Flipper的电子产品:如何制造和测试

Flipper的电子产品:如何制造和测试

Flipper Zero的电子和塑料外壳零件在不同的工厂制造。今天我们将参观电子188金宝搏亚洲体育app下载工厂,看看PCB自动测试。

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,我们将专注于第一阶段 -单个翻板零位板的自动电子测试188金宝搏亚洲体育app下载

188金宝搏亚洲体育app下载零翻转PCB生产

188金宝搏亚洲体育app下载Flipper零PCB布局

188金宝搏亚洲体育app下载Flipper Zero由4块PCB组成:

  • 主电路板是STM32微控制器,显示器,SUB-1 GHz模块和按钮所在的主板
  • 伊布顿印刷电路板有特殊的ibutton pogo-pins,蜂鸣器和红外收发器
  • 无线射频识别印刷电路板具有RFID 125 kHz和NFC 13.56 MHz组件
  • 天线印刷电路板是一个组合双频125 kHz + 13.56 MHz天线,位于NFC_RFID板下

每个PCB都是单独生产和测试的。首先,生产裸PCB。它由绝缘材料和铜箔层组成,蚀刻信号轨道和接触垫。PCB层胶合在一起,并且轨道在层之间使用称为通孔的特殊孔连接。

最复杂的翻转零板是188金宝搏亚洲体育app下载主电路板,这包括6层!!

裸主电路板
主印刷电路板特写镜头
无组件的裸露NFC_RFID PCB
裸iButton PCB

在部件放置之前,每次PCB在目视分析和电动测试。目视分析在显微镜下进行,以检查所有接触垫,焊接掩模(涂料将焊接点与板的其余部分分开),丝网印刷等。

在该步骤中,例如,在我们的情况下,揭示了制造缺陷,在主PCB上缺少焊接掩模。BGA组件垫之间没有掩模,这大大增加了获得跳线的机会,即触点卡在一起。

PCB缺陷,BGA垫之间缺少面具。这增加了获得焊接桥的可能性

当印刷电路板的质量满足我们的要求时,他们将进入下一步——组装组件。这些电路板被装入SMT(表面贴装技术)——一种自动放置元件的特殊机器。这个过程也被称为“挑选和放置”。机器用真空臂抓住部件,并以极高的精度将其放置在PCB上。

SMT机器配置,iButton PCB的IR led在屏幕上可见
SMT机器配置

带有安装组件的电路板在具有调整的热轮廓的烤箱中烘焙。焊膏熔化,元件焊接到电路板上。

在这个阶段,也可能发生惊喜和问题。如果电子元件没有正确地储存并在壳体内积累累积水分,则它们可能在高温下破裂。因此,我们仅从提供保证的官方供应商订购组件。这是获得最终设备的预测质量的唯一方法。

[video]出炉的pcbs出来烤箱
组件安装后的NFC_RFID PCB

然后,将板分离并包装在塑料防静电托盘中。在现阶段,我们还不知道这些委员会是否有效。每批中可能都有一些次品。因此,该批次将转到电气测试

组装伊布顿板

电气测试

测试台的示意图:针连接到测试板,电路板连接到计算机,将测试结果上传到数据库

为每个翻转板开发一个测试台,在专业俚语中也称为“测试夹具”或“夹具”。

测试夹具组件:

  • 钻井平台使用Pogo-PIN(所谓的指甲床),专为特定的PCB设计。由PCB形状的框架和PCB夹紧机构(顶部红色手柄)组成
  • 控制板,它连接到所有pogo引脚。我们从头开发了这个板,以及它的固件。为简单起见,将现成的STM32F4黑色药丸模块插入电路板
  • 一台电脑,运行测试软件。每个PCB的测试集是不同的,就像软件一样
  • 数据库,所有测试结果都被发送

我们为每个Flipper Zero PCB开发了单独的测试台。这是一项巨大的工作,相当于开发成熟的设188金宝搏亚洲体育app下载备。

所有4个Flipper Zero PCB188金宝搏亚洲体育app下载的测试夹具(主、NFC_RFID、iButton、天线)和组装设备测试夹具
NFC_RFID测试夹具的内部
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零板都有特殊的测试垫,用于测试台式销触摸。通过它们,电源被提供给设备,并发生与电路板上的电子设备通信。

测试过程如下所示:

  1. 板用手插入测试夹具中并从上方夹紧
  2. 弹簧销触摸板上的测试垫
  3. 执行自动测试
  4. 测试以“通过”或“失败”结果以及附加注释结束
  5. 所有有故障的电路板都要接受分析
带有pogo引脚的NFC板钻机。将电路板夹在钻机中,并执行测试
[视频]弹簧加载引脚接触PCB测试垫

每个板的测试结果以及其序列号的数据库中保存,所以后来我们可以检查它的通过,当它制作时,以及将组件安装在其上的批处理。这有助于解决问题很多。

试验台操作员工作场所

因此,操作员只需按下一个按钮并在屏幕上查看结果。如果测试成功,他们将看到“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。

“通过”表示测试成功

为何测试单个板

为什么当您可以单独测试每个板时,可以在组装整个设备时,然后在成品设备上测试所有功能?

在运行良好的生产中,装配线的每个步骤必须检查它来自前一个的内容。当由此产生的组件具有全身缺陷时,您需要调查情况并采取行动以改善前一步的过程。如果未完成此,则大量组装设备将存在未知的原点。

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件上。将问题本地化在一个单独的板上,并立即删除缺陷板是更合理的,并且可以在成品设备中找到问题。

BGA元件焊接缺陷,两个焊盘粘在一起。自动测试显示

例如,真实情况:3个IR LED中的一个没有正确焊接。在第一次测试期间,如果测试垫上存在不正确的电阻,则会立即检测到该问题。但是,如果这样一块电路板已经进入了成品设备中,对这种设备的测试将只显示红外发射器的低发射功率。然后,必须猜测这种缺陷的原因:连接回路的问题,功率下降的问题,等等。

在自动测试期间检测到的缺陷 - IR LED未正确焊接

测试板来源

在每个测试夹具中都有一个基于黑色Pill STM32的板,专门为其设计,带有自己的固件。在下面,您可以通过互动Altium Viewer.. 它显示了原理图、PCB设计和3D模型,就在博客页面上!

主PCB测试板

NFC_RFID PCB测试板

iButton PCB测试板

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