Herramientas del negocio: inspección

En el último episodio, pusimos nuestras placas de circuito en reflujo. Desafortunadamente, no es 100% exacto y, a menudo, pueden ocurrir problemas que deben detectarse y repararse. Para esto es el paso de inspección. Se podría insertar un paso de inspección después de la masa, después de la colocación y después del reflujo, pero los dos primeros están glaseados en la torta; la fase donde se pueden detectar la mayoría de los errores es después del reflujo.

Hay algunos problemas típicos del proceso de reflujo de montaña en la superficie:

  • Tombstoneing: esto es cuando un artículo está en posición vertical. Esto es malo porque significa que el componente no está conectado y es un circuito abierto.
  • Cartelera: aquí es cuando el artículo se voltea hacia los lados. Todavía está conectado, por lo que no hay nada técnicamente incorrecto aquí, pero no es bueno y podría indicar otros problemas con el proceso.
  • Bridging: esto es realmente malo. Cuando demasiada soldadura (o una máscara de soldadura defectuosa) permite que dos almohadillas cercanas se puenteen accidentalmente con soldadura, creando una conexión no deseada.
  • Llenado insuficiente: si no hay suficiente pasta de soldadura depositada en la pantalla, es posible que no sea suficiente para conectar. Esto es más común en las piezas QFN que tienen aberturas muy pequeñas que podrían obstruirse y es muy difícil de ver durante la inspección.
  • Llenado: similar al llenado insuficiente, esto ocurre cuando no hay soldadura donde debería estar. Esto podría haber sido causado por un flujo que se convirtió en gas pero no tenía posibilidad de escapar, lo que provocó agujeros dentro de la junta. O si hay una ruta en una almohadilla, la soldadura podría deslizarse en la ruta creando un espacio vacío entre la almohadilla y la conexión deseada.
  • Espolvorear - Imagine una pequeña gota de agua dentro de la masa. Cuando el agua se convierte en vapor, libera explosivamente su presión, arrojando partículas de soldadura por todas partes. Flux también puede hacer esto.
  • Bolas de soldadura: se aplica demasiada pasta de soldadura y termina acumulándose en una máscara de soldadura. Debido a que la soldadura no se adhiere a una máscara de soldadura y en su lugar se adhiere a sí misma, forma gránulos en la parte superior de la PCB. Estas bolas pueden moverse y puentear los lazos accidentalmente.
  • En la imagen de arriba hay ejemplos de lápida (C4), valla publicitaria (R6), puentes (IC1), salpicaduras (en todas partes), bolas de soldadura (abajo a la derecha) y llenado insuficiente (IC2).

    Entonces, ¿cómo detectamos y corregimos estos problemas?

    Inspección visual

    En los volúmenes más bajos, generalmente de la persona que asistió a la reunión, la mejor manera es usar sus simples ojos. Sin embargo, una sola mirada no es suficiente. Es importante mirar metódicamente y pensar conscientemente en cada vínculo y si es bueno o no. Mucha buena luz también facilita el trabajo.

    Inspección microscópica

    Puede ser difícil para los ojos mirar de cerca cada articulación y, según las condiciones de iluminación disponibles y el tamaño de los elementos utilizados, es posible que ni siquiera sea posible. A veces es necesario traer un microscopio. Puede comenzar con una lupa, una simple lupa de mano comúnmente utilizada por los joyeros o la lupa en sus manos auxiliares. También pueden ser luces integradas. Luego están los microscopios USB que le permiten ver la imagen ampliada en una pantalla grande. Otros son puramente ópticos y te hacen llenar tu rostro cerca del ocular.

    Pruebas en circuito

    Prueba de levantamiento de vuelo con levantamientos superiores e inferiores y ángulos programables (http://acculogic.com/blog/production-testing-using-flying-probe-systems/)

    Mueva dos sondas a ubicaciones específicas y mida la resistencia o capacitancia, y haga esto nuevamente, y tendrá una forma decente de controlar el circuito. Hay dos variaciones sobre esto. Las pruebas en circuito utilizan una plantilla de prueba con un conjunto completo de pines de salto (llamado "lecho de clavos"). La plantilla se presiona hacia abajo en la PCB, se toman medidas de cada uno de los pines y se termina. La desventaja de este método es la necesidad de un nuevo dispositivo mientras se cambian los diseños, pero la ventaja son las pruebas súper rápidas y la capacidad de realizar otras operaciones, incluida la programación.

    La otra variación son las pruebas de sonda de vuelo, en las que las máquinas tienen una serie de estudios en un pórtico que puede volar alrededor de una tabla a una velocidad vertiginosa. No se requiere reparación, por lo que configurar este proceso de prueba es mucho más rápido y más robusto, pero debido a que el proceso es en serie en lugar de paralelo como el método de las TIC, puede llevar más tiempo probar cada PCB, más costoso (además, las máquinas son lujosas y costoso).

    Rayos X y Sierras

    Foto de rayos X de una placa de circuito impreso con muchos puentes entre las bolas de soldadura.

    ¿Cómo saber si su chip BGA se ha ensamblado correctamente? ¡Aplícalo con algunos rayos X y mira adentro! De acuerdo, este no es un método fácilmente disponible para el aficionado, al menos no sin invocar algunos favores, pero es la única forma no destructiva de inspeccionar una PCB.

    La otra forma es cortar con mucho cuidado con una sierra para echar un vistazo. Por supuesto, esto es destructivo, por lo que solo es bueno para diagnosticar el proceso y no los tableros individuales.

    AOI barato

    Escritorio AOI.

    Debo mencionar esto porque he implementado con éxito un AOI barato para la producción. La idea es usar una cámara web barata y OpenCV para identificar fallas. AOI significa Inspección Óptica Automática y es muy común para probar placas de circuito. Este AOI barato es la misma idea, pero con muchas limitaciones. Básicamente, comienzas con un dispositivo que sostiene la PCB en su lugar y una cámara web ubicada encima de ella, de modo que la PCB ocupa toda la vista de la cámara. Inserta algunos tableros "dorados" y entrena OpenCV con patrones, cómo se ven los enlaces. Luego, enmascara todo lo que no es un elemento y pone en marcha tableros. Un enlace compatible con la plantilla se enmascarará en la pantalla, y uno que no esté visible y ampliado, facilitando la inspección al operador. Este método identifica puentes, lápidas, piezas faltantes y vallas publicitarias, pero hay otros tipos de errores que no puede capturar, y también se limita a PCB pequeños, con falsos positivos comunes. Sin embargo, este método puede ser muy barato por lo que es, por lo que es adecuado para ejecutar desde unos pocos cientos hasta miles.

    AOI comercial

    La luz RGB refleja el menisco de manera diferente, revelando la calidad de la articulación (de http://www.seica.com/products/inspection-aoi/)

    Business AOI es muy elegante. Tendrá pieles RGB para que pueda cambiar rápidamente entre ellas para ver dónde se refleja la luz y determinar la calidad de la unión de soldadura en función de cómo se refleja la luz.

    La cámara o PCB estará en un pórtico para que la cámara pueda enfocar varias partes de la placa, y el AOI está capacitado para buscar muchos tipos diferentes de fallas. Todavía tienen muchos falsos positivos, por lo que es importante contar con un operador experimentado que pueda verificar las fallas. Esto ralentiza el proceso y aumenta el costo, pero en algunas placas, este es un paso necesario para cada placa.

    Pruebas funcionales

    Hay otra opción, y es equivalente a "conectemos y veamos si explota". Aunque un poco dramático, esta es una solución de prueba legítima, siempre que tenga la protección adecuada contra el equipo de prueba. Si funciona, es un primer paso decente. Si es programable, indica que muchos otros dispositivos están funcionando. Si su firmware es lo suficientemente inteligente, puede hacer un interruptor de autoprueba y leer los niveles de voltaje en los pines ADC específicos, verificar los valores GPIO esperados o, si está conectado a USB o alguna otra comunicación, informar si funciona o no. Tuve un proyecto que pasó por un paso de calibre de micrófono que no solo verificaba que el circuito del micrófono funcionaba, sino que también verificaba que los otros sensores y LED funcionaran mediante una serie de autopruebas realizadas automáticamente en una pequeña caja, e informaba sobre USB junto con la dirección MAC. El hardware no podía salir del edificio a menos que hubiera pasado cada prueba.

    Conclusión

    Al final, la mayoría de estos métodos de prueba se utilizarán para un producto. En la etapa de prototipo, será una inspección visual y microscópica. Luego, una sonda de vuelo o AOI mientras aumentan los volúmenes, con las TIC entrando después de que el diseño se ha solidificado y los volúmenes son mayores. Habrá algún tipo de radiografía o serrado para comprobar que la línea de productos sigue funcionando correctamente. Y las pruebas funcionales serán casi con certeza la última parada en cualquier línea de productos.

    • Tweepy dice:

      Definitivamente, AOI es algo para tener. Mi CM incluso hizo un video de su línea mientras ensamblaba mi producto:

      • nlhommet dice:

        Bela! Al verlo, pensé que cada trabajo y negocio merece su propio video musical glorioso 🙂
        Por favor, díganos qué fábrica está en cuestión. (Yo también estoy en Francia)

        • Tweepy dice:

          Ciertamente: http://www.reseau-gesat.com/Gesat/Bas-Rhin,67/Illkirch-Graffenstaden,27104/apf-entreprises-alsace,e1320/

          • nlhommet dice:

            ¡Gracias!

        • Bogdan dice:

          ¡Absolutamente! ¡Yo también quiero eso, más industrias, más videos musicales gloriosos!

    • Guille dice:

      Falta un problema importante en la lista: calor insuficiente. Me ha pasado varias veces con pequeños conjuntos de empresas de reuniones profesionales.

      • Jaime dice:

        Yo también vi eso. Los pines de los componentes solo se asientan en una pasta de soldadura sin reflujo. Incluso podría funcionar por un tiempo ...

    • Mercado dice:

      la primera foto muestra bolas de soldadura en todas partes en la computadora debido a la mala calidad de la pasta de soldadura, no es lo suficientemente buena ... el corto sería inexistente, el calor y el flujo también son muy importantes, tuvimos estos problemas con nuestra línea de producción de smt

      • Bob Baddeley dice:

        Tomé un PCB e inserté todos esos problemas para la foto porque estaba tratando de probar cómo se ve cada uno de esos números sin una foto separada para cada uno. Sería bastante impresionante tener todas esas cosas en un área tan pequeña de forma orgánica.

        • Mikhalkob dice:

          ¡Ahora sé quién le hizo eso a mis tableros! Sabía que las fallas no aparecían por sí mismas. Arrrgh!
          Sin embargo, en serio, un artículo muy útil. ¿Quizás alguien recomienda una soldadura barata especial? Espero que se haya vendido algo sobre la pasta de la marca MECHANIC en eBay.

    • ROBÓ dice:

      Otra prueba que tuvimos hace mucho tiempo que podría sorprender a muchas personas que llevan teléfonos celulares como una caja de huevos fue la prueba de medición. Déjelo caer desde un medidor sobre un piso duro y plano y aún debe estar funcional y sin daños. La mayoría de los dispositivos modernos no pasarían esa prueba ahora.

      Me encantan los consejos sobre los tres colores de Me gusta para AOI. Definitivamente los usaré para la inspección manual.

      • ROBÓ dice:

        Me encantan los consejos sobre los tres colores de luz ...

    • rogeorge dice:

      Buen artículo, solo estaba buscando algo similar
      http://bobbaddeley.com/2015/12/creating-an-automated-optical-inspector-for-50/

      ¡Gracias!

    • Pigo dice:

      Buen articulo. Lo que me falta un poco aquí es la conclusión de que necesita planificar con anticipación en su proyecto de esquema (así como el diseño) para todas las pruebas e inspecciones que puede hacer a continuación. Por ejemplo, si desea realizar una prueba de circuito, asegúrese de agregar puntos de prueba (preferiblemente todos en un lado de la placa) en cada red principal que pueda medir más adelante. Al mismo tiempo, para la inspección óptica, debe asegurarse de que los componentes grandes no oculten los más pequeños de la luz y la cámara.
      Es importante agregar todos los puntos de prueba y erosionar las dependencias lo antes posible en la etapa del proyecto, ya que esto podría afectar el tamaño de su placa y también tener algunos efectos en el rendimiento EMI / EMC del circuito.

    • Un dron dice:

      No se mencionan los métodos de inspección / confirmación de escaneo de límites activos y semiactivos (alt-Z).

Nora Prieto
Nora Prieto

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