При тестировании электронных модулей современными тестовыми системами выполняется множество различных проверок и испытаний. Их основная задача – обнаружение и локализация дефекта с последующим его устранением. Однако случается так, что некоторые дефекты тестовая система может пропустить, при этом в целом изделие будет работать. И если на начальном этапе эксплуатации такого электронного модуля это может и не повлиять на его работоспособность, то в дальнейшем пропущенные дефекты станут причиной нестабильной работы или даже приведут к полному отказу всего изделия и к сокращению срока его службы.Как же обнаружить подобные неисправности и в целом снизить количество бракованной продукции? Данная тема и служит предметом предлагаемой Вашему вниманию статьи, причем рассматривается она на примере технологий тестирования хорошо известного контрактного производителя – транснациональной корпорации Foxconn.
Недостатки стандартной модели тестирования при производстве электроники
В зависимости от типа производства (мелкосерийное, средне- или крупносерийное) и его технического оснащения применяются различные стратегии тестирования выпускаемой электронной продукции.
Стандартная стратегия тестирования, используемая при производстве электроники, представлена на Рисунке 1, однако, зачастую в зависимости от специфики выпускаемой продукции используется упрощенная модель тестирования (Рисунок. 2). В то же время большинство российских предприятий применяют модель, представленную на Рисунке 3.
Рисунок 1. Стандартная стратегия тестирования в условиях серийного производства электроники
Рисунок 2. Упрощенная стратегия тестирования в условиях мелкосерийного производства электроники
Рисунок 3. Стратегия тестирования в условиях отечественной радиоэлектронной промышленности
Основными видами тестирования, которые нельзя убрать в упрощенной стратегии тестирования, являются внутрисхемный и функциональный электроконтроль. Причем если для функционального тестирования достаточно подключения к разъемам изделия, то для внутрисхемного тестирования в основном применяются адаптерные тестовые системы («поле контактов»), которые обладают рядом недостатков, из-за чего они не получили распространение в отечественной радиоэлектронной промышленности. Однако полностью отказаться от внутрисхемного электроконтроля нельзя, так как в этом случае:
- при функциональном тестировании будут пропущены дефекты, обнаруживаемые только с помощью внутрисхемного тестирования;
- диагностика результатов функционального тестирования не так проста и точна, как при внутрисхемном контроле, поэтому устранить дефекты будет труднее.
Ниже представлен график покрытия дефектов при использовании внутрисхемного («поле контактов») и функционального тестирования.
График покрытия дефектов с применением внутрисхемного (ВТ) и функционального (ФТ) тестера
На стадии внутрисхемного тестирования локализуются и идентифицируются производственные дефекты. На стадии функционального контроля подтверждается, что модуль работает правильно. Другими словами:
- дефекты «I» обнаруживаются только в процессе внутрисхемного контроля;
- дефекты «F» обнаруживаются только при функциональном тестировании.
Таким образом, полностью исключать внутрисхемное тестирование нельзя. Но как сделать его более эффективным?
Оптимальное решение
Решением этой проблемы может стать упрощенное внутрисхемное тестирование, то есть проверка только тех компонентов, которые не охватывает функциональное тестирование. В результате мы получим:
- дефекты из области (I) будут обнаружены и локализованы.
- дефекты из областей (IF) и (F) будут обнаружены, но локализовать их будет очень сложно.
Чтобы локализовать и устранять выявленные после функционального тестирования неисправности, т.е. дефекты из областей (IF) и (F) - следует применять тестер с подвижными пробниками. Такой подход позволит оперативно локализовать и устранить дефекты из области IF и часть – из области F.
Оставшуюся часть F-ошибок автоматизированные тестовые системы с подвижными пробникам обнаружить не могут (независимо от фирмы-производителя тестера). Локализация таких несиправностей выполняется высококвалифицированными специалистами с применением дополнительного оборудования (осциллографов, генераторов, LCR-метров). Кроме того, существует ряд специализированных приборов, которые существенно сокращают время поиска неисправностей и при этом не требуют высокой квалификации работающего с такими приборами персонала. Более подробно с этими приборами можно познакомиться по ссылке.
Эффективный алгоритм тестирования
Учитывая все вышеизложенное, можно сформировать оптимальный и эффективный алгоритм тестирования электронных модулей. Такой алгоритм позволяет значительно сократить количество брака в условиях крупносерийного производства, где после проведения функционального контроля «негодные» образцы раньше попросту выкидывались.
Рисунок 4. Алгоритм тестирования продукции при крупносерийном производстве
Именно такую стратегию использует на производстве корпорация Foxconn – мировой лидер в разработке, производстве и поставках компьютерной, коммуникационной и бытовой электроники, материнских плат, систем охлаждения, графических (видео) карт, платформ для сборки ПК, корпусов для ПК и серверов. Foxconn работает с распределённой сетью дистрибьюторов и OEM-компаний в США, Европе, Азии и Латинской Америке.Foxconn занимается изготовлением таких известных изделий, как:
- фотокамер Canon;
- игровых приставок PlayStation для Sony, Wii для Nintendo, Xbox 360 для Microsoft;
- смартфонов для корпораций Xiaomi, OnePlus, Huawei, Nokia;
- электронных книг для Amazon (Kindle), Barnes & Noble (Nook) и PocketBook International;
- iPhone, iPad, MacBook, iPod для корпорации Apple;
- материнских плат для корпорации Intel;
- оборудования для Cisco, Dell и Hewlett-Packard.
До недавнего времени в технологии тестирования Foxconn использовались Автоматическая оптическая инспекция (AOI), функциональные стенды и тестовые системы внутрисхемного контроля типа «поле контактов». И такая технология контроля полностью гарантировала отличное качество выпускаемой продукции. Однако, тенденции к миниатюризации современной электроники (монтируемые компоненты становятся все меньше, плотность их монтажа все выше) вносят серьезные ограничения на доступ к контрольным точкам и поэтому значительно снижают тестовое покрытие и эффективность применения адаптерных систем внутрисхемного контроля. По этой причине Foxconn были внесены коррективы в технологию тестирования. Для реализации Внутрисхемного контроля теперь используются внутрисхемные тестеры, работающие с более простыми адаптерами по упрощенному алгоритму тестирования (контроль лишь тех компонентов, которые не проверяются функциональным тестом) и тестовые системы с подвижными пробниками. К примеру, под проект для IT гиганта из Купертино на производстве Foxconn уже установлено 6 тестеров с подвижными пробниками Pilot V8. Благодаря максимальному набору независимых подвижных инструментов и наличию уникальных опций (температурное сканирование, модуль обнаружения дефектов цифровых узлов и др.), эти тестовые системы позволили существенно снизить количество брака в выпускаемой продукции за счет восстановления отбракованной при тестировании продукции. Статистика показала, что использование тестера Pilot V8 позволило отремонтировать около 60 из 80 неисправных плат, отбракованных после функционального тестирования, т.е. количество бракованной продукции сократилось на 75%!
Рисунок 5. Стратегия тестирования на производстве корпорации FOXCONN
С учетом вышеизложенного может быть предложена оптимальная стратегия тестирования для большинства производств РФ (большая номенклатура при небольшой серии). В технологической цепочке производства необходимо использовать следующее тестовой оборудование: автоматическая оптическая инспекция (AOI), тестер с подвижными пробниками для внутрисхемного контроля и тестовая система для функционального контроля.
Используя этот алгоритм, специалисты компании «Совтест АТЕ» помогут скорректировать схему тестирования на вашем предприятии. Чтобы связаться с нами, позвоните по телефону 8 (800) 200-54-17 или оставьте сообщение через форму обратной связи.