Du prototype à la production : enquête sur les problèmes de soudure et de contact de test
Une étude de cas de fabrication PCBA de pompe à air par Vosnor
Un assemblage de PCB peut fonctionner parfaitement sur un prototype et néanmoins rencontrer des défis inattendus lors de la production de masse.
Cette étude de cas de fabrication de PCBA explore comment l'équipe d'ingénierie de Vosnor a enquêté sur deux goulots d'étranglement de production lors d'un projet de pompe à air électronique : la soudure manuelle lente du connecteur USB et l'alignement incohérent des contacts lors du test fonctionnel de la PCB.
Le projet a rencontré des problèmes d'assemblage et de contact de test pendant la production. Ce compte rendu se concentre sur l'enquête de processus et les modifications d'outillage ; il ne revendique pas un taux de production vérifié ni un résultat de certification produit.
Plutôt que de simplement ajouter plus d'opérateurs, notre équipe a examiné le processus d'assemblage, l'outillage et la configuration du montage de test afin d'identifier des opportunités pratiques d'amélioration.
Voici ce que nous avons rencontré, ce que nous avons modifié et ce que le projet nous a appris sur la préparation des conceptions de PCBA pour la production en volume.
Soudure du connecteur USB : introduction d'un montage dédié
Le premier goulot d'étranglement est apparu lors de la soudure manuelle du connecteur USB.
Le positionnement de la PCB et du connecteur exigeait un soin considérable. L'opération impliquait des ajustements répétés, ce qui rendait difficile le maintien d'un flux de travail efficace et reproductible.
Ajouter des opérateurs n'était pas notre premier choix. Au lieu de cela, notre équipe d'ingénierie a examiné si le processus pouvait être simplifié grâce à un meilleur positionnement et un outillage dédié.
Nous avons développé un montage de soudure dédié pour aider à positionner la PCB et le connecteur USB de manière plus cohérente et réduire la manipulation inutile pendant l'opération.
Modification du processus : un montage dédié a été introduit pour soutenir le positionnement et réduire les ajustements manuels répétés. Aucune amélioration quantifiée du débit n'est revendiquée ici.
Cette modification de processus illustre le rôle de l'outillage dans une opération d'assemblage. L'accessibilité du connecteur, la précision du positionnement et les exigences du montage méritent tous d'être pris en considération lors de la préparation d'un assemblage de PCB pour la fabrication.
Ce sont des considérations pratiques en l'assemblage PCBA, particulièrement lorsqu'une conception dépasse les builds de prototype et entre en production à plus haut volume.
Test fonctionnel de la PCB : enquête sur l'alignement des contacts
La modification du montage de soudure n'a pas éliminé la nécessité d'enquêter sur le processus de test séparé.
Le défi suivant est apparu lors du test fonctionnel de la PCB.
Le montage de test utilisait des sondes à ressort, communément appelées pogo pins, pour entrer en contact avec des points de test désignés sur la PCB. Pendant l'opération, les sondes ne s'alignaient pas de manière cohérente avec leurs contacts correspondants, ce qui rendait le processus de test difficile à exécuter efficacement.
L'assemblage et le test doivent être examinés ensemble. Une modification d'outillage à une opération n'établit pas, à elle seule, la capacité de la ligne de production.
Pour les fabricants se préparant à augmenter la production, il est important d'évaluer la capacité de l'ensemble du processus plutôt que de se concentrer sur la vitesse d'une seule opération d'assemblage.
Enquête sur l'alignement du montage de test de PCB et la fiabilité des contacts
Nos équipes d'ingénierie et d'ingénierie des processus (PE) se sont rendues sur la ligne de production pour enquêter sur le problème de test.
La préoccupation immédiate était l'alignement entre les sondes à ressort du montage et les contacts désignés de la PCB. Un contact électrique fiable dépend d'un positionnement approprié des sondes, de l'alignement du montage et d'un positionnement reproductible de la carte.
Après avoir examiné la configuration, l'équipe a ajusté le positionnement des sondes pour résoudre le problème d'alignement des contacts.
L'enquête a également identifié une autre opportunité d'amélioration : rendre les points de test pertinents plus accessibles grâce à un arrangement de points de test externes.
Cela a été proposé comme un moyen de simplifier le positionnement des contacts de test et potentiellement d'améliorer l'efficacité des tests. Il convient de le distinguer de l'ajustement du positionnement des sondes déjà effectué.
Aucun chiffre vérifié de débit de test après ajustement n'était disponible pour cette étude de cas. Nous ne revendiquons donc pas que le goulot d'étranglement des tests a été entièrement résolu ni que la ligne a ensuite atteint la production cible du client.
L'expérience a renforcé une considération importante en Test et inspection de PCB: la performance des tests dépend non seulement de l'équipement de test, mais aussi de l'accessibilité des points de test, de la conception du montage, du positionnement des sondes et d'un contact électrique fiable.
Application du DFM et du DFT avant la production de masse des PCBA
En regardant le projet rétrospectivement, les deux goulots d'étranglement soulignent la valeur de prendre en compte les exigences de fabrication et de test avant qu'un produit n'entre en production de masse.
Pour la soudure du connecteur USB, les questions pertinentes incluent :
- Le connecteur peut-il être positionné et soudé de manière cohérente ?
- Le processus d'assemblage offre-t-il un accès suffisant pour l'opérateur et l'outillage ?
- Un montage dédié améliorerait-il la reproductibilité et réduirait-il la manipulation inutile ?
Pour le test fonctionnel de la PCB, les questions sont différentes :
- Les sondes de test peuvent-elles atteindre de manière fiable les points de test désignés ?
- Le montage maintient-il un alignement approprié avec la PCB ?
- Les points de test sont-ils suffisamment accessibles pour soutenir un contact électrique reproductible ?
- Le processus de test a-t-il été évalué par rapport au volume de production requis ?
Ces considérations sont étroitement liées à Conception pour la fabricabilité (DFM) et Conception pour la testabilité (DFT).
Le DFM vise à rendre un produit plus facile et plus cohérent à fabriquer. Le DFT considère comment un produit peut être testé efficacement et de manière fiable. L'application précoce de ces deux principes peut aider les équipes d'ingénierie à identifier les défis potentiels d'assemblage et de test avant qu'ils ne perturbent la production.
Pour des informations supplémentaires sur l'industrie et des ressources techniques, les ingénieurs peuvent consulter IPC, une organisation qui développe des normes et des ressources pour l'industrie de la fabrication électronique.
Pour les nouveaux projets, notre support d'ingénierie et NPI prend en compte la faisabilité d'assemblage, les exigences d'outillage, l'accès aux tests et la préparation de la fabrication dans le cadre de la transition vers la production.
L'objectif est d'identifier le plus tôt possible les défis de fabrication prévisibles, lorsque les modifications de conception ou de processus peuvent être plus faciles à mettre en œuvre.
Principaux enseignements de cette étude de cas de fabrication de PCBA
Cette étude de cas de fabrication de PCBA met en évidence deux défis de production distincts et le travail d'ingénierie entrepris pour les examiner.
- L'outillage d'assemblage est important. Un gabarit de soudage dédié a été introduit pour soutenir le positionnement lors de l'assemblage du connecteur USB.
- Les tests nécessitent un contact fiable. L'alignement des sondes a été identifié comme un problème lors des tests fonctionnels du PCB, et l'équipe a ajusté le positionnement des sondes.
- D'autres améliorations doivent être vérifiées. Un agencement de points de test externes a été identifié comme une opportunité d'amélioration supplémentaire, mais un chiffre vérifié de débit de test après ajustement n'était pas disponible.
- La capacité de production doit être évaluée dans son ensemble. Une opération d'assemblage plus rapide ne résout pas automatiquement une contrainte de test distincte.
Pour les entreprises passant de prototype à la production en volume, la leçon est simple :
Un prototype fonctionnel démontre qu'une conception peut fonctionner. Il ne démontre pas, à lui seul, que le produit peut être fabriqué et testé de manière cohérente au volume de production requis.
Vosnor travaille avec les clients pour prendre en compte les exigences pratiques de fabrication parallèlement à la fonctionnalité du produit.
De l'assemblage SMT et THT aux tests fonctionnels et à la préparation de la production, l'accent va au-delà du simple fonctionnement d'une carte pour englober la manière dont elle peut être assemblée, testée et préparée pour la production.
Vous planifiez votre prochain projet de PCBA ?
Si vous développez un nouveau produit électronique ou préparez une conception existante pour la production en volume, l'examen précoce des exigences d'assemblage et de test peut aider votre équipe à identifier les contraintes de fabrication potentielles.
Discutez de votre conception, de vos objectifs de production et de vos exigences d'ingénierie avec le Équipe d'ingénierie Vosnor pour explorer les prochaines étapes appropriées pour votre projet PCBA.
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