Allion Labs/Ken Yan

百佳泰協(xié)助客戶取證多年，常常遇到客戶為了出貨壓力而跟時間賽跑，在檢測結(jié)果顯示不通過的原因往往是在產(chǎn)品設(shè)計、進料檢驗、制程初期就必須解決的難題，面對這樣的困境不僅浪費時間也增加開發(fā)成本，若能在每個時期的產(chǎn)品質(zhì)量做好嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌殃P(guān)，就可以減少許多出貨前的煩惱。

談到不良品分析之前，首先要了解到：整個產(chǎn)線在進行生產(chǎn)時會面臨到的各個檢驗以及管控環(huán)節(jié)，在一個完整的品管流程中，基本上都會包含如下四個確認機制：

1. IQC (Incoming Quality Control) – 進料品質(zhì)管控
2. IPQC (In Process Quality Control) – 制程質(zhì)量管理
3. FQC(Final Quality Control) – 成品檢測
4. OQC(Outgoing Quality Control) – 出貨檢驗

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(資料源: Allion)

本文重點：產(chǎn)品開發(fā)與進料、制程管控上應(yīng)注意的事項，如能確實留意前中段的設(shè)計細節(jié)與料件特性、加工掌控，在出貨時對于成品的把握度就會大幅提升。

 

Step 1. 新產(chǎn)品開發(fā)

在開發(fā)初期，工程師必須針對產(chǎn)品各零組件做審慎的測試與交叉比對，決定何種零組件是由自家制造亦或是透過外購方式取得，并確認料件的設(shè)計、組裝及彼此間的匹配性，較常見的注意事項包含：

A.零組件的選用

在組裝的部分除了注意Connector、Raw Cable、Paddle Card的特性質(zhì)量、機構(gòu)強度之外，也需要定義在加工區(qū)所披覆的膠水種類，包含膠水特性與量產(chǎn)時能符合加工便利性、含水量、固化時間等因素，都需要在產(chǎn)品設(shè)計初期就納入考慮。

B.組件特性損耗余裕度

在裸線料件選用時必須替連接器及加工段預(yù)留損耗余裕度，以Type C Gen2的budgets為例，Host與 Device的容許損耗為8.5dB，成品線則為6dB @5GHz，此時若選擇的裸線特性在5GHz時已超過5dB，那么加上連接器與加工造成的損失，就很有可能超出規(guī)范。

USB Type C to C Gen2 Loss Budget(資料源:USB IF)

C.Paddle Card控制

PCB Layout廠在接到案件之后，照著規(guī)范設(shè)定的阻抗進行了Trace以及Pad的設(shè)計，線材商在設(shè)計完成后取得Paddle card并將裸線實際焊接、上膠，才發(fā)現(xiàn)原本設(shè)定好的特性阻抗因為加工后的電容效應(yīng)往下掉，反而造成阻抗不連續(xù)面的增加（如下圖所示）　，這代表制造商與Layout廠在發(fā)包時并沒有討論后續(xù)的加工以及對應(yīng)的影響，而正確的作法是，先將特性阻抗在加工后會產(chǎn)生的差異估算進去，進行Layout時先提高特性阻抗的設(shè)計，使加工后的波形落入好球帶。

Paddle Card焊接前后差異(資料源: Allion)

D.制程設(shè)計

• 裸線各層剝線長度需定義明確，并依此規(guī)范設(shè)定剝線機參數(shù)，使用激光剝線機時上下排能量及對焦也必須依照待剝層材料清楚定義。

Coaxial Cable結(jié)構(gòu)(資料源: Allion)

• 焊接須搭配Paddle Card設(shè)計進行選用適用的機臺類型，若使用HotBar(熱壓熔錫焊接)方式，也需考慮熱壓頭型態(tài)以及適合的溫度設(shè)置、行程設(shè)置、按壓時間等參數(shù)。
• 若選擇纏繞式編織或包帶時，傳統(tǒng)水平式機臺因地心引力關(guān)系可能影響包覆均勻度，直立式機臺則因作動方向與地心引力呈垂直，較可改善因包覆不均所產(chǎn)生的抗噪聲問題。

 

Step 2. 進料檢驗

針對所有零組件進行驗收是一件相當(dāng)重要的事情，若是預(yù)計要進行量產(chǎn)的零組件結(jié)構(gòu)、特性與預(yù)期規(guī)劃不符時，趁著尚未制作之前必須要將問題抓出來，以免進入生產(chǎn)后造成的時間、成本損失，其中和特性較為相關(guān)的常見問題包含：

A.Raw Cable

• 線材結(jié)構(gòu)是否正確

(EX. 若屏蔽層、地線、線材排列組合有誤可能造成串?dāng)_不良)

• 特性阻抗設(shè)計是否正確

(EX.波形是否平滑且失真較小)

• 插入損耗表現(xiàn)是否如預(yù)期

(若驗收時衰減量大于評估值則可能造成最終成品線特性不良)

• 差共模轉(zhuǎn)換損耗是否過高

(若抽線時絕緣層包覆不均或線纜長度差異過大也有可能造成此項不良)

• 編織密度是否達到所標(biāo)示之百分比

(EX.影響EMI特性)

 

B.Connector

• 端子正位度是否正常

(EX.端子偏移容易造成高頻特性不良，尤其串?dāng)_)

• 端子是否產(chǎn)生毛邊

(EX.毛邊容易使損耗變大)

• SMT處端子間距是否符合設(shè)計

(EX.間距不符使的與Paddle Card對位困難)

 

C.Paddle Card

• 特性阻抗設(shè)計是否正確

（EX. 特性阻抗于焊接后會變低，進而影響測試結(jié)果）

• 接地回路是否正確

（EX. 不良的接地回路容易使串?dāng)_不良）

• 訊號對在不同版層間變換時的過孔是否彼此干擾

（過近時容易影響特性阻抗與串?dāng)_)

• 裁板是否影響板邊尺寸

（EX. 尺寸不符會造成組裝困難，進而影像高頻特性）

 

Step 3. 制程品質(zhì)管控

在確認一切就緒并進入生產(chǎn)流程時，必須要確保在整個生產(chǎn)流程中所有的制程皆如事前所規(guī)劃并進行設(shè)備調(diào)適，因為各種設(shè)備的理想?yún)?shù)與現(xiàn)實狀況中一定存在些微誤差，倘若設(shè)備的參數(shù)與設(shè)置不協(xié)調(diào)，也可能造成最終成品特性不符預(yù)期，以下列出常見狀況：

• 裁切時裁刀是否銳利
• SMT、連接器打件是否發(fā)生錯位
• 焊接時溫度是否過高造成線芯外被退縮變形
• 焊接時線芯是否分岔松散
• 焊接時是否產(chǎn)生錫球(絲)、空焊、短路等現(xiàn)象
• 同軸線編織是否包覆完整
• 內(nèi)膜膠是否過度影響特性阻抗
• 內(nèi)膜膠是否充裕干固

經(jīng)過上述說明后，百家泰以實際測試時所遇到的幾個常見不良案例與各位進行分享，在下述范例中皆簡單說明該項目的Fail Item以及判斷原因，并列出優(yōu)化后的數(shù)據(jù)改善度：

案例1

1. 注意焊接加工時的加熱時間，避免加熱過久，導(dǎo)致線芯外被退縮或受損。
2. 建議在加工時，鋁箔長度不要剝除過多，鋁箔可有助于阻抗控制防止特性偏移。

(資料源: Allion)

 

案例2

控制焊點的錫量與間距，避免距離過近而發(fā)生串音現(xiàn)象

(數(shù)據(jù)源: Allion)

 

案例3

零組件與加工段阻抗不連續(xù)面過大且多，進而影響IL Fit、 IMR、IRL等項目不良

(資料源: Allion)

百佳泰提供各式測試服務(wù)

高頻量測不良的原因有很多可能性，即便是相同的項目都可能由不同的單一/復(fù)合因素導(dǎo)致，百佳泰在面對測試項目時一律秉持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度與快速的對應(yīng)方式，透過樣品設(shè)計方式與測試波形的比對確認給予客戶改善建議，不論是在開發(fā)初期或是認證時所面臨的困境都能協(xié)助客戶取得更快速的解決方案。

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