AOI, רנטגן, טכנולוגיית מידע ותקשורת, FCT

AOI הוא ראשי תיבות של Automated Optical Inspection (בדיקה אופטית אוטומטית). הוא משתמש במצלמות אופטיות כדי ללכוד תמונות של לוח מודפס (PCB), להשוות אותן לתמונות סטנדרטיות, ומזהה אוטומטית פגמים כגון רכיבים חסרים, רכיבים שגויים, קוטביות הפוכה, היסט, גישור וכו' במהלך תהליך הצבת הרכיבים, ובכך להבטיח את איכות המוצר ולשפר את תפוקת הייצור.

AOI משתמש בעיקרון של הדמיה אופטית. הוא מאיר את המעגל המודפס באמצעות מקור אור, המצלמה לוכדת את התמונה, ולאחר מכן אלגוריתם עיבוד התמונה מחלץ את מאפייני הרכיב. מאפיינים אלה מושווים לנתוני תמונה סטנדרטיים מוסמכים שנקבעו מראש כדי לקבוע אם ישנם פגמי מיקום ברכיבים.

יש לקחת בחשבון גורמים כגון דיוק גילוי (צריך לעמוד בדרישות דיוק מיקום הרכיבים, לדוגמה, הדיוק צריך להגיע ל-±0.02 מ"מ בעת גילוי רכיבי 0201), מהירות גילוי (בהתאם למחזור קו הייצור), פונקציות תוכנה (עם אלגוריתמי גילוי עשירים, תכנות קל וניתוח נתונים) ומדרגיות (תמיכה בגילוי מעגלים מודפסים בגדלים שונים ותאימות לסוגי רכיבים שונים).

סוגי מקורות אור נפוצים כוללים מקורות אור לבן, מקורות אור אדום, מקורות אור כחול ומקורות אור בצורת טבעת. מקורות אור לבן מספקים ספקטרום מלא ומתאימים לגילוי כללי. מקורות אור אדום בעלי השפעות גילוי טובות על יריעות נחושת ומחברי הלחמה. מקורות אור כחולים בעלי ניגודיות גבוהה לעומת מסכות הלחמה ירוקות. מקורות אור בצורת טבעת יכולים להפחית צללים ומתאימים לגילוי רכיבים מורכבים ומעגלים מודפסים בעלי הפרשי גובה.

יש לוודא שמשטח המעגל המודפס נקי ללא מזהמים כגון אבק וכתמי שמן. יש לבדוק שנקודות הסימון של מיקום המעגל המודפס ברורות ושלמות כדי שהתקן ה-AOI יוכל לזהות ולמקם במדויק. עבור מעגלים מודפסים המותקנים דו-צדדיים, יש להבחין בבירור בין משטח הגילוי כדי למנוע זיהוי שגוי.

פרמטרי הגילוי כוללים פרמטרי רכישת תמונה (כגון זמן חשיפה, הגבר, ניגודיות), פרמטרי אלגוריתם הגילוי (כגון סף, רגישות גילוי קצה) ופרמטרי אזור גילוי (המגדירים את אזורי הרכיבים לגילוי ואת האזורים הניתנים להתעלמות). בדרך כלל, בהתאם לתכנון המעגל המודפס, סוגי הרכיבים ותהליכי הייצור, יש צורך למטב את הפרמטרים באמצעות ניפוי שגיאות וגילוי ניסיוני כדי להשיג את תוצאות הגילוי הטובות ביותר.

AOI יכול לזהות פגמים כגון רכיבים חסרים (רכיבים שלא ממוקמים), רכיבים שגויים (דגמי רכיבים שגויים), קוטביות הפוכה (קוטביות - רכיבים רגישים עם קוטביות הפוכה), היסט רכיבים (מיקום שחורג מהסבילות המותרת), גישור הלחמה (הלחמה המחברת פדים סמוכים), נזק לרכיבים (נזק למראה), התעוות רכיבים (קצה אחד של הרכיב) וכו'.

כאשר AOI מזהה פגם, הוא יסמן אוטומטית את מיקום וסוג הפגם ויפיק הודעת אזעקה. על המפעילים לבודד את המעגל המודפס הפגום בהתאם להנחיית האזעקה, ולאחר מכן לאשר זאת באמצעות בדיקה ויזואלית ידנית או שיטות גילוי אחרות. לאחר מכן, יש לתקן או לגרוט את המעגל המודפס בהתאם לסוג הפגם.

כיול קבוע של המצלמות ומקורות האור של התקן ה-AOI כדי להבטיח רכישת תמונה מדויקת. אופטימיזציה של פרמטרי הגילוי והתאמת האלגוריתמים לסוגים שונים של רכיבים ועיצובי PCB. עדכון ספריית הרכיבים ונתוני התמונה הסטנדרטיים בצורה יעילה כדי להסתגל למוצרים ותהליכים חדשים. מתן הכשרה מקצועית למפעילים כדי לשפר את יכולות הגדרת הפרמטרים ובדיקת הפגמים שלהם.

תחזוקה יומית כוללת ניקוי פני השטח של המכשיר, העדשות ומקורות האור כדי למנוע מאבק לפגוע באיכות התמונה. יש לבדוק באופן קבוע את מצב הפעולה של הרכיבים המכניים של המכשיר (כגון מסילות מובילות וברגי מוביל), לשמן אותם ולחזק אותם. יש לבדוק את החיבורים החשמליים. יש לבצע באופן קבוע בדיקות פונקציונליות וכיולים של המכשיר כדי להבטיח ביצועי זיהוי יציבים.

היתרונות הם מהירות גילוי מהירה, שניתן להשתמש בה לגילוי בזמן אמת באינטרנט; עלות נמוכה יחסית; ויכולת לזהות חזותית פגמים במראה הרכיבים ובמשטחם. החסרונות הם שאין אפשרות לזהות פגמים של חיבורי הלחמה נסתרים (כגון חיבורי הלחמה פנימיים של BGA ו-CSP), ויש לה יכולת גילוי מוגבלת לפגמים זעירים (כגון חללים קטנים מ-50 מיקרון). בדיקת רנטגן יכולה לזהות פגמים פנימיים, אך היא איטית ויקרה.

הפונקציות העיקריות של תוכנת AOI כוללות רכישה ועיבוד של תמונות, תכנות תוכניות בדיקה (הגדרת אזור הבדיקה, קביעת פרמטרי בדיקה, בחירת אלגוריתמי בדיקה), זיהוי וסיווג פגמים, תצוגה ורישום של תוצאות בדיקה, ניתוח נתונים וסטטיסטיקות (יצירת דוחות תפוקה, תרשימי התפלגות פגמים וכו'), ואינטראקציה של נתונים עם ציוד אחר בקו ייצור (כגון מכונות איסוף והצבה ותחנות עיבוד חוזר).

הסיבות כוללות הגדרה לא סבירה של פרמטרי זיהוי (כגון ספים גבוהים מדי או נמוכים מדי), זיהוי תמונה שגוי הנגרם מהשתקפות פני השטח של הרכיב או הבדלי צבע, הפרעות מכתמים או עצמים זרים על פני השטח של המעגל המודפס, זיהום עדשת התקן או מקור האור של ה-AOI, וסטיות בין התמונות הסטנדרטיות בספריית הרכיבים לבין הרכיבים בפועל.

כוונן מחדש את פרמטרי הגילוי וייעל את הסף והרגישות באמצעות גילוי ניסיוני. נקה את פני השטח של המעגל המודפס כדי להסיר כתמים וחפצים זרים. נקה או החלף את העדשות ומקורות האור המזוהמים. עדכן את התמונות הסטנדרטיות בספריית הרכיבים כדי להבטיח עקביות עם הרכיבים בפועל. השתמש באלגוריתמים מרובים לגילוי כדי להשלים זה את זה ולהפחית את המגבלות של אלגוריתם יחיד.

להתקני AOI מודרניים יש בדרך כלל יכולת הרחבה טובה. ניתן להתאים את אזור הבדיקה והפרמטרים באמצעות הגדרות תוכנה כדי להתאים אותם למעגלים מודפסים בגדלים שונים. עבור סוגים שונים של מעגלים מודפסים (כגון לוחות קשיחים, לוחות גמישים, לוחות קשיחים-גמישים), כל עוד הם נמצאים במסגרת יכולות הגילוי של ההתקן, ניתן להשיג זיהוי יעיל על ידי התאמת תהליכי הגילוי והפרמטרים המתאימים.

AOI מותקן בדרך כלל לאחר מכונת הפיק-אנד-פלייס ולפני הלחמת ה-reflow, על מנת לזהות פגמים במיקום הרכיבים בצורה יעילה ולמנוע כניסת מוצרים פגומים לתהליך הלחמת ה-reflow, ובכך להפחית את עלויות העיבוד החוזר. ניתן להתקין אותו גם לאחר הלחמת ה-reflow כדי לזהות את איכות ההלחמה, אך אם מתגלות בעיות בשלב זה, הקושי והעלות של עיבוד חוזר יגדלו.

על ידי ניתוח נתוני גילוי AOI, ניתן לספור את שיעורי ההתרחשות וההתפלגות של פגמים שונים כדי לזהות את החוליות החלשות בתהליך הייצור. לדוגמה, אם פגם קיזוז של סוג מסוים של רכיב מתרחש לעתים קרובות, ניתן להתאים את פרמטרי המיקום של מכונת ה-pick-and-place. אם ישנם פגמי גישור רבים, ניתן לייעל את תהליך הדפסת משחת ההלחמה או את פרופיל טמפרטורת ההלחמה reflow.

בדיקת קרני רנטגן משתמשת בקרני רנטגן כדי לחדור למעגל המודפס (PCB) ולרכיבים. בהתבסס על דרגות הבליעה השונות של חומרים שונים מקרני רנטגן, נוצרות תמונות שונות בגווני אפור, ובכך מזהות פגמים פנימיים במיקום המעגל המודפס, כגון חללים, הלחמה קרה וחוסר רטיבות בחיבורי הלחמה של רכיבים ארוזים כמו BGA ו-CSP, כמו גם מבנים פנימיים חריגים של רכיבים וחפצים זרים, ובכך מבטיחה את איכות המוצר ואמינותו.

לקרני רנטגן יש חדירות. כאשר קרני רנטגן מקרינות את המעגל המודפס (PCB), עקב יכולות הספיגה השונות של חומרים שונים על המעגל המודפס (כגון נחושת, הלחמה, אריזות פלסטיק וכו') מקרני רנטגן, עוצמת קרני הרנטגן לאחר המעבר דרך המעגל המודפס משתנה. הגלאי קולט את קרני הרנטגן הללו בעוצמות שונות וממיר אותן לאותות חשמליים, אשר לאחר מכן מעובדים ומומרים לתמונות בגווני אפור. ניתן לשפוט את המבנה הפנימי ואת תנאי הפגם על ידי ניתוח התמונות.

יש לקחת בחשבון גורמים כגון דיוק גילוי (צריך להיות מסוגל להבחין בפגמים זעירים, כגון חללים בחיבורי הלחמה ברמת מיקרון), הגדלה (עמידה בדרישות הגילוי של רכיבים בגדלים שונים), מהירות גילוי (מותאמת למחזור קו הייצור), רזולוציית תמונה (רזולוציה גבוהה מסייעת לצפייה ברורה בפרטים), מדרגיות הציוד (תמיכה בגילוי של מעגלים מודפסים בגדלים שונים ותאימות למצבי גילוי שונים) ופונקציות תוכנה (עם פונקציות כגון ניתוח תמונה, זיהוי פגמים וסטטיסטיקות נתונים).

סוגים נפוצים כוללים מכשירי בדיקה דו-ממדיים של קרני רנטגן ומכשירי בדיקה תלת-ממדיים של קרני רנטגן (כגון מכשירי בדיקה CT). למכשירים דו-ממדיים יש מבנה פשוט יחסית ועלות נמוכה יותר, והם יכולים לזהות פגמים שטחיים ופגמים פנימיים מסוימים של מעגלים מודפסים (PCB). מכשירי תלת-ממד יכולים להשיג תמונות רב-שכבתיות ולהשיג הדמיה תלת-ממדית, שיכולה לזהות בצורה מדויקת יותר פגמים פנימיים של רכיבים בעלי מבנים מורכבים, אך עלות הציוד גבוהה ומהירות הגילוי איטית יחסית.

באופן כללי, אין צורך בטיפול מקדים מיוחד, אך יש לוודא שמשטח המעגל המודפס נקי ללא כתמים ועצמים זרים גלויים; להסיר כיסויי מגן מתכת ואביזרים אחרים על המעגל המודפס שעלולים להשפיע על הבדיקה; עבור מעגלים מודפסים רב-שכבתיים, אם ידוע ששכבות מסוימות אינן נדרשות לבדיקה, ניתן להגדיר אותן בתוכנת הבדיקה כדי לשפר את יעילות הבדיקה.

פרמטרי הגילוי כוללים את מתח השפופרת וזרם השפופרת של קרני ה-X (המשפיעים על עוצמתן וחדירותן של קרני ה-X), זמן חשיפה (המשפיע על בהירות התמונה ובהירותה), הגדלה (מותאמת בהתאם לגודל הרכיב ולדרישות הגילוי), זווית גילוי (עבור התקני בדיקה תלת-ממדיים, יש להגדיר זוויות שונות לסריקה) וכו'. בדרך כלל, בהתאם לחומר, לעובי המעגל המודפס ולסוגי הרכיבים, יש צורך למטב את הפרמטרים באמצעות ניפוי שגיאות וגילוי ניסיוני כדי לקבל את תמונות הבדיקה הטובות ביותר.

רנטגן יכול לזהות פגמים פנימיים בחיבורי הלחמה של רכיבים ארוזים כגון BGA, CSP ו-QFN, כגון חללים, הלחמה קרה, אי-רטיבות, כדורי הלחמה חסרים וסטיית כדורי הלחמה. הוא יכול גם לזהות סדקים וחפצים זרים בתוך רכיבים, כמו גם בעיות כגון קצרים בין שכבות ומעגלים פתוחים בתוך המעגל המודפס.

כאשר צילום רנטגן מזהה פגמים, יופק דוח בדיקה מפורט, ובו יסמן את מיקום הפגם, סוגו וחומרתו. על המפעילים לבודד את המעגל המודפס הפגום בהתאם לדוח. פגמים הניתנים לתיקון (כגון בעיות בחיבורי הלחמה), ניתן לתקן אותם באמצעות ציוד עיבוד חוזר. מעגלים מודפסים עם פגמים חמורים, הם יגורשו, והגורמים לפגמים ינותחו כדי לייעל את תהליך הייצור.

כיול קבוע של ציוד הרנטגן כדי להבטיח ביצועים יציבים של מקור הרנטגן והגלאי; אופטימיזציה של פרמטרי הגילוי והתאמת הפרמטרים עבור סוגים שונים של מעגלים מודפסים (PCB) ורכיבים; אימוץ אלגוריתמים מתקדמים לניתוח תמונה כדי לשפר את דיוק זיהוי הפגמים; מתן הכשרה מקצועית למפעילים כדי לשפר את יכולות ניתוח התמונה ושיפוט הפגמים שלהם; קביעת תהליכי בדיקה ומפרטים סטנדרטיים כדי להפחית טעויות אנוש.

תחזוקה יומית כוללת ניקוי פני השטח של המכשיר כדי למנוע הצטברות אבק המשפיעה על פיזור החום; בדיקה קבועה של מצב העבודה של שפופרת הרנטגן וניטור פרמטרים כגון מתח השפופרת וזרם השפופרת; בדיקת הרגישות והיציבות של הגלאי; שימון וחיזוק רכיבי ההולכה המכניים של המכשיר; ביצוע קבוע של בדיקות ביצועים וכיולים של המכשיר כדי להבטיח תוצאות גילוי מדויקות ואמינות.

היתרונות הם היכולת לזהות פגמים פנימיים נסתרים של מעגלים מודפסים ורכיבים, ויש לו יתרונות ייחודיים בבדיקת חיבורי הלחמה של חבילות כגון BGA ו-CSP; הוא יכול לספק מידע מבני תלת-ממדי (בדיקת קרני רנטגן תלת-ממדית). החסרונות הם מהירות גילוי איטית יחסית, עלות גבוהה; נדרשים מפעילים מקצועיים לניתוח תמונה ולשיפוט פגמים; קרני רנטגן הן רדיואקטיביות במידה מסוימת, ונדרשים אמצעי הגנה. בדיקת AOI היא מהירה, בעלות נמוכה, ויכולה לזהות חזותית את המראה והפגמים על פני השטח של רכיבים, אך היא אינה יכולה לזהות פגמים פנימיים נסתרים.

הפונקציות העיקריות של תוכנת בדיקת רנטגן כוללות רכישת תמונה ועיבודה (התאמת בהירות התמונה, ניגודיות, סינון וכו'), זיהוי וסימון פגמים (זיהוי אוטומטי או ידני של פגמים וסימון מיקומם וסוגיהם), שחזור תמונה תלת-ממדית (עבור מכשירי רנטגן תלת-ממדיים), יצירת דוחות תוצאות בדיקה (רישומים מפורטים של מידע על פגמים, פרמטרי גילוי וכו'), ניתוח נתונים וסטטיסטיקה (ספירת שיעורי התרחשות פגמים וניתוח בעיות בתהליך הייצור) ואינטראקציה של נתונים עם מערכות אחרות בקו ייצור.

הסיבות כוללות הגדרה לא נכונה של פרמטרי גילוי (כגון מתח שפופרת וזמן חשיפה לא מתאימים, מה שגורם לאיכות תמונה ירודה), מגבלות של אלגוריתמי ניתוח תמונה (חוסר יכולת לזהות במדויק פגמים מורכבים), חוסר ניסיון במפעיל (שיפוט שגוי של תמונות), חומרים ומבנים מיוחדים של מעגלים מודפסים או רכיבים (הגורמים לגווני אפור חריגים בתמונה), ובעיות בדיוק וביציבות של הציוד עצמו.

כוונון מחדש של פרמטרי הגילוי כדי לייעל את איכות התמונה; שדרוג או שיפור של אלגוריתמי ניתוח התמונה כדי לשפר את יכולת זיהוי הפגמים; חיזוק הכשרת המפעילים לשיפור רמתם המקצועית; הקמת ספריית דגימות פגמים לניתוח השוואתי של תמונות מורכבות; תחזוקה וכיול קבועים של הציוד כדי להבטיח ביצועי ציוד יציבים.

למכשירי רנטגן מודרניים יש בדרך כלל יכולת כוונון ותאימות מסוימות. באמצעות הגדרות תוכנה והתאמות חומרה (כגון החלפת עדשות עם אורכי מוקד שונים והתאמת גודל משטח הבדיקה), הם יכולים להסתגל לבדיקת מעגלים מודפסים (PCBs) בגדלים שונים. עבור סוגים שונים של מעגלים מודפסים (כגון לוחות קשיחים, לוחות גמישים, לוחות קשיחים-גמישים) ורכיבים, כל עוד הם נמצאים במסגרת יכולות הגילוי של המכשיר, ניתן להשיג גילוי יעיל על ידי התאמת פרמטרי ומצבים הגילוי המתאימים. עם זאת, עבור מעגלים מודפסים בעלי מבנים מיוחדים או מעגלים מודפסים דקים ועבים במיוחד, ייתכן שיידרשו התקנים בעלי תצורה מיוחדת.

בדרך כלל הוא מותקן לאחר הלחמת reflow כדי לבדוק את המעגל המודפס לאחר הריתוך ולאתר בזמן פגמים פנימיים כגון חיבורי הלחמה. ניתן גם להקים תחנת בדיקת רנטגן נפרדת לאחר תהליכים מרכזיים (כגון לאחר הצבת רכיבי BGA) כדי לבצע בדיקות מיוחדות על רכיבים מרכזיים כדי להבטיח את איכות המוצר, אך זה יגדיל את המורכבות והעלות של קו הייצור.

על ידי ניתוח נתוני בדיקת רנטגן, ניתן לספור את התפלגות ותדירות ההופעה של פגמים שונים כדי לזהות את החוליות החלשות בתהליך הייצור. לדוגמה, אם נמצא כי שיעור הריקות של חיבורי הלחמה של BGA באצווה מסוימת של מעגלים מודפסים גבוה, ניתן להתאים את כמות הדפסת משחת ההלחמה, פרופיל טמפרטורת הלחמת הזרמה חוזרת או לחץ מיקום הרכיבים. אם עצמים זרים בתוך רכיבים מופיעים לעתים קרובות, ניתן לבדוק את איכות הרכיבים הנכנסים ואת ניקיון סביבת הייצור, ולשפר את התהליך ולחזק את הבקרה בהתאם.

קו ICT, כלומר קו בדיקת In-Circuit, הוא מכשיר המבצע בדיקות ביצועים חשמליות על מעגלים מודפסים (PCB) עם רכיבים מורכבים ומולחמים. הוא יוצר קשר עם נקודות הבדיקה על המעגל המודפס באמצעות גלאים, מזהה מעגלים פתוחים, קצרים, ומזהה האם פרמטרי הרכיבים (כגון התנגדות, קיבול והשראות) עומדים בדרישות התכנון, כמו גם באיכות ההלחמה של הרכיבים. הוא יכול לאתר במהירות רכיבים פגומים ומחברי הלחמה פגומים, להבטיח את איכות מוצרי המעגל המודפס ולשפר את יעילות הייצור והתפוקה.

עקרון בדיקת טכנולוגיית המידע והתקשורת מבוסס על ניתוח רשת מעגלים. ציוד הבדיקה מפעיל אותות עירור (כגון זרם ומתח) על נקודות הבדיקה במעגל המודפס באמצעות גלאים, ולאחר מכן מודד את אותות התגובה של המעגל. בהתאם לתוכנית הבדיקה שנקבעה מראש ולפרמטרים הסטנדרטיים, הערכים הנמדדים בפועל מושווים לערכים התאורטיים כדי לקבוע אם ישנן בעיות כגון מעגלים פתוחים, קצרים וסטיות בפרמטרים של הרכיבים במעגל. לדוגמה, עבור רכיב התנגדותי, מופעל מתח ידוע, הזרם הזורם נמדד, וערך ההתנגדות מחושב ומושווה לערך הנומינלי.

בעת הבחירה, יש לקחת בחשבון גורמים כגון דיוק בדיקה (יכולת למדוד במדויק פרמטרים של רכיבים, כגון דיוק מדידת התנגדות של ±1%), מהירות בדיקה (עמידה בדרישות מחזור קו הייצור), מספר נקודות הבדיקה (מתאים למספר נקודות הבדיקה על גבי המעגל המודפס), פונקציות תוכנה (עם ממשק תכנות גרפי, פונקציית אבחון אוטומטי, יכולת ניתוח סטטיסטי של נתונים), תאימות ציוד (תמיכה בבדיקת סוגים שונים של מעגלים מודפסים וחבילות רכיבים שונות), חיי שירות של גלאים ועלויות תחזוקה. בנוסף, יש לשים לב גם ליכולות התמיכה הטכנית ושירות לאחר המכירה של ספק הציוד.

התקני ICT נפוצים כוללים מצע מסמרים ICT ומצע מעופף ICT. מצע המסמרים ICT יוצר מגע עם נקודות הבדיקה של המעגל המודפס דרך מצע מסמרים קבוע, ויכול לבדוק מספר נקודות בו זמנית, במהירות בדיקה גבוהה, המתאימה לייצור המוני. עם זאת, עלות ייצור מצע המסמרים גבוהה, ויש להחליף את מצע המסמרים במעגלים מודפסים שונים. מצע ה-ICT המצויד בגששים ניידים משתמש בגששים ניידים כדי לבדוק נקודות אחת אחת, ללא צורך ביצירת מצע מסמרים, בעל גמישות גבוהה, מתאים לייצור בקבוצות קטנות ולמגוון רחב, אך מהירות הבדיקה איטית יחסית.

יש לוודא שמשטח המעגל המודפס נקי ללא מזהמים כגון סיגי הלחמה, חרוזי בדיל וכתמי שמן כדי למנוע פגיעה במגע הטוב בין הגששים לנקודות הבדיקה. יש לבדוק האם נקודות הבדיקה על גבי המעגל המודפס שלמות ונטולות חמצון. במידת הצורך, יש לנקות או לצבוע אותן בבלימת פח. יש להסיר את כיסויי המיגון המתכתיים ואביזרים אחרים על גבי המעגל המודפס שעלולים להפריע לבדיקה. עבור מעגלים מודפסים המותקנים דו-צדדיים, יש להבחין בבירור בין משטח הבדיקה.

פרמטרי הבדיקה כוללים את הסוג (מתח, זרם), גודל ותדירות אות העירור; טווח המדידה (כגון טווח מדידת ההתנגדות של 0.1Ω - 10MΩ); זמן הבדיקה (משך הבדיקה עבור כל נקודת בדיקה); הגדרת הסף (כגון טווח הסטייה המותר של ערך ההתנגדות של ±5%), וכו'. בהתאם לתכנון המעגל של ה-PCB, מפרטי הרכיבים ודרישות הבדיקה, יש להגדיר את הפרמטרים באופן סביר באמצעות ניפוי שגיאות ובדיקות ניסיון כדי להבטיח את דיוק ואמינות הבדיקה.

טכנולוגיות מידע ותקשורת יכולות לזהות מעגלים פתוחים (המעגל אינו מחובר), קצרים (הולכה בלתי צפויה בין קווים שונים), התקנה שגויה של רכיבים (כגון התקנת נגד כקבל), פרמטרים שגויים של רכיבים (ערכי הנגדים, הקבלים והמשרנים אינם תואמים לערכים הנומינליים), קוטביות הפוכה של רכיבים (רכיבים קוטביים כמו דיודות וקבלים אלקטרוליטיים מותקנים בהיפוך), הלחמה קרה (חיבורי ההלחמה נראים מחוברים אך בעלי ביצועים חשמליים גרועים) וכו'.

כאשר טכנולוגיית התקשורת (ICT) מזהה פגמים, היא תציג את מיקום הפגם, סוגו ומידע מפורט בממשק תוכנת הבדיקה. על המפעילים להסיר את המעגל המודפס הפגום מקו הייצור בהתאם להנחיות ולהשתמש בכלים כגון מולטימטרים ואוסצילוסקופים כדי לאשר עוד יותר את הבעיות. עבור פגמים הניתנים לתיקון (כגון הלחמה קרה והתקנה שגויה של רכיבים), יש לתקן אותם באמצעות כלי עיבוד חוזר. עבור מעגלים מודפסים עם פגמים חמורים שאינם ניתנים לתיקון, יש לגרוט אותם, לתעד את נתוני הפגם ולנתח את הגורמים לשיפור תהליך הייצור.

כייל באופן קבוע את ציוד ה-ICT כדי להבטיח את דיוק אות העירור ומערכת המדידה. שמור על ניקיון ובמצב תקין של הגשושים, והחלף גשושים שחוקים או פגומים בזמן. מטב את תוכנית הבדיקה וקבע במדויק את פרמטרי הבדיקה. מספק הכשרה מקצועית למפעילים לשיפור יכולות שיפוט וטיפול בתקלות שלהם. קבע תהליכי בדיקה ומפרטים סטנדרטיים כדי להפחית שגיאות תפעול אנושיות.

תחזוקה יומית כוללת ניקוי פני השטח של המכשיר והגששים כדי למנוע מאבק ושאריות הלחמה להשפיע על הבדיקה. בדוק באופן קבוע את לחץ הגשים כדי להבטיח מגע טוב עם נקודות הבדיקה. נטר את הביצועים החשמליים של הציוד, כגון יציבות אות העירור. עבור טכנולוגיות מידע ותקשורת (ICT) בעלות מצע המסמרים, בדוק את מצב הקיבוע של מצע המסמרים ואת המוליכות של הפינים. גבה באופן קבוע את תוכניות הבדיקה והנתונים כדי למנוע אובדן. בצע כיולים קבועים ותחזוקה מקצועית בהתאם לדרישות יצרן הציוד.

היתרונות הם היכולת לזהות ישירות את הביצועים החשמליים של המעגל, לשפוט במדויק את פרמטרי הרכיבים ואת איכות ההלחמה, ולאתר במדויק את נקודות התקלה; יש לו אפקט גילוי טוב על בעיות כמו מעגלים פתוחים וקצרים. החסרונות הם הצורך לקבוע נקודות בדיקה על המעגל המודפס, מה שמגדיל את עלויות תכנון וייצור המעגל המודפס; הוא יכול לזהות רק את האזורים הנגישים על ידי נקודות הבדיקה, עם נקודות עיוורות לזיהוי; פיתוח תוכנית הבדיקה מורכב, ונדרש תכנות מחדש עבור מעגלים מודפסים שונים. בדיקת AOI מזהה בעיקר את המראה והפגמים במשטח של רכיבים, עם מהירות גילוי מהירה ועלות נמוכה. בדיקת רנטגן יכולה לזהות פגמים פנימיים נסתרים של מעגלים מודפסים ורכיבים, אך יש לה מהירות גילוי איטית ועלות גבוהה.

הפונקציות העיקריות של תוכנת בדיקות טכנולוגיות מידע ותקשורת (ICT) כוללות תכנות תוכניות בדיקה (הגדרת נקודות בדיקה, קביעת פרמטרי בדיקה, כתיבת לוגיקת בדיקה), ביצוע ובקרת בדיקה (התחלה, השהייה, עצירת הבדיקה), זיהוי פגמים והתרעה (שיפוט אוטומטי של תוצאות הבדיקה, סימון פגמים והנפקת התראות), תצוגה ורישום של תוצאות בדיקה (הצגת נתוני בדיקה בצורת תרשימים ודוחות), ניתוח נתונים וסטטיסטיקה (ספירת סוגי פגמים ושיעורי התרחשותם, ניתוח בעיות בתהליך הייצור) ואינטראקציה של נתונים עם מערכות אחרות בקו ייצור (כגון מערכת MES).

הסיבות כוללות תכנון לא סביר של נקודות בדיקה (כגון מרחק קטן מדי בין נקודות הבדיקה ומיקום לא נכון), וכתוצאה מכך מגע לקוי עם הגשוש או הפרעות הדדיות; הגדרה לא מדויקת של פרמטרי הבדיקה (כגון טווח סף צר מדי או רחב מדי); בלאי, חמצון או זיהום של הגשוש, המשפיעים על העברת אותות הבדיקה; משטח PCB לא אחיד, הגורם ללחץ גשוש לא אחיד; שגיאות לוגיות בתוכנית הבדיקה, וכתוצאה מכך שיפוט שגוי של מעגלים תקינים; ביצועים חשמליים לא יציבים של הציוד עצמו וכו'.

יש לבצע אופטימיזציה של תכנון נקודות הבדיקה כדי להבטיח פריסה סבירה, מרווח מתאים ואיכות פני שטח טובה של נקודות הבדיקה. יש לכייל מחדש ולהתאים את פרמטרי הבדיקה, ולקבוע את טווח הסף המתאים באמצעות בדיקות ניסיון מרובות. יש לנקות, לתחזק ולהחליף את הגששים באופן קבוע. יש לטפל מראש במעגלים מודפסים לא אחידים או להשתמש בגששים אדפטיביים. יש לבדוק ולתקן בקפידה את השגיאות הלוגיות בתוכנית הבדיקה. יש לתחזק ולכייל באופן קבוע את הציוד כדי להבטיח ביצועי ציוד יציבים.

התקני ICT מסוג "מיטת מסמרים" בדרך כלל צריכים להתאים אישית את מיטת המסמרים עבור מעגלים מודפסים בגדלים וסוגים שונים, עם גמישות נמוכה, אך הם יעילים מאוד בייצור המוני של אותו סוג של מעגלים מודפסים. התקני ICT מסוג "גשש מעופף" שולטים בתנועת הגששים דרך תוכנה ללא צורך בהחלפת חומרה, ויכולים להסתגל לבדיקת מעגלים מודפסים בגדלים וסוגים שונים. יש צורך להתאים רק את תוכנית הבדיקה והפרמטרים. עם זאת, עבור מעגלים מודפסים גדולים במיוחד או מעגלים מודפסים עם מספר גדול במיוחד של נקודות בדיקה, יעילות הבדיקה עשויה להיות מוגבלת.

בדיקות ICT מותקנות בדרך כלל לאחר תהליך הלחמת הזרימה חוזרת ולפני הבדיקה הפונקציונלית, על מנת לזהות בזמן את בעיות הביצועים החשמליים שנוצרות במהלך תהליכי ההלחמה והצבת הרכיבים, למנוע כניסת מוצרים פגומים לתהליכים עתידיים ולהפחית את עלויות העיבוד החוזר. ניתן גם, בהתאם לדרישות תהליך הייצור, להקים תחנת בדיקות ICT נפרדת לאחר הצבת רכיבים מרכזיים כדי לבצע בדיקות מקדימות על חלקי מעגל מרכזיים.

על ידי ניתוח נתוני בדיקות טכנולוגיות מידע ותקשורת (ICT), ניתן לספור את התפלגות ותדירות ההופעה של פגמים שונים כדי לזהות את החוליות החלשות בתהליך הייצור. לדוגמה, אם שיעור הפגמים של סוג מסוים של פרמטרים של רכיבים גבוה, ניתן לבדוק את איכות הרכיבים הנכנסים, את דיוק המיקום או את תהליך ההלחמה. אם בעיות של מעגל פתוח או קצר חשמלי מתרחשות לעתים קרובות, ניתן לייעל את תכנון המעגל המודפס (כגון התאמת החיווט והוספת נקודות בדיקה), לשפר את פרמטרי ההלחמה, או לחזק את אמצעי האנטי-סטטיים במהלך תהליך הייצור.

קו FCT, כלומר קו בדיקת מעגלים פונקציונליים, משמש לאימות תפקודי מעגלים מודפסים או מוצרים מורכבים לאחר הצבת רכיבים והלחמה. הוא מדמה את סביבת העבודה בפועל של המוצר, מזין אותות עירור ומזהה האם אותות הפלט והפונקציות השונות של המוצר עומדים בדרישות התכנון. הוא יכול לזהות שגיאות לוגיות ובעיות ביצועים אפשריות, ובכך להבטיח שניתן להשתמש במוצר כרגיל. זהו שלב מכריע בהבטחת השלמות התפקודית והאמינות של המוצר.

עקרון בדיקת FCT מבוסס על המאפיינים הפונקציונליים ומפרטי התכנון של המוצר. ציוד הבדיקה מפעיל תנאי עירור ספציפיים, כגון ספק כוח וקלט אות, על המעגל המודפס או המוצר הנבדק, ובמקביל אוסף את אותות הפלט של המוצר. אותות פלט אלה מושווים ומנותחים עם נתוני הפלט, צורות הגל, המצבים הלוגיים וכו' שנקבעו מראש. אם תוצאות הפלט אינן תואמות את התקנים, נקבע כי קיימים פגמים תפקודיים, ובכך מאתרים את נקודות התקלה התפקודיות של המוצר.

בעת הבחירה, יש לקחת בחשבון גורמים כגון מקיפות פונקציות הבדיקה (האם הן יכולות לעמוד בכל דרישות הבדיקה הפונקציונליות של המוצר), דיוק הבדיקה (דיוק במדידת אותות אנלוגיים ודיגיטליים), מהירות הבדיקה (התאמה למחזור קו הייצור), תאימות (תמיכה בבדיקת מוצרים מדגמים ומפרטים שונים), פונקציות תוכנה (עם פונקציות כגון עריכת תוכניות בדיקה, רישום וניתוח נתונים והנחיות לאבחון תקלות), יכולת הרחבת הציוד (יכולת להוסיף מודולי בדיקה בהתאם לשדרוגי המוצר), כמו גם עלויות הציוד ושירות לאחר המכירה.

התקני FCT נפוצים כוללים התקני FCT ייעודיים המבוססים על גופי תאורה והתקני FCT אוניברסליים המבוססים על מכשירים. התקני FCT ייעודיים מיועדים למוצרים ספציפיים, עם רלוונטיות בדיקה חזקה ויעילות גבוהה, אך גמישות נמוכה. יש צורך לעצב מחדש את הגופים כאשר המוצר מתעדכן. התקני FCT אוניברסליים משתמשים במכשירי בדיקה רב פעמיים (כגון מולטימטרים, גנרטורי אותות, אוסצילוסקופים וכו') ומשיגים את הבדיקה של מוצרים שונים באמצעות תכנות תוכנה. יש להם גמישות גבוהה וטווח יישומים רחב, אך פיתוח תוכניות בדיקה מורכב, ועלות הציוד הראשונית גבוהה יחסית.

יש לוודא שלמעגל המודפס אין נזק חיצוני, איכות הלחמה טובה, ואין פגמים גלויים כגון הלחמה קרה וקצרים. בצעו ניקוי נדרש של המעגל המודפס כדי להסיר שאריות של שטף, אבק וזיהומים אחרים על פני השטח. בדקו האם המחברים, הממשקים וכו' על המעגל המודפס מותקנים כהלכה וללא נזק. בהתאם לדרישות הבדיקה, בצעו את התצורות הנדרשות על המעגל המודפס (כגון צריבת תוכנית, הגדרת מגשר וכו').

פרמטרי הבדיקה כוללים את הסוג (אות אנלוגי, אות דיגיטלי), משרעת, תדר ומחזור עבודה של אות הקלט; זמן הבדיקה; קריטריוני שיפוט לאותות פלט (כגון טווח מתח, רמת לוגיקה, מאפייני צורת גל); רצף ותנאי שלבי תהליך הבדיקה וכו'. בהתאם למפרט הפונקציונלי של המוצר ודרישות העבודה בפועל, בשילוב עם ביצועי ציוד הבדיקה, יש לקבוע את הפרמטרים באופן סביר באמצעות ניפוי שגיאות ואימות כדי להבטיח את יעילות ודיוק הבדיקה.

FCT יכול לזהות שגיאות בפונקציות לוגיות (כגון בקרת לוגיקה לא תקינה של שבבים), העברת אותות לא תקינה (דעיכת אותות, עיוות, הפרעות), כשלים בתפקוד הממשק (USB, ממשק רשת וכו' שאינם מסוגלים לתקשר כרגיל), בעיות ניהול צריכת חשמל (פלט מתח לא יציב, הגנה חריגה מפני זרם יתר), פגמים בתפקוד התוכנה (שגיאות פעולת תוכנית, זמן קצוב לתגובה) וכו'. פגמים אלה עשויים להיגרם כתוצאה ממיקום שגוי של רכיבים, הלחמה לקויה, נזק לרכיבים או בעיות תכנון.

כאשר FCT מזהה פגמים, ציוד הבדיקה ירשום את פרטי הפגם ויוציא הודעת אזעקה. על המפעילים לסמן את המוצרים הפגומים בהתאם להנחיות ולהשתמש במכשירים מקצועיים (כגון אוסצילוסקופים ומנתחי לוגיקה) כדי לנתח עוד יותר את הגורמים לכשלים. עבור בעיות הניתנות לתיקון (כגון שגיאות תכנות והלחמה קרה של רכיבים), יש לתקן אותן ולבדוק אותן שוב. עבור מוצרים שלא ניתן לתקן, יש לטפל בהם בהתאם לתהליך הגריטה, ולשלוח את נתוני הפגם למחלקות הייצור והמחקר והפיתוח כדי לשפר את התהליך ולמטב את התכנון.

כייל באופן קבוע את ציוד הבדיקה כדי להבטיח את דיוק אותות הקלט והפלט. אופטימיזציה של תוכנית הבדיקה והגדרה מדויקת של פרמטרי הבדיקה וקריטריוני השיפוט. אימוץ שיטות ואמצעים מרובים של בדיקה (כגון בדיקת תנאי גבול ובדיקת גבול) כדי לזהות באופן מקיף את תפקודי המוצר. מתן הכשרה מקצועית למפעילים לשיפור יכולות ניתוח תקלות ושיפוט. הקמת מנגנון רישום וניתוח של נתוני בדיקה מלאים, וגילוי בעיות פוטנציאליות באמצעות השוואת נתונים היסטוריים.

תחזוקה יומית כוללת ניקוי פני השטח של הציוד ומתקני הבדיקה כדי למנוע מאבק וזיהומים להשפיע על הבדיקה. יש לבדוק באופן קבוע את מצב הפעולה של כל מודול בציוד (כגון מודול החשמל ומודול יצירת האות) ולנטר מדדי ביצועים מרכזיים. יש לבדוק ולכייל את מתקני הבדיקה כדי להבטיח מגע טוב. יש לעדכן את תוכנת הבדיקה בזמן כדי לתקן באגים ולהוסיף פונקציות חדשות. יש לבצע כיולים מקיפים באופן קבוע ותחזוקה מעמיקה בהתאם לדרישות יצרן הציוד.

היתרון הוא שניתן לזהות בעיות מרמת התפקוד בפועל של המוצר, הקרובה יותר לתרחיש השימוש של המשתמש, ויכול לזהות פגמים לוגיים וביצועיים שלא ניתן לזהות על ידי בדיקות אחרות. החסרונות הם עלויות בדיקה גבוהות יותר (עלויות ציוד ומתקנים), פיתוח תוכנית בדיקה מורכבת ומהירות בדיקה איטית יחסית. AOI מזהה בעיקר פגמים במראה ובמשטח, במהירות גבוהה ובעלות נמוכה. בדיקת רנטגן יכולה לזהות פגמים פנימיים נסתרים. טכנולוגיית המידע והתקשורת (ICT) מתמקדת בזיהוי פרמטרים חשמליים של מעגלים ויכולה לאתר במדויק רכיבים פגומים, אך אף אחד מהשלושה אינו יכול לאמת ישירות את תפקודי המוצר.

הפונקציות העיקריות של תוכנת בדיקות FCT כוללות כתיבה ועריכה של תוכניות בדיקה (הגדרת תהליך הבדיקה, קביעת פרמטרים, כתיבת הצהרות שיפוט לוגיות), בקרת ביצוע בדיקה (התחלה, השהייה, עצירה של הבדיקה), איסוף והצגת נתונים בזמן אמת (הצגת צורות גל וערכי אותות קלט ופלט), זיהוי אוטומטי של פגמים והתרעה (סימון תקלות והנחיות בהתאם לקריטריוני השיפוט), רישום תוצאות בדיקה ויצירת דוחות (ספירת שיעור המעבר, רישום מידע על פגמים), ניתוח נתונים ומעקב (ניתוח מגמת נתוני הבדיקה, מעקב אחר היסטוריית בדיקות המוצר).

הסיבות כוללות הגדרה לא סבירה של פרמטרי בדיקה (טווח סף רחב מדי או צר מדי), שגיאות לוגיות בתוכנית הבדיקה (תנאי שיפוט לא מדויקים), תנודות בביצועים של ציוד הבדיקה עצמו (פלט אות לא יציב), מגע לקוי של מתקן הבדיקה (הגורם להעברת אות חריגה), הפרעות סביבתיות (הפרעות אלקטרומגנטיות המשפיעות על איסוף האות) ובעיות תאימות בתכנון המוצר (ביצועים חריגים בסביבת הבדיקה).

סקירה מחדש והתאמת פרמטרי הבדיקה, ואופטימיזציה של הסף באמצעות בדיקות מרובות. בדיקה ותיקון מדוקדקים של הלוגיקה של תוכנית הבדיקה וביצעו אימות בדיקה מספק. תחזוקה וכיול קבועים של ציוד הבדיקה כדי להבטיח ביצועים יציבים. בדיקה ושיפור של מצב המגע של מתקן הבדיקה, והחלפת מתקן הבדיקה במידת הצורך. הגנת או אופטימיזציה של סביבת הבדיקה כדי להפחית הפרעות. תקשורת עם מחלקת המחקר והפיתוח כדי לאשר את תאימות עיצוב המוצר בסביבת הבדיקה ולפתור בעיות פוטנציאליות.

התקני FCT ייעודיים המבוססים על גופי בדיקה מתוכננים בדרך כלל עבור מוצרים ספציפיים ויש להם יכולת הסתגלות נמוכה למעגלים מודפסים בגדלים וסוגים שונים. יש צורך לעצב מחדש את הגופים. התקני FCT אוניברסליים המבוססים על מכשירים יכולים להסתגל לבדיקת מעגלים מודפסים בגדלים וסוגים שונים במידה מסוימת באמצעות תכנות תוכנה והחלפת ממשקי הבדיקה המתאימים, אך עבור מוצרים בעלי פונקציות או מבנים מיוחדים, ייתכן שעדיין יהיה צורך להתאים אישית חלק ממודולי הבדיקה.

בדיקות FCT נקבעות בדרך כלל בסוף קו הייצור, כלומר, לאחר השלמת תהליכים כגון בדיקות ICT ובדיקת מראה, כדי להבטיח שהמוצרים שנבדקו על ידי התהליכים הקודמים מאומתים עבור תפקודים במצב קרוב לשימוש בפועל, ולמנוע זרימת מוצרים לא מתאימים ללקוח. בהתאם למאפייני המוצר, ניתן לקבוע בדיקות FCT בשלבים גם לאחר הרכבת מודולים פונקציונליים מרכזיים כדי לזהות בעיות בזמן ולהפחית את הבזבוז של תהליכים עוקבים.

באמצעות ניתוח סטטיסטי של נתוני בדיקות FCT, ניתן לגלות את דפוסי ההתפלגות ונקודות הבעיה בתדירות גבוהה של פגמים פונקציונליים במוצר. לדוגמה, אם סוג מסוים של פגם פונקציונלי מתרחש לעתים קרובות, ניתן לחקור לעומק את תהליכי הייצור המתאימים (כגון מיקום רכיבים, הלחמה, צריבת תוכנה). ניתן לנתח את המתאם בין פגמים לגורמים כמו אצוות חומרי גלם, ציוד ייצור ומפעילים, ולשפר את פרמטרי התהליך, לחזק את בקרת האיכות ולמטב את עיצוב המוצר בהתאם, ובכך לשפר את איכות המוצר הכוללת ואת יעילות הייצור.