне виробництво. Пілотні збірки, які не оброблюються MSL, можуть призвести до дефектів попкорну, яких би не було видно при серійному виробництві.
• Відзначено експозицію кількох партій. Якщо пілотні деталі надходять з кількох партій або мають різні коди дат, це слід зафіксувати, оскільки об'ємне виробництво може мати вужчий або ширший склад партій, і поведінка може відрізнятися.

Основний принцип полягає в тому, що пілотний проєкт, побудований з матеріалів прототипного класу, є прототипом з більшою кількістю одиниць, а не передсерійною перевіркою.

4. Перевірка процесу складання під час пілотного запуску

Пілотний проект – це процес, коли запланований маршрут складання відпрацьовується від початку до кінця, і де кожен етап процесу генерує докази, які обґрунтують перехід до масового виробництва. Набір записів зазвичай включає:

• Дизайн трафарету та його вставка: стратегія апертури для термопрокладок QFN, мікросхем з дрібним кроком і малих пасивних елементів; параметри пастоподібного сплаву, сховища та принтера.
• Розміщення: карта подачі, вибір сопел, навчання за допомогою машинного зору та будь-які деталі, що потребують корекції за допомогою машинного зору
• Профіль переплавлення: вимірюється на інструментально обробленому зразку, а не просто встановлюється на значення за замовчуванням виробника пасти — записуються замочування, пік та час вище ліквідусу
• Поведінка двостороннього оплавлення: якщо застосовується, доказ того, що другий прохід не порушує з'єднання першого проходу
• Монтаж через отвір: параметри селективного припою або хвилі, інструкції з ручного паяння та послідовність виконання SMT
• Селективне та ручне паяння: для роз'ємів та термочутливих компонентів, несумісних з оплавленням, з посиланнями на кріпильні елементи
• очищення: якщо залишки флюсу несумісні з функціональними або надійними вимогами, параметрами очищення та якістю промивної води
• Конформне покриття або заливка: маскування, товщина та умови затвердіння, де цього вимагає продукт
• Маркування та серіалізація: формат етикетки, місце розміщення, читабельність штрих-коду та запис у базі даних для відстеження
• упаковка: Носії, що відповідають вимогам ESD, захист від вологи (де необхідно) та орієнтація для безпечного транспортування

Кожен із цих елементів повинен мати або робочу інструкцію, або запис вимірювань, або фотографію, додану до файлу збірки пілотного проекту. Цей набір записів дозволяє повторювати той самий процес у великих обсягах, незалежно від окремих операторів, які виконували пілотний проект.

5. Охоплення інспекцією, програмуванням та функціональним тестуванням

Пілотний майданчик – це точка, де вимірюється шлях інспекції та випробувань – не лише за тим, що він фіксує на дошках, але й за тим, наскільки добре працює саме покриття.

Аналіз на наявність (AOI) слід проводити для кожної пілотної плати, а програму налаштовувати під час пілотного проекту, а не залишати за замовчуванням. Коефіцієнт помилкових викликів відстежується, щоб лінія обсягу не потонула в огляді оператора. Рентгенівське покриття визначається типом компонента — кожне з'єднання BGA, QFN та LGA на пілотному проекті слід перевірити, щоб поведінка щодо пустот та перемичок була відома до початку обсягу. Перевірка першого виробу на початку пілотного проекту слугує точкою відліку, з якою порівнюється кожна наступна плата. Програмування перевіряється за допомогою конкретного зображення, опцій пристрою та перевірок після спалаху, які будуть виконуватися в об'ємі. ICT або льотний зонд визначається на основі кількості та наявності приладів; льотний зонд є типовим під час пілотного проекту, коли прилад ICT ще будується. Функціональне тестування порівнює реальний варіант використання продукту з вимірюваними межами проходження та невиконання — див. підхід до функціонального тестування . Механічна сумісність з передбачуваним корпусом перевіряється принаймні на підмножині пілотних одиниць. Якщо клієнт проводить окреме приймальне тестування, це тестування планується в межах пілотного вікна, а не після зобов'язання щодо обсягу.

До кінця пілотного проекту мають бути чіткими три відмінності:

• Які тести існують для виявлення виробничих дефектів (AOI, рентген, ICT) — вони впливають на обсяг виробництва
• Які тести підтверджують функціональність продукту (FCT, перевірка програмування) — вони також впливають на обсяг
• Які випробування проводилися лише для пілотної перевірки (руйнівний аналіз, зразки на надійність, випробування на відповідність) — їх не потрібно повторювати на кожній одиниці тома, але їх необхідно завершити перед випуском тома

6. Критерії виходу перед масовим виробництвом

Критерії виходу – це умови, які мають бути виконані до закриття пілотного проекту та авторизації об'ємного складання. Їх слід узгодити до початку пілотного проекту, а не обговорювати пізніше на основі отриманих результатів.

Критерії виходу, визначені лише після того, як результати пілотного проекту стануть відомими, призводять до розбіжностей щодо його обсягу. Зафіксування їх заздалегідь перетворює результати пілотного проекту на чітке рішення щодо їхньої придатності/непридатності.

7. Надішліть пакет пілотного проекту складання друкованої плати

Highleap Electronics проводить пілотні збірки в межах того ж виробничого маршруту, що й для масового виробництва: та сама лінія поверхневого монтажу , той самий канал закупівель, та сама випробувальна камера. Саме ця безперервність робить пілотні дані корисними — це не лабораторна збірка, яку потрібно повторно кваліфікувати для реального заводу. Зміни версій, інженерний зворотний зв'язок та коригування процесу обробляються через стандартний запис змін, тому нічого непомітно не переходить між пілотним та масовим виробництвом.

Щоб розпочати пілотний огляд, надайте:

• Цільова кількість пілотних проектів та обґрунтування (валідаційні зразки, руйнівні випробування, ринкові випробування)
• Прогноз очікуваного річного обсягу
• Поточна редакція друкованої плати та специфікації матеріалу
• Gerber, drill та stackup — або еквівалент пакет файлів збірки
• Специфікація товару (BOM) з номерами виробника виробника (MPN), затвердженими альтернативними товарами та маркуванням DNP
• Складальне креслення та будь-які примітки щодо спеціальних процесів
• План тестування, що охоплює ІКТ/літаючий зонд, FCT та обсяг програмування
• Відомі відкриті проблеми, перенесені з прототипу
• Цільова дата завершення пілотного проекту та запланована дата початку обсягу робіт
• Чи є закупівля компонентів «під ключ», консигнаційною чи гібридною