Eine Erstmusterprüfung (FAI) zeigt, dass die für Ihren Auftrag eingerichtete Montagelinie die Leiterplatte gemäß Ihren freigegebenen Unterlagen fertigen kann. Sie zeigt jedoch nicht, dass die gesamte Charge gut sein wird. Für ein PCBA-Erstmuster bitten wir den Einkäufer, fünf Dinge anzufordern, bevor der Rest der Charge freigegeben wird: einen Abgleich der Stückliste (BOM) mit der Leiterplatte gegen die freigegebene Revision, Nachweise zur Polarität und Orientierung, Röntgenaufnahmen von BGAs und anderen verdeckten Lötstellen, Messungen der für Ihr Gehäuse oder Ihre Gegenbauteile relevanten Abmessungen sowie eine Aufzeichnung, die die Leiterplatte mit ihren Materialchargen verknüpft.
Im weiteren Verlauf dieses Artikels wird erläutert, wie jedes dieser Elemente aussehen sollte, wann der erste Artikel erneut erstellt werden muss und wie man ein echtes FAI-Paket von einem Stapel Fotos unterscheidet.
Was beweist ein Erstmuster tatsächlich?
Es beweist, dass das Setup korrekt ist. Die Schablone und die Druckparameter erzeugen akzeptable Lotpasten-Depots, das Bestückungsprogramm platziert das richtige Bauteil an der richtigen Position und in der richtigen Rotation, und das Reflow-Profil erzeugt akzeptable Lötstellen auf dieser spezifischen Leiterplatte. Es beweist außerdem, dass die Personen, die die Leiterplatte fertigen, Ihre Stückliste (BOM), Gerber-Daten und Bestückungszeichnung auf die gleiche Weise lesen wie Sie – und genau dort beginnt eine überraschend große Zahl von NPI‑Problemen.
Es beweist weder Zuverlässigkeit, Los-zu-Los-Konsistenz noch funktionale Leistung. Eine einzelne Leiterplatte kann Ihnen nicht sagen, dass sich die Lotpaste-Charge in der nächsten Woche genauso verhalten wird oder dass eine Kondensatorrolle nicht durchmischt ist. Behandeln Sie die Erstmusterprüfung als eine Freigabe für das Fertigungssetup und halten Sie Funktionstests und In-Prozess-Prüfungen als separate Kontrollmechanismen.
Zwei Voraussetzungen machen einen Erstartikel prüfenswert. Die Leiterplatte sollte von der Produktionslinie kommen und dabei das Produktionsprogramm, die Schablone, das Profil und die Materialien verwenden, nicht aus einer Entwicklungsserie oder von einem handbestückten Muster stammen. Und der Erstartikel sollte gefertigt werden, bevor die volle Stückzahl der Linie zugewiesen wird, mit einer abgestimmten Entscheidung darüber, ob die Linie auf Ihre Freigabe wartet. Warten kostet Zeitplan und Nichtwarten kostet Risiko; dieses Abwägen gehört in dieNPI-Plan, nicht in einer E-Mail am Freitagnachmittag. Den Umfang des Prozesses auf unserer Seite finden Sie in unseremErstmusterprüfprozess.
Was sollten Sie sich zeigen lassen?
Fordern Sie Nachweise an, nicht nur eine Aussage, dass der Vorstandsbeschluss gefasst wurde. Die nachstehende Tabelle ist das, was wir in eine Erstanfrage aufnehmen würden, wenn wir der Käufer wären.
| Artikel | Nachweise anzufordern | Was Sie überprüfen |
|---|---|---|
| Stückliste-zur-Platine | Gekennzeichnete Stückliste (BOM) oder Fotos mit Referenzkennzeichnungen, Herstelleteilenummer, Herstellername, Datumscode, sofern gekennzeichnet | Jede Zeile entspricht derfreigegebene Stücklistenrevision; genehmigte Alternativen sind als Alternativen gekennzeichnet |
| Polarität und Orientierung | Nahaufnahmen von Dioden, LEDs, Elektrolyt- und Tantal-Kondensatoren, Pin 1 von ICs, Steckverbindern | Die Ausrichtung stimmt mit der Montagezeichnung und dem Bestückungsaufdruck überein, und der Bestückungsaufdruck entspricht der Zeichnung |
| BGA- und bottom-terminierte Bauteile | Röntgenaufnahmen jedes BGA und anderer Gehäuse mit verdeckten Lötstellen, mit Angabe der Abnahmekriterien | Keine überbrückten oder fehlenden Verbindungen; Hohlstellen werden anhand der vor dem Bau vereinbarten Kriterien bewertet |
| Lötpasten-Druck | SPI-Datenoder den Prüfbericht für die erste Leiterplatte ausdrucken | Ablagerungsvolumen und Position auf Fine-Pitch- und thermisch stark belasteten Pads |
| Kritische Abmessungen | Messwerte für von Ihnen benannte Elemente: Steckverbinderposition, Abstand von der Befestigungsbohrung zum Steckverbinder-Referenzpunkt, Bauteilhöhe unter einer Abdeckung oder einem Kühlkörper, Leiterplattenumriss | In Ihr Gehäuse oder Ihr passendes Gegenstück einfügen |
| Neuverteilung | Das verwendete Profil und die Leiterplatte oder Vorrichtung, auf der es ausgeführt wurde | Dasselbe Profil, das die Charge ausführen wird |
| Oberflächeninspektion | AOI-Ergebnisfür das erste Brett, beide Seiten | Anwesenheit, Versatz, Polarität und Lötfehler, die von der automatisierten Inspektion abgedeckt werden |
| Rückverfolgbarkeit | Seriennummer oder UID des ersten Artikels, der mit Materialchargen verknüpft ist | Sie können diese Platte auf bestimmte Rollen und Prozessaufzeichnungen zurückverfolgen |
Einige Hinweise zu den Zeilen, die übersprungen werden.
BOM-zu-Platine.Die Prüfung muss gegen die Revision erfolgen, die Sie freigegeben haben, und es wird auch die Revisionsnummer der Montagezeichnung benötigt. Wenn die Stückliste Alternativen zulässt, ist das Erstmuster der günstigste Zeitpunkt, um herauszufinden, welche davon in der Linie tatsächlich verwendet wurde. Wir würden außerdem um ein Foto der gefertigten Baugruppe neben der Stücklistenposition bitten, weil eine kommentierte Tabelle ohne Platinenfoto nur beweist, dass jemand die Tabelle gelesen hat.
Polarität.Fotos sollten aus einem Winkel aufgenommen werden, in dem die Markierung auf dem Bauteil und die Markierung auf der Platine gemeinsam sichtbar sind. Übersichtsfotos der gesamten Platine sagen nichts über Pin 1 aus.
BGA und verdeckte Verbindungen.Geben Sie an, welche Teile vor Beginn des Aufbaus geröntgt werden müssen. Unser OfflineRöntgeninspektionwird als separater Schritt ausgeführt, sodass die Bilder nur existieren, wenn jemand sie angefordert hat. Die Akzeptanzkriterien für Lunker und Fügen hängen vom Bauteil und Ihrer Anwendung ab; bezüglich der von uns angewandten numerischen Grenzwerte stimmen Sie diese bitte mit unserem Engineering-Team ab und vereinbaren sie schriftlich vor dem Erstmuster, statt sie im Nachhinein zu diskutieren.
Kritische Abmessungen.Der Konstrukteur kann nicht erraten, welche Maße für Ihr mechanisches Design wichtig sind. Benennen Sie sie. Ein Verbinder, der leicht von seinem Bezugspunkt abweicht, besteht jede elektrische Prüfung und lässt sich trotzdem nicht verbinden.
Wenn die Leiterplatte viele Fine-Pitch-Bauteile aufweist, sollten Sie darum bitten, dass auch das Erstmuster mit denselben Pastenprüf- und AOI‑Programmen gefertigt wird, die für die gesamte Serie verwendet werden. Ein Erstmuster, das in einer weniger strengen Einrichtung geprüft wird, sagt Ihnen weniger über die Serie aus, als es den Anschein hat.
Wann sollte die FAI wiederholt werden?
Immer wenn sich etwas ändert, was der Erstmusterprüfbericht nachweisen sollte. Unsere Faustregel lautet, dass eine Änderung an der Produktdefinition oder am Prozess auf der Linie, die es herstellt, ein neues Erstmuster auslöst, zumindest für den betroffenen Bereich.
Die üblichen Auslöser:
Eine neue oder alternative Komponente mit einem anderen Gehäuse, Footprint oder Hersteller, insbesondere ein IC, BGA oder Steckverbinder
Eine Leiterplattenüberarbeitung oder eine Änderung des Laminats, der Oberfläche oder des Aufbaus, die den Montageprozess beeinflusst
Eine neue Schabloneoder eine Änderung im Blendenaufbau
Eine Änderung im Reflow-Profil, Ofen oder in der Vorrichtung
Eine Änderung am Vermittlungsprogramm, die über eine dokumentierte geringfügige Überarbeitung hinausgeht
Verlegung der Produktion auf eine andere Linie oder einen anderen Standort
Eine lange Lücke seit dem letzten Build, mit dem im NPI-Plan festgelegten Intervall
Ein Prozessdurchbruch oder ein vom Kunden gemeldeter Fehler, der auf die Build-Konfiguration zurückzuführen ist
Es lohnt sich selten, das gesamte Paket wegen einer Widerstandswertänderung im gleichen Gehäuse vom gleichen Hersteller zu wiederholen. Es lohnt sich, den betroffenen Teil für einen neuen BGA‑Lieferanten zu wiederholen, selbst wenn die Teilenummer übereinstimmt, weil sich die Kugellegierung, die Gehäuseverwerfung und die Handhabung in Bezug auf Feuchtigkeit unterscheiden können. Wenn Sie sich unsicher sind, nehmen Sie die Änderung in eine kurze Liste in der NPI‑Vereinbarung auf: Änderungen, die eine vollständige FAI erfordern, Änderungen, die eine teilweise FAI erfordern, und Änderungen, für die nur eine technische Mitteilung erforderlich ist. Diese Liste ist nützlicher als jede generische Regel, einschließlich unserer.
Entscheiden Sie außerdem, wer eine Änderung klassifiziert. Wenn der Monteur allein entscheidet, erfahren Sie von der Änderung aus dem Bericht. Wenn Sie allein entscheiden, werden Sie bei trivialen Änderungen vollständige Wiederholungen anfordern und Ihr eigenes Programm verlangsamen.
Wie man einen FAI-Bericht liest
AS9102 ist ein Luft- und Raumfahrtnorm für Erstmusterprüfberichte, und wir beanspruchen damit keine Luft- und Raumfahrtqualifikation, indem wir sie erwähnen. Ihre Berichtsstruktur ist dennoch ein nützliches Format, das man übernehmen kann, weil es die richtigen Fragen erzwingt. Sie besteht aus drei Teilen: einem, der die Teilenummer und den Revisionsstand identifiziert, einem, der Materialien, Sonderprozesse und Funktionsprüfungen auflistet, und einem, der jedes Merkmal mit seiner Anforderung, dem gemessenen Ergebnis und der Verwendungsentscheidung aufführt.
Lesen Sie einen Erstmusterprüfbericht für PCBA in dieser Reihenfolge.
Identifizierung.Teilenummer, Revision, Zeichnungsrevision, gefertigte Stückzahl, Datum und die Seriennummer der geprüften Platine. Wenn eines dieser Felder leer ist, anhalten.
Charakteristische Liste.Jedes Merkmal, das für Sie wichtig ist, sollte erscheinen: die Punkte aus Ihrer obigen Tabelle. Wenn Ihre kritische Dimension in der Liste fehlt, ist der Bericht unvollständig, egal wie gut der Rest aussieht.
Gemessene Werte.Ein Bestehen oder Durchfallen ohne Wert ist eine schwache Aufzeichnung. Bei Maßen sollte der Wert vorhanden sein. Bei Sichtprüfungen sollte ein Foto oder Bild vorhanden sein.
Abweichungen.Alles, was außerhalb der Anforderung liegt, sollte eine Einstufung erhalten: akzeptiert mit Begründung, korrigiert oder zurückgewiesen. Eine komplexe Platine ohne jegliche Beobachtungen ist möglich, aber ungewöhnlich; fragen Sie nach, wie die Inspektion durchgeführt wurde.
Abmeldung.Wer hat geprüft, wer hat begutachtet, und wann. Das ist später wichtig, falls ein Streit darüber entsteht, was vereinbart wurde.
Wenn Ihre Organisation bereits AS9102-Formulare verwendet, fragen Sie, ob der Bestücker diese ausfüllen kann. Falls nicht, reicht eine klare, speziell auf PCBAs ausgerichtete Vorlage mit denselben drei Teilen aus.
Warnsignale in einem ersten Artikelpaket
Die meisten davon haben wir in Berichten anderer Lieferanten gesehen, und bei einigen wenigen mussten wir selbst widersprechen.
Fotos ohne Angabe der Board-Seriennummer oder des Datums.Sie könnten zu jedem Gremium gehören, und das ist oft der Fall.
Eine Stücklistenprüfung gegen eine alte Revision.Das Paket wirkt vollständig, und alles darauf wird gegen das falsche Dokument geprüft.
„Röntgenaufnahme: bestanden“ ohne Bilder.Die Aussage ist nur so gut wie das Bild dahinter, und du brauchst auch die Kriterien.
Messungen gerundet oder nicht vorhanden.„Innerhalb der Toleranz“ ist keine Messung.
Ein erster Artikel, der auf einer anderen Linie, einer Prototyp-Linie oder von Hand gefertigt wurde.Es sagt dir, wozu dieses Setup fähig ist, nicht was die Produktion tun wird.
Keine Verknüpfung zu Materialchargendatensätzen.Wenn der Lieferant ein Rückverfolgbarkeitssystem verwendet, sollte der Erstmusterartikel darin wie jede andere Leiterplatte erfasst werden. Bei unserem Smart MES zum Beispiel trägt die Leiterplatte eine UID, die mit Material- und Prozessaufzeichnungen verknüpft ist.
Keine Abweichungen auf einer Leiterplatte mit verdeckten Verbindungen und Feinteilkomponenten.Fragen Sie, wie die Inspektion durchgeführt wurde.
Eine Anfrage, den ersten Artikel noch am selben Tag zu genehmigen, an dem die Charge bereits läuft.Nicht vorhandene Überprüfungszeit ist kein Gate.
Änderungen seit dem ersten Artikel nicht protokolliert.Wenn das Profil oder das Programm nach der Freigabe bearbeitet wurde, beschreibt der erste Artikel nicht mehr, was sich auf der Linie befindet.
Wenn Sie mehr als eines oder zwei dieser Elemente sehen, fordern Sie ein korrigiertes Paket an, bevor Sie es freigeben, und entscheiden Sie, ob die Produktion pausieren sollte, bis Sie es erhalten haben.
FAQ
Ist ein Erstartikel dasselbe wie ein Prototypenbau?
Nein. Ein Prototyp zeigt dir, ob das Design funktioniert. Ein Erstmuster zeigt dir, ob der Produktionsaufbau das dokumentierte Design reproduzieren kann. Ein Prototyp kann auf jede beliebige Weise montiert werden, solange er funktioniert; ein Erstmuster sollte aus der Linie, dem Programm und den Materialien stammen, mit denen die Serie gefertigt wird.
Wer sollte den ersten Artikel freigeben?
Der Qualitätsingenieur des Käufers oder der Lieferantenqualitätsingenieur sind für die Übereinstimmung der Dokumente zuständig, und der Konstrukteur für alles, was Passform oder Funktion beeinflusst. In kleinen Teams übernimmt eine Person beide Rollen. Wichtig ist, dass die Freigabe eine benannte Entscheidung mit Datum ist und nicht Schweigen, nachdem der Bericht verschickt wurde.
Ersetzt FAI den Funktionstest?
Nein. FAI überprüft den Aufbau anhand von Unterlagen. Der Funktionstest prüft, ob die Baugruppe funktioniert. Eine Baugruppe kann das FAI mit einem Widerstand falschen Werts bestehen, der zufällig innerhalb der Toleranz der Schaltung liegt, und eine Baugruppe kann im Funktionstest durchfallen, obwohl das FAI perfekt ist, wenn das Design ein Problem hat. Beides verwenden.
Wie viele Leiterplatten sollten in einem Erstmuster enthalten sein?
Es hängt von der Leiterplatte und dem Programm ab. Eine Leiterplatte dient dem Nachweis des Aufbaus; mehrere Leiterplatten zeigen eine gewisse Variation. Stimmen Sie die Anzahl im NPI-Plan ab und bestätigen Sie mit unserem Engineering-Team, ob der Aufbau mehrere Varianten oder Panels umfasst.
Was passiert, wenn der erste Artikel fehlschlägt?
Der Bestücker sollte die Ursache ermitteln, die Einrichtung korrigieren und ein neues Erstbemusterungsstück herstellen und prüfen, anstatt die fehlerhafte Leiterplatte nachzuarbeiten und für gut zu erklären. Der Fehler und die Korrektur gehören in die Dokumentation, da sie Teil der Historie dieses Auftrags werden.
Ein Angebot für Leiterplattenbestückung einholen
Hilfreiche Ressourcen
•Elemente, die Ihren erstmaligen Erfolg bei der Einführung neuer Produkte (NPI) in der Elektronikfertigung sicherstellen
•Vergleich von AOI, ICT und AXI und ihr Einsatzzeitpunkt in der PCB-SMT-Bestückung
•Inspektionsmethoden für Leiterplattenbestückung
•Checkliste für PCB-Vorbestellung
