Flipper电子:它是如何制造和测试的

Flipper电子:它是如何制造和测试的

Flipper Zero的电子和塑料外壳零件是在不同的工厂生产的。188金宝搏亚洲体育app下载今天我们将参观电子厂,看看自动PCB测试。

在大批量生产中,始终存在非零缺陷率。一些生产的PCB可能出现故障,一些可能几乎没有明显的缺陷,如无线电性能下降。有缺陷的翻板不得接触用户。为了确保这一点,所有组件在生产过程中都要经过两个阶段的测试:每个电路板的单独电气测试,然后是整个组装设备的测试。

在本文中,我们将重点关注第一阶段——自动电子测试的单个零位板188金宝搏亚洲体育app下载

188金宝搏亚洲体育app下载零pcb生产

188金宝搏亚洲体育app下载翻转零PCB布局

188金宝搏亚洲体育app下载Flipper Zero由4个pcb组成:

  • 主要印刷电路板是STM32微控制器、显示器、Sub-1 GHz模块和按钮所在的主板
  • iButton PCB具有特殊的iButton pogo引脚、蜂鸣器和红外收发器
  • NFC_RFID印刷电路板是否有射频识别125 kHz和NFC 13.56 MHz组件
  • 天线PCB是一种组合式双频125 kHz+13.56 MHz天线,位于NFC_RFID板的正下方

每个PCB都是单独生产和测试的。首先,生产裸PCB。它由多层绝缘材料和铜箔组成,上面蚀刻着信号轨道和接触垫。PCB层粘合在一起,轨道通过称为过孔的特殊孔连接在层之间。

最复杂的Flipper Zero板是188金宝搏亚洲体育app下载主要印刷电路板,其中包括6层!

裸露的主要多氯联苯
主要PCB特写
裸NFC_RFID pcb无组件
裸iButton多氯联苯

在元件放置之前,对每个PCB进行目视分析和电气测试。目视分析在显微镜下进行,以检查所有接触垫、焊接掩模(将焊接点与电路板其余部分分开的油漆)、丝网印刷等。

在这一步中,制造缺陷被暴露出来,例如,在我们的案例中,主PCB上缺少焊接掩模。BGA元件焊盘之间根本没有屏蔽,这大大增加了获得跳线的机会,即触点粘在一起。

PCB缺陷,BGA焊盘之间缺少掩模。这增加了获得焊接桥的机会

当印刷电路板的质量达到我们的要求时,他们就会进入下一个步骤——组装组件。电路板被装入SMT(表面贴装技术)——一种自动放置组件的特殊机器。这个过程也被称为“挑选”。机器抓取元件与真空臂,并将其放置在PCB与极高的精度。

SMT机配置,从iButton PCB的IR led可见在屏幕上
SMT机器配置

带有已安装组件的板在具有调谐热剖面的烤箱中烘烤。锡膏熔化,组件被焊接到板上。

在这个阶段,意外和问题也可能发生。如果电子元件没有正确储存,并且在外壳内积累了水分,它们可能会在高温下开裂。因此,我们仅从提供担保的官方供应商处订购部件。这是获得最终设备预测质量的唯一方法。

[视频]烤箱里烤出来的PCB
组件安装后的NFC_RFID pcb

然后将单板分开包装在塑料防静电托盘中。在这个阶段,我们还不知道这些板是否有效。可能每批都有一些次品。因此,批处理进入电气测试

组装iButton董事会

电气测试

测试台示意图:针连接到测试板,板连接到计算机,计算机将测试结果上传到数据库

为每个鳍板设计了一个测试台,专业俚语又称“测试夹具”或“夹具”。

测试夹具组件:

  • 钻机使用为特定PCB设计的pogo引脚(所谓的钉床)。由PCB形状的框架和PCB夹紧机构(顶部红色手柄)组成
  • 一个控制板,它连接着所有的弹簧图钉。我们从头开始开发这个板,以及它的固件。为简单起见,将一个现成的STM32F4 Black Pill模块插入到板中
  • 一台计算机,它运行测试软件。每个PCB的测试集是不同的,就像软件一样
  • 一个数据库,其中发送所有测试结果

我们已经开发了一个独立的测试台架,为每一个Flipper零PCB。188金宝搏亚洲体育app下载这是一项巨大的工作,可与开发成熟的设备相媲美。

4个flippper零pcb测试夹具(主188金宝搏亚洲体育app下载,NFC_RFID, iButton, Antenna)和组装的设备测试夹具
内部的NFC_RFID测试夹具
NFC_RFID测试夹具板
在测试台上测试NFC_RFID板

每个Flip188金宝搏亚洲体育app下载per归零板都有特殊的测试垫,供测试台引脚接触。通过它们,向设备供电,并与电路板上的电子设备进行通信。

测试过程如下所示:

  1. 用手将板插入测试夹具,并从上方夹紧
  2. 弹簧负载引脚接触电路板上的测试垫
  3. 执行自动测试
  4. 测试以“通过”或“失败”结果结束,并附加注释
  5. 所有故障单板都要进行分析
NFC板钻机与弹簧夹。板被夹在钻机中,测试开始了
【视频】弹簧引脚触到PCB测试板

每个电路板的测试结果连同其序列号一起保存在数据库中,因此,稍后我们可以检查它是如何通过测试的,何时生产的,以及从哪个批次将组件安装在其上。这有助于解决很多问题。

试验台操作人员工作场所

因此,操作员只需按下一个按钮,就可以在屏幕上看到结果。如果测试成功,他们会看到“通过”或“失败”。他们的工作是把有缺陷的电路板放在一边作进一步分析。

“Pass”表示测试成功

为什么要测试单个板

当您可以组装整个设备,然后在成品设备上测试所有功能时,为什么要单独测试每个板?

在一个运转良好的生产中,装配线的每一步都必须检查它从上一步得到了什么。当生成的组件存在系统缺陷时,您需要调查情况并采取措施改进上一步的过程。如果不这样做,相当一部分组装好的设备将出现不明原因的问题。

在成品阶段发现的缺陷的价格要高得多。因为时间已经花在整个生产周期和设备的最终手动组装上。与在成品设备中发现问题相比,更早地将问题定位在单独的电路板上,并立即移除有缺陷的电路板更为合理。

BGA组件焊接缺陷,两个焊盘粘在一起成一个。自动测试显示

例如,一个真实的情况:3个IR led中的一个没有正确焊接。在第一次测试期间,通过测试盘上存在不正确的电阻,可以立即检测到这个问题。但是,如果这样一个板已经进入成品设备,这样的设备的测试将显示只有低发射功率的红外发射器。然后,这种缺陷的原因就不得不猜测了:连接回路的问题,功率下降的问题,等等。

自动测试期间检测到的缺陷-红外LED未正确焊接

测试板的来源

在每个测试夹具是一个黑色药丸stm32基于板专门为它设计与自己的固件。下面你可以看到这些板的源文件通过交互式Altium查看器.它显示原理图,PCB设计,和3D模型,在博客页面上!

主PCB测试板

NFC_RFID PCB测试板

iButton PCB测试板

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