A HITELAP az ország legnagyobb magyar tulajdonú NyHL-gyártójaként - igazodva az ügyfelek egyre emelkedő minőségi és esztétikai követelményeihez - komoly erőfeszítéseket tesz a tesztelési és ellenőrzési technikák folyamatos fejlesztésének érdekében.
Elektromos jellemzők tesztelése
A termékre vonatkozó elvárásokat az IPC 600-as szabványsorozat, a PERFAG ajánlások és természetesen a megrendelő által megadott műszaki paraméterek határozzák meg. A gyártásközi és a végellenőrzés során ezeket az értékeket vizsgáljuk. Kitüntetett vizsgálati pontok többek között: a belső rétegek préselés előtti ellenőrzése, az elektromos tesztelés (zárlat- és szakadásvizsgálat) és vizuális végellenőrzés, amelynek során a mechanikai, geometriai megfelelőség mellett esztétikai elemzés is történik.
A tömeggyártással szemben a prototípus, kis- és közepes sorozatnagyságok gyártása során e vizsgálatok jelentős kihívások elé állítják a gyártót, hiszen a mérés megtervezése, az átállási idő összemérhető, esetenként hosszabb, mint maga a mérés, amely a hatékonyság szempontjából kulcsfontosságú kérdés.
A többrétegű kártyák gépi ellenőrzése már a belső rétegeknél kezdődik. A vezetékeket tartalmazó belső rétegeket ORBOTECH SK75E típusú automatikus optikai teszterrel (AOI) ellenőrizzük. A berendezés a fényvisszaverődés-különbség mérése alapján működik. Eszerint különíti el a panelon belül a különböző reflexióval rendelkező részeket. Az optikai ellenőrzéssel nem csupán zárlatszakadás észlelhető, hanem vezetékelvékonyodás vagy felületi hiba is.
A berendezés a rajzolat grafikus adatai és a tervezési szabályok alapján ellenőrzi a panelokat. Lényegében beszkenneli a rajzolatot, és ezt hasonlítja az elvi rajzolathoz, amelyet a GERBER fájlokból nyer ki, de a szabályoktól való eltérést is kimutatja. (Pl. ha egy egyenletes szélességű vezeték végén nincs kiszélesedés, a berendezés szakadásnak veszi.) Ezért a tesztelési paraméterek beállításánál és a berendezés által talált hibák kiértékelésénél a kezelőnek komoly szerepe van.
A Hitelap Zrt.-nél a kártyák funkcionális megfelelőségének ellenőrzésére elektromos tesztereket használunk. Ezek két nagy csoportja az összes mérési pontot egy időben vizsgáló, ún. tűágyas és a huzalozást egyedi összeköttetésenként vizsgáló, ún. repülőtűs teszter.
Az ATG A1000 tűágyas tesztere egy régebbi, de nagyon stabil konstrukció.
Ahogy a neve is mutatja, a kártyák tesztelése egy speciális tűágyon (továbbiakban adapter) történik, amely minden típushoz egyedi.
A berendezés kétféle módszerrel tud tesztelni. Az egyik az ún. öntanulós módszer. Ilyenkor csak egy mérőpontlista szükséges. Az adapter elkészítése után egy mesterlemezt betanítva hasonlítja a kártyákat az etalonhoz. Ha nincs mesterlemez, bármely lemezt betanítva a kijelölt eltérések ellenőrzése után kiválasztható egy mesterlemez. Az adatok elmenthetőek.
Az általunk alkalmazott módszer a panelok elektronikus adatait használja. Így akár egyetlen kártya is ellenőrizhető, mivel a "mesterlemez" szerepét az eredeti összeköttetési lista tölti be.
A tesztelendő panelt pneumatika nyomja az adapterre. A megfelelő kontaktusokat rugós mérőtűk biztosítják, amiket az adapter vezet meg a kártyától az alsó mérőmezőig. Az alsó mérőmező érintkezőfelületei raszterpontokban vannak. Erre a mérőmezőre képezi le a program a kártya tesztelendő pontjait. Amennyiben a kártyán levő mérőpontok nem raszterpontban vannak, a mérőtűknek ferdén kell állniuk. Ezért használunk a teszteléshez háromlemezes adaptert. Az adapter lemezeihez 3 különböző fúróprogramot generál le az adat-előkészítő rendszer. A három közül a felső lemez furatképe megegyezik a mérendő panel tesztelendő pontjainak helyzetével, az alsó a mérőmező raszterpontjaira helyezi a rugós tűk végpontjait, a középső pedig egy vezetőlemez. Ez biztosítja a mérőtűk pontos megvezetését az alsó rasztermezőre. A berendezés egyszerre teszteli az összes mérőpontot egymáshoz, két ciklusban: első körben szakadásra, majd zárlatra. Az elvi összeköttetési listától való eltérést az alsó mérőmező koordinátáinak megfelelően jeleníti meg.
A berendezés nagy előnye, hogy nagyon megbízható és a tesztelés igen gyors. Komoly hátránya viszont, hogy a mérőpontok egymáshoz való távolságának fizikai korlátai vannak, mégpedig a rugós mérőtűk átmérője. Nagy biztonsággal tesztelhetők azok a kártyák, amelyeken a mérőpontok távolsága legalább 1 mm.
A berendezések új generációját képviselik a repülőtűs teszterek. Ezeknél a berendezéseknél korlátozott számú mérőfejek tapogatják a tesztelendő panelok megfelelő pontjait. Mivel itt nem egyszerre mérődik az összes mérőpont, a tesztelés sebességét a mozgatómechanika gyorsasága és az alkalmazott tesztelőalgoritmus határozza meg. A mozgatás sebességének növelése lassan eléri határát, ezért a fejlesztés az algoritmusok irányába tolódik el.
A Hitelap Zrt.-nél rendszeresített repülőtűs rendszerek szintén ATG gyártmányúak, amelyek az ilyen elven működő teszterek legmagasabb szintjét képviselik. Két típust használunk, amelyeknek működését a gyártó cég legfrissebb szoftverei vezérelnek. A berendezések mechanikai felépítésükben és annak vezérlőelektronikájában különböznek. Az A2-es berendezés alul-felül 8-8 fejjel (azaz 16 mérőfejjel) rendelkezik. A sínes befogórendszernek köszönhetően lehetséges a 620×600 aktív mérőmező feltöltése, azaz egyszerre több panel is tesztelhető. A berendezés merevtűs rendszer, ami azt jelenti, hogy a 3 irányba mozgó (x, y, z) mérőfejbe a mérőtű fixen van befogva. A mechanikai kontaktusok biztosítása érdekében a tű nyomása 10 ... 150 g-ig (általánosan használt: 15 ... 35 g) programozható.
Mechanikai szempontból újabb generációt képvisel a két A5 típusú berendezés. A mozgatás kb. 4 ... 5-ször gyorsabb (a mozgatóelektronika nem 24, hanem 48 V-os), azonban a tesztelést csak 8 (4 alul, 4 felül) mérőfej végzi. Az aktív mérőmező 610×460 mm, a tűnyomás 5 ... 15 g között programozható. A mozgó mérőfejekbe ennél a berendezésnél ún. Soft-touch tűket alkalmazunk. A mérőtűk egy nyomásszenzorral ellátott tartóhoz csatlakoznak. Ez a megoldás alkalmas arra, hogy a kémiai bevonattal rendelkező kártyák tesztelése lényegében sérülésmentes kontaktusokkal végezhető legyen.
A tesztelés elektromos paraméterei megegyeznek. Tesztfeszültség: max. 30 mV, tesztelési áram: 10 mA. A gépek visszaállási pontossága: 10 µm, legkisebb mérőponttávolság: 100 µm.
Az adat-előkészítő szoftver mindkét gépnél azonos. A bemeneti adatok két részből állnak: egy összeköttetés-listából és egy grafikus adathalmazból, amelyek együtt az összes információt tartalmazzák a tesztelendő panelokról.
A szakadásvizsgálat viszonylag egyszerű. A meghatározott számú hálózat végpontjaira lép a mérőtű, az esetleges eltéréseket a berendezés kijelöli. Ennek megbízhatósága gyakorlatilag 100%.
A zárlatteszt lényegesen bonyolultabb, mert minden pontot minden ponthoz mérni időben nagyon hosszú lenne. A Hitelap Zrt.-nél alkalmazott berendezéseinkben a gyártó legfrissebb adat-előkészítő és tesztelőszoftvere működik, amelyeknek folyamatosan fejlesztett algoritmusa viszonylag jól tervezhetővé teszi a tesztelési időket.
A berendezés felhasználja a tesztelendő kártyák rajzolati rétegeinek teljes grafikus adatbázisát, ezért a pontos végeredmény érdekében nagyon fontos az alapadatok korrekt előkészítése. A rajzolat ismeretében a program kiválaszt olyan hálózatokat, amelyek viszonylag nagy területet fednek le. Ezeket mint antennákat használja, amire egy 2 kHz-es jelet ad. A lefedett felület kiválasztott pontjain kapacitást mér, aminek értékét a hibátlan rajzolat ismeretében a berendezés előre kiszámolja. Az ettől történő eltéréseknél (fegyverzet mérete eltérő) a lehetséges hibahely környékén már az összes hálózatot teszteli egymáshoz. Ezt az "antennás" mérést nevezi a gyártó "mezőmérés"-nek.
Amikor a program nem tud antennát választani, használható egy másik lehetőség, az ún, "szomszédosság"-teszt. Ilyenkor a mérőtűk minden egyes hálózat 3 mm-es környezetét a kártya teljes területén letapogatják. Ez a módszer hosszabb időt vesz igénybe, mert több a tesztelési lépések száma, de ez az idő állandó. Antennás tesztelést használva a program folyamatosan optimalizál. A legtöbb esetben a tesztelési idő rövidebb lesz a szoftver által előre kiszámoltnál. A zárlatvizsgálat megbízhatóságát a gyártó 99,99%-ra becsüli.
Mechanikus kontaktusoknál előfordulhatnak érintkezési bizonytalanságok. Repülőtűs berendezéseink ezt úgy küszöbölik ki, hogy - ismerve a rajzolat grafikus képét a mérendő felületeken (forrszem-gyűrű, SMD-pad) - több helyen keresnek kontaktust.
Az esetleges hibák felderítését egy hibakiértékelő rendszer segíti. A program szintén használja a kártyákra vonatkozó teljes grafikus adatbázist, így a képernyőn megjeleníthető a teljes rajzolat. Szakadás észlelésénél kiemeli a hibásnak ítélt hálózatot, zárlatnál pedig az érintkező hálózatoknál kijelöli a lehetséges hibahelyeket.
Az elektromos teszterek alkalmazásával biztosítható, hogy a HITELAP-ból kikerülő NYHL-ek elektromos megbízhatósága legalább 99,99% legyen.
Mechanikai méretek és esztétikai jellemzők vizsgálata
A nyomtatott huzalozású lemezek gyártásának alapvető minőségi követelményszintjét a jelenleg hatályos IPC A-600H szabvány határozza meg. Ebben a Class 3 képviseli a legmagasabb minőségi osztályt. Itt fogalmazzák meg a legmagasabb megbízhatósági követelményeket, és legmarkánsabban itt jelenik meg a panellel szemben támasztott esztétikai igényszint is.
A járműipari szabványok sorában, az ISO TS16 949 szabványban fogalmazzák meg az autóiparban elvárt követelményeket. Az ennek megfelelő beszállítói kör az, aki képes az egyenletes, megbízható minőség mellett a jármű-elektronikai termékek magas szintű esztétikai követelményének is megfelelni.
A panelek emberi szemmel történő vizuális ellenőrzése, az esztétikai minősítés ilyen formája már nem felel meg a mai követelményszintnek. Már a panorámaképes optikai ellenőrző eszközök, vagy jó felbontású kamerás rendszerek esetében sem szűrhető ki tényezőként a humán erőforrás hibázási lehetősége.
Az emberi szem ~50%-nál nem nagyobb valószínűséggel ismeri fel a hibát a panel felületén, ha az nem égbekiáltó. Alapvető tulajdonsága a humán erőforrásnak, hogy a szem fárad, egy idő után a megszokás alapján is átsiklik a tekintet az egyszerű hibákon is. Az ilyen éberség csupán kb. 4 órán át tartható fenn.
Ráadásul a döntés humán ellenőrzés esetében gyakran nem mérhető fizikai paraméterek szerint, hanem az észlelelés megbízhatóságán, és - legalább részben - szubjektív döntésen alapul. Ilyen körülmények közt egzakt döntést hozni nagyon kétséges. A rossz döntés utólagos következményei súlyos vevői reklamációk alapjául szolgálhatnak.
A piacon a közelmúltban megjelent AVI (Automated Visual Inspection) berendezések pontosan ezeket az anomáliákat szüntetik meg, csökkentik, illetve minimalizálják a hibás termék kibocsátásának esélyét.
Az AVI berendezések jelentősége egyre nagyobb lesz, nem csak a nyomtatott huzalozású lemezek gyártásában, hanem a szerelt kártyák ellenőrzésében is. Az alkatrészek pozícióhelyessége, vagy egyáltalán megléte a panelen, a forrasztás minősége, a felesleges ónhidak jelenléte stb. egyaránt egzaktul minősíthető, főleg az SMD-szerelés esetében, hasonlóan, mint az AOI eszközökkel. Persze mindkét eszköznek megvannak a maga korlátai az alkalmazás terén.
Az AVI berendezések két alapvető elv (esetenként ezek kombinációja) alapján működnek: a) hibátlan referenciadarabhoz hasonlítja a digitalizált felületi képet, és a megadott toleranciasávon kívül eső eltéréseket keresi; b) a gerberadatokat figyelembe véve, az IPC-szabvány által meghatározott tűréseken kívüli eltéréseket kutatja.
A nyomtatott huzalozású paneleken előforduló hibatípusok
Az adatbázisból előáll a furatátmérő, a furatpozíció, a padméret, a vezetősávszélesség-eltérés (-becsípődés/-kiszélesedés), a vezetékszakadás, a nem kívánt hiányok (filmhibából adódó), a rossz lötstop-fedés és -kitakarás, felületbe beépült lakkszennyeződések, a felületi karcok és sérülések, forrasztható bevonathiányok, pozíciónyomat-hiányok, a kontúrmérethibák, kontúrpozíciók, ritzelési pozícióhibák stb.
Az AVI eszköz képes referenciaként előre humán erőforrás által minősített, etalonként elfogadott kártyához összehasonlító vizsgálatok elvégzésére. Ennek a betanuló módszernek megvan az a szokásos hátránya, hogy az etalonpanelen esetleg előre nem észlelt hiba felett a minősítés is átsiklik. Ilyen esetben a minősítés értéke igencsak megkérdőjelezhető. Az összehasonlító minősítéskor két kamera közül az egyik az etalonpanelt figyeli, a másik szinkronban a vizsgálandó panelt.
Az AVI-rendszer nagy előnye, hogy az IPC-szabványban megengedett tűrések, eltérések a mérőrendszerbe integrálhatók, a paraméterek beállíthatók. Figyelembe veszi azokat a paramétereket, amelyek mellett a megbízhatóság mértéke még nem értékelődik le. Az eszközzel a megengedett eltérés feletti hibák kerülnek kiszűrésre. A hibakeresésnek ez a módszere egzakt, objektív, reprodukálható, pontossága időben állandó, tehát a "vizsgálat" helyett bátran hívhatjuk "mérésnek".
A pontosság növelése érdekében a döntést általában 3 ... 4 pixel/mérésipont-pontossággal végzi, így az optikai érzékelésből eredő bizonytalanságok a redundáns érzékeléssel jelentősen csökkenthetők.
Az inspekciós ablak: 16×12 mm körül változik. A CCD-kamerák felbontóképessége: 11,5 ... 25 µm/pixel (2200 dpi-től változik). A vizsgálótérben diffúz LED-világítást alkalmaznak a reflexfényes megvilágításhoz.
Az eszköz (típustól függően) 25 ... 75 µm-ig megbízhatóan alkalmas az eltérések felismerésére, ezért lehetőséget biztosít az igen finom rajzolatú NyH-lemezek vizsgálatára is.
Az eszközöket a gyártó opcionális osztályozómodullal egészíti ki. Ennek segítségével szétválasztja a hibátlannak ítélt darabokat az eltérést tartalmazóktól. Az utóbbiakat továbbszelektálja javítható és kidobásra ítélt, végleges selejtre. Nyilván ezek további vizsgálatokkal még esetleg átminősíthetők.
Ezek az eszközök eredetileg a sorozatgyártás minősítésére létrehozott minősítő-eszközök voltak. A mai, modern változataik a prototípus, a kisvagy közepes sorozatok gyártóinál is létjogosultságot nyernek.
A Hitelap is felismerte azt, hogy a panelek bonyolultságának növekedése miatt a minőség-ellenőrzésben az emberi korlátokból adódó hibalehetőségeket csak ilyen eszközzel lehet megbízhatóan kiszűrni. Ezzel növelni lehet az átadott termék iránt támasztott minőségi biztonságot.
Általános minőségi ugrást lehet így garantálni, ami átmegy mennyiségi ugrásba is. A hosszas vizuális inspekció ideje ugyanis lerövidül, aminek következtében a teljes gyártási idő is lecsökken. Ennek következtében a gyártási kapacitás megnövekszik. Ez együtt jár a termelékenység és a gazdaságosság növelésével is. A felszabaduló humán erőforrás más területre történő átcsoportosítására nyílik így lehetőség.
Kijelenthető, hogy egy ilyen eszköz alkalmazása a gyártásban sok tekintetben előremutató, ígéretes minőség-ellenőrzési és egyben minőségbiztosítási eszköz.
Az egyre újabb módszerek előrevetítik azt is, hogy a HITELAP e módszerek és eszközök alkalmazásával előre felkészül olyan, a jövőben várhatóan általánossá váló igényekre is, mint a legyártott kártyák egyedi azonosítása és a gyártás pillanatától történő teljes életútkövetése, amely a gyakorlatban ma még inkább a beültetés, készreszerelés pillanatától valósul meg.
