La difettosità potrebbe essere definita come una inaccettabile deviazione dalla norma. Il test, quello elettrico in particolare, ha il compito di effettuare un'esatta diagnosi, trovare i difetti, produrre le mirate informazioni da utilizzare in produzione per attivare le necessarie azioni correttive.
La classe dei difetti che si possono manifestare non è riconducibile solo ai difetti di fabbricazione (manufacturing fault) e ai difetti di prestazioni (performance fault), ma anche ai difetti di specifica (specification fault). Tutti problemi che sono comunque riconducibili al processo il cui reale inizio parte dalla progettazione. Comprendere la gamma e i livelli di difettosità che si presentano in rapporto al volume di schede prodotto è il percorso per l'identificazione della corretta strategia di test.
Organizzare il collaudo
Per organizzare il collaudo al fine di avere un processo con meno errori, una sola soluzione di test è spesso insufficiente; fra tutte le proposte offerte dal mercato bisogna saper scegliere la giusta combinazione, quella che meglio si adatta tanto ai prodotti quanto all' integrazione nel processo produttivo. Per un test orientato alla produzione di alti volumi (caratterizzato da pochi errori di processo), si ricorre spesso a un funzionale mentre per produzioni a basso volume e alta variabilità si sceglie un AOI seguito da un ICT o più sovente da un funzionale. Esiste spesso una casistica fisiologica di potenziali guasti e difetti, trasparenti tanto al funzionale quanto all'AOI di cui non sempre è così facile appurarne la presenza e dove per farlo serve lo schema elettrico alla mano. Questi difetti possono arrivare al cliente finale e trasformarsi col tempo in veri e propri guasti. Il collaudo presuppone allora un lavoro di stesura di un dettagliato elenco dei possibili problemi, dei circuiti nei quali si potrebbero manifestare e di come attivare le strategie di test per individuarli (decretando in questo modo il grado di copertura). Tra i vari problemi che un PCB può soffrire ci sono anche dei difetti reali, ma difficili da evidenziare, non rilevabili al funzionale e tanto meno all'AOI che non può nulla quando il componente è danneggiato internamente. In particolare è questo il caso in cui il componente è danneggiato ed esposto a rottura, un'anomalia che ne accorcia la vita media (come un condensatore che va in perdita), in contrapposizione a una rottura che è un problema certo e immediato. Il mercato richiede produzioni ad alta collaudabilità perché le aziende non possono permettersi di avere clienti che ricevono prodotti difettosi. Volendo definire la qualità, la si può descrivere come la caratteristica posseduta da un prodotto che svolga correttamente le funzioni per cui è stato progettato, o per utilizzare uno slogan popolare qualità è quando ritorna il cliente e non il prodotto.
Il ruolo di un sistema di collaudo è di fare il minimo numero di misure necessario affinché sia possibile accertare che ogni prodotto possegga i requisiti attesi dal cliente:
• funzionalità
• assenza di anomalie evidenti
• insorgere di difetti nel tempo.
La verifica deve avvenire nel più breve tempo possibile e al minor costo possibile e questo implica che per i paesi ad alto costo del lavoro si utilizzi una macchina automatica che lavori senza operatore. In questi ultimi anni i processi sono cambiati al seguito dell'introduzione di nuovi package e del lesd-free, di conseguenza i vecchi concetti vanno rivisitati; il concetto è valido anche nel caso della la logica di collaudo, dove bisogna abbandonare i vecchi schemi mentali per impostarne di nuovi. Anche il collaudo va visto sotto il profilo economico, è un passaggio che non conferisce quantitativamente un valore aggiunto è di conseguenza non serve applicarlo più del necessario. Ogni passo di test sul PCB deve essere mirato a un obiettivo, ogni misura eseguita oltre lo stretto necessario è uno spreco di soldi.
La scelta: dalla tecnologia ai volumi
Il primo criterio di selezione (o di valutazione) è la dominante tecnologica. Il secondo riguarda i volumi.
Sotto il profilo tecnologico ci sono varie soluzioni, schede prettamente digitali o analogiche, miste con differente preponderanza di tecnologia, con più o meno elementi di potenza a bordo; ci si attrezza differentemente in funzione delle tipologie dei componenti la cui misura decreta gli strumenti che la macchina deve avere a bordo
In relazione ai volumi si determina la flessibilità del programma, la velocità di esecuzione e la scelta se operare con un sistema a letto d'aghi o con sonde mobili.
L'ICT di concezione classica non serve quasi più, cambia il suo impatto sul risultato finale a seguito delle mutazioni tecnologiche del processo produttivo. Gli in-circuit vengono ancora utilizzati in quelle nicchie di mercato disponibili a pagare gli errori di linea. Ci sono in commercio ICT a basso costo d'acquisto, capaci di verificare i corti e gli aperti, con l'opzione di eseguire il boundary scan e il test dei passivi. Oggi i componenti sono sempre funzionanti anche e soprattutto quelli complessi perché collaudati alla fonte. Semmai il collaudo ICT è posizionato prima del funzionale, con lo scopo di individuare tutti i difetti altrimenti non copribili, un po' come per i sistemi AOI, la cui presenza è dovuta a motivazioni di linea, alla presenza di difettosità di processo e comunque di difetti di basso livello. L'ispezione ottica avviene al seguito della necessità di individuare la presenza di oggetti specifici i cui attributi sono di ordine meccanico e geometrico. Una necessità probabilmente a carattere transitorio, come per i sistemi a raggi X, perché quando il processo è sotto controllo la difettosità intercettata da questi sistemi si riduce drasticamente, una difettosità che già normalmente si assottiglia significativamente nel passare da produzioni high mix a quelle con alti volumi. I maggiori difetti si evidenziano al funzionale, il controllo dei giunti di saldatura mantiene la sua principale valenza quando compiuta da un operatore esperto a livello di start up di linea.
Dal punto di vista economico
A volte esiste un'incomprensione di fondo sul rapporto costi/prestazioni. Cosa vuol dire avere dei vantaggi economici? Innanzitutto la capacità di intercettazione sommata alla velocità di intercettazione genera valore economico. La capacità di individuare un maggior numero di guasti tanto in valore assoluto quanto in relazione all'unità di tempo, rende il processo economico. Avere uno strumento più veloce, oltre che più preciso, si trasforma in un vantaggio economico. Il costo di un tester è direttamente proporzionale alla quantità degli strumenti installati a bordo e alle loro prestazioni. La specificità dei sistemi di ultima generazione è quella di avere un'architettura aperta a strumentazione estesa, definita col concetto di scalabilità. Quando le aziende vogliono acquistare sistemi ad alte prestazioni devono come conseguenza rivolgersi a macchine costose. Sempre più frequentemente sono realizzati sistemi che partono con configurazioni dal costo contenuto, ma che possono crescere alle più alte prestazioni accessibili; è comunque comprovato che chi decide di acquistare un sistema di test, anche in momenti di economia stagnante come l'attuale, nella maggior parte dei casi sceglie una configurazione dalle prestazioni elevate. Un dato che emerge dal mercato è che le aziende che hanno la volontà (o la necessità) di investire in attrezzature di collaudo, mirando alla competitività, tendono ad acquistare il meglio che offre il mercato. Nel comparto del test il meglio indica sistemi a elevate prestazioni, dotati di strumentazione accurata e veloce o veloci sistemi flying probe precisi e affidabili. Da sempre la tendenza è stata di spendere per la linea produttiva a dispetto delle risorse da investire nel test, oggi più di ieri diventa fondamentale saper giocare d'anticipo, capire la situazione e lo scenario in cui ci si muove per poi trovare le soluzioni. Il mercato si attende qualità e non tollera flessioni; di fronte alla presenza di potenziali nuovi casi di guasti, dovuti ai cambi tecnologici, diventa un must ammodernare i sistemi.
Test effectiveness
L'efficacia del test o test effectiveness (TE), è il parametro che consente di definire la percentuale di difettosità intercettata dal sistema di collaudo. Dato un numero di difetti Dp presentato al sistema e un numero Dt di difetti riconosciuti, la misura dell'efficacia del test è data da:
Dp
TE = ---------- %
Dt
Se a un sistema viene presentata una scheda contenente 100 difetti (Dp) e il sistema è in grado di rilevarne solo 96 (Dt), la sua efficacia sarà del 96%. Naturalmente questo parametro può misurare le prestazioni di un singolo sistema o di un insieme di più sistemi. Di sicuro TE è la misura diretta che un sistema di collaudo ha nei confronti del processo.
MDA, ICT, funzionale
Tra i sistemi di test elettrico gli MDA vantano la maggiore anzianità; hanno il limite di eseguire solo test di tipo parametrico, senza alimentare le schede sotto test, ma di contro sono facilmente programmabili e consentono di evidenziare la maggior parte dei difetti originati dal processo. Hanno un costo relativamente basso e sono posizionati a fine linea, eventualmente dopo un sistema AOI, se presente.
L'in-circuit è in grado di alimentare le schede e di provare un range decisamente più ampio di componenti. Ambedue lavorano di base con letti d'aghi o fixture. Il flying probe o sistema a sonde mobili deriva a sua volta dall'ICT, con in più la possibilità di realizzare un'ispezione ottica di primo livello, cioè senza poter disquisire sulla bontà delle saldature. Dispone di elevata velocità e notevole accuratezza di posizionamento, anche le misure sono molto precise, in particolare per componenti di basso valore per via della mancanza della moltitudine di cavi di connessione tipica delle fixture. I sistemi funzionali mettono a disposizione dell'utente tutte le risorse necessarie per simulare l'ambiente operativo e le relative condizioni di funzionamento del dispositivo sotto test. La programmazione consente di definire, selezionare e mandare in esecuzione con tempi e ritardi appropriati sia gli stimoli che le misure, oltre a gestire le indicazioni diagnostiche ed eventuali dispositivi automatici di fixturing.
