บอร์ดที่ไม่ผ่านการทดสอบ ICT ไม่ได้แปลว่าเป็นบอร์ดที่แย่โดยอัตโนมัติ ปัญหาที่แตกต่างกันอย่างมากสองอย่างสามารถให้ผลลัพธ์เป็น “ไม่ผ่าน” สีแดงแบบเดียวกันในรายงานการทดสอบได้ คือ ข้อบกพร่องในการผลิตจริง และการทดสอบที่ไม่สามารถสร้างการสัมผัสที่เชื่อถือได้ตั้งแต่แรก การสับสนระหว่างสองกรณีนี้ทำให้เสียเวลาในทั้งสองทิศทาง — การทำรีเวิร์กบอร์ดที่จุดบัดกรีดีสมบูรณ์แต่หน้าสัมผัสทดสอบไม่ดีจะทำให้เสียเวลาในรอบการผลิต และการมองข้ามทุกกรณีที่ไม่ผ่านว่า “น่าจะเป็นแค่ฟิกซ์เจอร์” เสี่ยงต่อการส่งมอบบอร์ดที่มีข้อบกพร่องจริง บทความนี้กล่าวถึงปัญหาประเภทที่สอง: การไม่ผ่านแบบผิดพลาด (false fail) ซึ่งบางครั้งเรียกว่าความล้มเหลวหลอน (ghost failure) และกลไกเฉพาะที่อยู่เบื้องหลัง — คราบฟลักซ์ หัวโพรบที่สึกหรือมีแรงกดไม่เพียงพอ และการออกแบบจุดทดสอบ
อะไรที่ถือว่าเป็นการทดสอบล้มเหลวแบบผิดพลาดใน ICT?
การทดสอบวงจรในบอร์ดเชื่อมต่อกับแต่ละจุดทดสอบผ่านทางฟิกซ์เจอร์เตียงตะปู— โพรบแบบสปริงโหลดที่ลงแตะบนแผ่นแพดที่กำหนดไว้เพื่อตรวจสอบการลัดวงจร การขาดวงจร และค่าคอมโพเนนต์เทียบกับพารามิเตอร์ที่คาดหมายไว้ ความล้มเหลวลวงเกิดขึ้นเมื่อฟิกซ์เจอร์ไม่สามารถสร้างการเชื่อมต่อที่สะอาดและมีความต้านทานต่ำกับโหนดที่ในทางไฟฟ้านั้นปกติดีอย่างสมบูรณ์ เครื่องทดสอบรายงานวงจรเปิดหรือค่าที่นอกเหนือค่าความคลาดเคลื่อนไม่ใช่เพราะบอร์ดมีข้อบกพร่อง แต่เป็นเพราะการสัมผัสระหว่างโพรบกับแพดนั้นมีความต้านทานสูงเกินไปหรือไม่ต่อเนื่อง
คราบฟลักซ์และความต้านทานการสัมผัสของโพรบ
ฟลักซ์แบบไม่ต้องล้างถูกออกแบบมาให้คงอยู่บนแผ่นวงจร และสำหรับข้อต่อบัดกรีเองแล้ว นั่นไม่ใช่ปัญหา — ข้อต่อบัดกรีในมวลไม่จำเป็นต้องเป็นโลหะเปลือยเพื่อให้导ไฟได้ จุดทดสอบเป็นอีกเรื่องหนึ่ง: ปลายหัวโพรบจำเป็นต้องสัมผัสโลหะกับโลหะโดยตรงกับแพดที่เปลือย และฟิล์มคราบฟลักซ์ที่เคลือบอยู่บนแพดนั้นจะเพิ่มความต้านทานตรงบริเวณจุดสัมผัส หากมีมากพอ หัวโพรบจะอ่านค่าเป็นการเชื่อมต่อแบบขาด ๆ ต่อ ๆ หรือมีความต้านทานสูงบนแพดที่จริง ๆ แล้วจะทดสอบได้ปกติดีหากถูกเช็ดทำความสะอาดก่อน นี่คือสาเหตุรากฐานเดี่ยวที่พบบ่อยที่สุดเบื้องหลังผลทดสอบล้มเหลวลวงบนบอร์ดที่กระบวนการผลิตโดยรวมสะอาดและควบคุมได้ดี
การสึกหรอของโพรบและแรงกดของสปริง
หัววัดสปริงจะสูญเสียแรงกดสัมผัสไปทีละน้อยตลอดช่วงอายุการใช้งานของมัน — สปริงจะอ่อนแรงลงและปลายหัววัดจะสึกจากการกระแทกซ้ำ ๆ และค่าความต้านทานสัมผัสอาจลอยสูงขึ้นได้ก่อนที่หัววัดจะดูสึกหรออย่างเห็นได้ชัด ฟิกซ์เจอร์ที่ใช้หัววัดใกล้หมดอายุการใช้งานมักจะทำให้เกิดผลลัพธ์ล้มเหลวที่ไม่จริง (false fail) ซึ่งไปกระจุกอยู่บนโหนดไม่กี่จุดเดิม ๆ ซ้ำกันในบอร์ดจำนวนมาก ซึ่งตัวมันเองก็เป็นสัญญาณวินิจฉัยที่มีประโยชน์: รูปแบบที่ซ้ำบนโหนดเดียวกันตลอดทั้งรันมักชี้ไปที่ฟิกซ์เจอร์ ไม่ใช่ที่บอร์ด
การออกแบบจุดทดสอบ: ความครอบคลุม ขนาด และการครอบปิด
ข้อผิดพลาดแบบล้มเหลวโดยไม่ถูกต้องบางอย่างถูกออกแบบฝังเข้าไปตั้งแต่ก่อนที่บอร์ดจะถูกสร้างขึ้นจริง ๆ ขนาดจุดทดสอบที่เล็กกว่าปลายหัวโพรบที่ใช้สร้างฟิกซ์เจอร์ไว้, เวียที่ถูกเคลือบปิดด้วยซอลเดอร์มาส์กทั้งที่แผนการทดสอบตั้งสมมติฐานว่าจะเป็นทองแดงเปลือย, หรือโหนดที่ไม่มีจุดทดสอบเฉพาะเลย — แต่กลับต้องอาศัยการวัดจากขาของคอมโพเนนต์แทน — ทั้งหมดนี้ล้วนเพิ่มโอกาสของการสัมผัสที่ไม่ดีหรือไม่สม่ำเสมอ ไม่ว่ากระบวนการจะสะอาดเพียงใดก็ตาม นี่เป็นปัญหาอย่างชัดเจนของDFMเป็นปัญหาที่พบได้บ่อยในการทบทวนการออกแบบเพื่อการทดสอบก่อนชิ้นงานตัวอย่างแรก มากกว่าจะเป็นสิ่งที่การควบคุมกระบวนการเพียงอย่างเดียวจะแก้ไขได้
คุณจะแยกแยะความล้มเหลวลวงออกจากข้อบกพร่องจริงได้อย่างไร?
● ทดสอบบอร์ดเดิมซ้ำบนฟิกซ์เจอร์เดิม การเปิดวงจรหรือช็อตที่แท้จริงจะเกิดซ้ำอย่างสม่ำเสมอ ในขณะที่การทดสอบตกที่เกิดจากปัญหาการสัมผัสมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนไปหรือหายไปในการทดสอบซ้ำ
● หากเป็นไปได้ ให้ทดสอบซ้ำด้วยฟิกซ์เจอร์หรือชุดโพรบที่แตกต่างกัน ความล้มเหลวที่ติดตามไปกับบอร์ดมีแนวโน้มว่าจะเป็นปัญหาจริง ส่วนความล้มเหลวที่หายไปมีแนวโน้มว่าจะเป็นปัญหาจากฟิกซ์เจอร์
● ตรวจสอบข้ามกับAOIหรือใช้หัวตรวจวัดของมิเตอร์แบบแมนนวลแตะลงบนแพดโดยตรง ข้ามการใช้ฟิกซ์เจอร์ ICT ไปเลย ข้อต่อที่วัดด้วยมือแล้วได้ค่าปกติแต่กลับไม่ผ่านบนเตียงตะปู แสดงให้เห็นถึงปัญหาความต้านทานที่จุดสัมผัส ไม่ใช่ข้อบกพร่อง
● ดูรูปแบบความล้มเหลวทั่วทั้งล็อต ข้อบกพร่องจริงมักจะเกิดแบบสุ่มหรือเชื่อมโยงกับความผิดปกติของกระบวนการเฉพาะ ส่วนปัญหาของฟิกซ์เจอร์มักจะเกิดซ้ำที่โหนดเดิมบนบอร์ดจำนวนมาก
ทำไมเรื่องนี้จึงมีความสำคัญมากกว่าสำหรับ ATE และบอร์ดทดสอบเซมิคอนดักเตอร์?
การล้มเหลวที่เป็นเท็จ (False fails) มีต้นทุนเฉพาะบนเครื่องทดสอบเซมิคอนดักเตอร์ ATE และบอร์ดอินเทอร์เฟซสำหรับการทดสอบ ทุกครั้งที่มีการดึงบอร์ดออกมาเพื่อตรวจสอบ “ความล้มเหลว” นั่นคือเวลาที่สายการผลิตต้องหยุดชะงักไปกับการไล่หาปัญหาที่อาจไม่มีอยู่จริง และระยะพิทช์ที่ถี่ขึ้น ความหนาแน่นของจุดทดสอบที่สูงขึ้นบนบอร์ดเหล่านี้ ทำให้มีระยะเผื่อสำหรับการสึกหรอของหัวเข็มหรือคราบฟลักซ์น้อยลง ก่อนที่ความต้านทานสัมผัสจะเริ่มมีผลต่อสัญญาณ นอกจากนี้ยังมีความเสี่ยงอีกอย่างหนึ่งที่มองไม่ค่อยเห็น: ทีมงานที่เริ่มชินกับการมองข้ามการล้มเหลวของ ICT ว่าเป็นเพียงสัญญาณรบกวนจากฟิกซ์เจอร์ อาจลงเอยด้วยการมองข้ามข้อบกพร่องจริงบนบอร์ดที่กำลังจะถูกนำไปวางในเซลล์ทดสอบ — ซึ่งในจุดนั้น การเปิดวงจรหรือการลัดวงจรจริงบนบอร์ดอินเทอร์เฟซจะถูกวินิจฉัยผิดว่าเป็นปัญหาของอุปกรณ์ภายใต้การทดสอบแทน ซึ่งเป็นความผิดพลาดที่มีค่าใช้จ่ายสูงกว่ามากในการแก้ไขย้อนกลับ เมื่อเทียบกับการทำรีเวิร์กบนบอร์ดการทดสอบด้วยโพรบบินหรือสายงาน ICT เอง
การป้องกันและการควบคุมกระบวนการ
● ติดตามค่าความต้านทานการสัมผัสของหัวโพรบหรือจำนวนครั้งที่กระแทก และเปลี่ยนหัวโพรบตามตารางเวลาที่กำหนด แทนที่จะรอให้เกิดการสึกหรอที่มองเห็นได้
● ควบคุมกระบวนการฟลักซ์แบบไม่ต้องทำความสะอาดอย่างเข้มงวด และในกรณีที่ความหนาแน่นของจุดทดสอบสูง ให้พิจารณาขั้นตอนการทำความสะอาดก่อนการทดสอบ ICT แทนการพึ่งพาความทนทานต่อฟลักซ์ด้วยตัวเองที่แผ่นแพด
● ดำเนินการทบทวนการออกแบบเพื่อการทดสอบ (DFT) ระหว่างขั้นตอน DFM: ยืนยันว่าขนาดจุดทดสอบตรงกับสเปกปลายหัวโพรบของฟิกซ์เจอร์ ยืนยันว่าไม่มีจุดทดสอบที่จำเป็นถูกปิดทับ และยืนยันว่าเน็ตทุกเส้นที่ต้องการการแยกมีจุดเข้าถึงเฉพาะของตัวเอง
● บันทึกแพตเทิร์นการฟอลส์เฟลส์ของโหนดในหลายล็อตผ่านระบบการตรวจสอบย้อนกลับของฟิกซ์เจอร์หรือระบบ MES เพื่อให้โหนดที่ล้มเหลวซ้ำ ๆ ถูกระบุธงว่าเป็นปัญหาที่น่าจะเกิดจากฟิกซ์เจอร์ แทนที่จะถูกวินิจฉัยใหม่ว่าเป็นข้อบกพร่องตัวใหม่ทุกครั้ง
● รักษาแผนการบำรุงรักษาเชิงป้องกันสำหรับอุปกรณ์ตามกำหนดเวลา แทนที่จะใช้วิธีการซ่อมแซมแบบตอบสนองเพียงอย่างเดียว
ข้อสรุปเชิงปฏิบัติ: การล้มเหลวของ ICT เป็นจุดเริ่มต้นของการวินิจฉัย ไม่ใช่จุดสิ้นสุด การมองว่าความล้มเหลวทุกครั้งเป็นข้อบกพร่องที่ยืนยันแล้วจะนำไปสู่การทำงานซ้ำที่ไม่จำเป็นและการสูญเสียเวลาในรอบการผลิต; ขณะที่การมองว่าความล้มเหลวทุกครั้งเป็น “น่าจะเป็นที่ฟิกซ์เจอร์” เสี่ยงต่อการปล่อยให้ข้อบกพร่องจริงหลุดรอดไป ความแตกต่างนี้แทบจะตอบได้เสมอด้วยการทดสอบซ้ำ การตรวจสอบไขว้กับ AOI และการดูว่าความล้มเหลวนั้นกระจุกตัวอยู่ที่โหนดใดโหนดหนึ่งโดยเฉพาะหรือไม่
กำลังพยายามวิเคราะห์รูปแบบความล้มเหลวของ ICT อยู่หรือไม่?ขอใบเสนอราคาทันทีสำหรับการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB Assembly)
คำถามที่พบบ่อย
1. ความแตกต่างระหว่างการทดสอบล้มเหลวแบบผิดพลาดกับข้อบกพร่องจริงใน ICT คืออะไร
การทดสอบล้มเหลวแบบผิดพลาดเกิดจากอุปกรณ์ทดสอบไม่สามารถสัมผัสกับบอร์ดที่ดีได้อย่างเหมาะสม เช่น คราบฟลักซ์ โพรบที่สึกหรอ หรือปัญหาการออกแบบจุดทดสอบ ส่วนข้อบกพร่องจริงคือการเปิดวงจร การลัดวงจร หรือชิ้นส่วนที่อยู่นอกสเปกจริง ๆ ซึ่งจะล้มเหลวไม่ว่าบอร์ดจะถูกทดสอบด้วยวิธีใดก็ตาม
2. คราบฟลักซ์สามารถทำให้บอร์ดไม่ผ่านการทดสอบ ICT ได้จริงหรือไม่ หากข้อต่อบัดกรีเองยังปกติดี?
ใช่ — โพรบจำเป็นต้องสัมผัสแบบโลหะต่อโลหะโดยตรงกับแพดทดสอบที่เปิดอยู่ และคราบฟลักซ์ที่เกาะอยู่บนแพดนั้นจะเพิ่มความต้านทานที่จุดสัมผัส แม้ว่าข้อต่อบัดกรีด้านล่างจะสมบูรณ์ดีอยู่แล้วก็ตาม
3. ควรเปลี่ยนหัวโพรบ ICT บ่อยแค่ไหนเพื่อหลีกเลี่ยงผลการทดสอบที่ผิดพลาด?
อิงตามจำนวนครั้งที่กระทบหรือค่าการลอยของความต้านทานการสัมผัสที่วัดได้ ไม่ใช่การสึกหรอที่มองเห็นได้ — โดยทั่วไปหัวโพรบจะสูญเสียแรงกดสัมผัสก่อนที่จะดูเหมือนสึกหรอเสมอ
4. การทดสอบไม่ผ่านแบบผิดพลาดเป็นปัญหา DFM หรือเป็นปัญหากระบวนการ?
อาจเป็นได้ทั้งสองอย่าง — จุดทดสอบที่มีขนาดเล็กเกินไปหรือเป็นแบบเต็นท์ถือเป็นปัญหา DFM ที่จะถูกตรวจพบในขั้นตอนการทบทวนการออกแบบเพื่อการทดสอบ ขณะที่คราบฟลักซ์และการสึกหรอของหัวโพรบเป็นปัญหาของกระบวนการและการบำรุงรักษาฟิกซ์เจอร์
5. AOI ช่วยแยกแยะระหว่างการไม่ผ่านแบบผิดพลาดกับข้อบกพร่องจริงได้หรือไม่?
ใช่ — หาก AOI แสดงให้เห็นรอยต่อที่สมบูรณ์และมีการเปียกตัวของประสานอย่างดีที่โหนดซึ่งไม่ผ่านการทดสอบ ICT นั่นเป็นสัญญาณชัดเจนว่าความล้มเหลวนั้นเกี่ยวข้องกับการสัมผัส มากกว่าจะเป็นข้อบกพร่องที่แท้จริง
แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
●การทดสอบวงจรในระบบ (ICT) คืออะไร?
●การเปรียบเทียบ AOI, ICT และ AXI และช่วงเวลาที่ควรใช้งานระหว่างการประกอบ PCB SMT
●วิธีตรวจสอบข้อบกพร่องในการบัดกรีในการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
●คู่มือการตรวจสอบด้วยสายตา IPC-A-610 ระดับคลาส 3 สำหรับชุดประกอบอุตสาหกรรมและการแพทย์
