test printkort (PCB) i hele design og fremstillingsprocesser er afgørende for at sikre kvalitetsprodukter. Det undgår situationer, hvor designere og producenter indser, at produktet er defekt i sidste øjeblik, mens brædderne er i fuld produktion eller allerede på markedet.
selv efter at have fulgt korrekt design og fremstillingsprocesser, er der altid risiko for defekter, fejl, menneskelige fejl i prototypestadierne. At identificere og løse disse problemer inden det endelige produkt er afgørende for at sikre produkternes ydeevne, funktionalitet og pålidelighed. En lang række fejl i PCB kan opstå på grund af menneskelige fejl, en forkert fremstillingsproces, dårligt design og anden praksis.
fordelene ved test inkluderer
- identificering og adressering af fejl og fejl såsom kortslutninger, åbner, dårlig lodning, funktionelle problemer og mere.
- det giver mulighed for at løse eventuelle problemer tidligt, før de går i endelig produktion, hvilket sparer tid og penge. At løse problemerne på færdige produkter er normalt vanskeligere, tidskrævende og dyrt
- at reducere spild og omkostninger, da testerne bruger de små samlinger og prototyper i stedet for komplette produkter. Dette forhindrer at smide defekte, fuldskala samlinger.
et printkort består af flere forskellige dele og komponenter. Hver af disse har indflydelse på kredsløbets samlede ydeevne og elektronikenheden som helhed. Ideelt set er det vigtigt at teste alt. Dette omfatter, men er ikke begrænset til at kontrollere;
- elektrisk ledningsevne
- mekanisk styrke
- Lodningskvalitet
- renhed
- test for målmiljøet
- laminering — skrælstyrke
- kvaliteten af hulvæggen
- Komponentplacering, justering, polaritet, orientering osv.
PCB testteknikker
generelt involverer testen verifikation af designfunktioner med hensyn til visuel, strukturel, elektrisk og funktionalitet. I de fleste tilfælde er der forskellige teknikker til test af hvert af disse områder, og valget afhænger af faktorer som bordkompleksitet, anvendelse, design osv. De fælles metoder omfatter;
- test i kredsløb (IKT)
- JTAG boundary-scan
- automatiseret optisk inspektion (AOI)
- automatiseret røntgeninspektion (aksi)
Testhold kan bruge enten manuel visuel inspektion (MVI) eller automatiseret testudstyr (ATE) metoder til at kontrollere PCB ‘ erne efter samleprocessen. Imidlertid er de automatiske testmetoder, såsom den automatiserede optiske inspektion AOI) og den automatiserede Røntgeninspektion (aksi) mere effektive til test på monteringsniveau, men normalt dyre.
ud over de visuelle og elektriske test på kontakterne kræver nogle applikationer såsom militær, rumfart, minedrift og lignende industrier mekanisk test. Dette sikrer, at BGA og andre komponenter kan modstå stød, vibrationer og andre uslebne forhold i driftsmiljøerne. I de fleste tilfælde er testene destruktive og involverer at udsætte PCB for stød og forskydningskræfter. Måling af stammen hjælper med at etablere de mekaniske egenskaber af loddeforbindelserne.
in-circuit testing (IKT)
IKT består af en in-circuit tester, en armatur og programmet og kan dække de fleste af de fejl, der opstår under fremstillingsprocesserne. Testere kan bruge det til at kontrollere for shorts, åbner, modstand, kapacitans og induktans ud over at verificere polariteten eller orienteringen for enheder som dioder, transistorer og IC ‘ er.
in-circuit-testene kontrollerer komponenterne baseret på en model af designet. Teoretisk set har det potentialet til at opdage omkring 98% af PCB-fejl. Dette er dog muligvis ikke praktisk muligt, især når det ikke kan få adgang til alle knudepunkter, såvel som dets manglende evne til at måle meget lave kapacitans-og induktansværdier.
fordelene ved IKT inkluderer enkel detektering af defekter, programmering og let at fortolke testrapporter. Det har imidlertid ulemper såsom dyrt udstyr, vanskeligheder med at opdatere testudstyrssystemerne, da de mekanisk fikseres, manglende evne til at få adgang til nogle noder i komplekse kredsløb osv.
de to almindeligt anvendte IKT-teknikker er sengen af negle og flyvende sonde. Hver har sin plads, fordele og begrænsninger, og valget afhænger af arten og kompleksiteten af PCB under test.
seng af negle teknik
sengen af negle eller universal grid in-circuit test er afhængig af flere fjederbelastede pogo-stifter, der kommer i kontakt med flere punkter på printkortet. Disse stifter ligner neglens seng, dermed navnet. I testen gør hver af pogo-stifterne en kontakt med kredsløbsknudepunktet eller punktet under test. Denne metode kan identificere, shorts, åbner, loddeforbroer, defekte komponenter og andre PCB-fejl.
en typisk in-circuit test består af flere stifter spredt over hele linjen. Anvendelse af flere stifter sikrer tiere eller hundredvis af samtidige forbindelser og test. 35 mm lang og indsættes normalt i slutningen af et net, såsom en overflademonteringspude, et hul eller et testpunkt. Med alle net tilsluttet tager testen cirka 7 sekunder.
under testen introducerer stifterne nogle signaler og spændinger i kredsløbet, hvorefter de måler de resulterende værdier ned ad linjen.
generelt er sengeteknikken en hurtig, billig testmetode, der er velegnet til masseproduktionssystemer, enkle kredsløb og analoge plader. Det kan dog være begrænset, når man arbejder med komplekse plader og især dem med små pitchbredder, SMD ‘ er, BGA og lignende komponenter.
flyvende sondetest
teknikken bruger et element med en mindre tonehøjde til at komme i kontakt med testpunkterne, såsom SMD-stifterne. Dette er velegnet til små kontakter ned til en 0,2 mm testhøjde. I praksis bruger den flere sonder til at komme i kontakt med stifter, puder og vias og teste for åbninger, shorts og elektriske parametre såsom polaritet, modstand og kapacitans.
nogle testudstyr kan omfatte et kamera til at afgøre, om der mangler komponenter og analysere størrelser, former, orientering, polaritet og andre fysiske egenskaber af komponenterne.
automatiseret optisk inspektion (Aoi)
Aoi-metoden bruger et eller flere kameraer til optisk analyse af PCB. Det bruger programmer til at sammenligne billederne fra PCB under test med dem fra en lignende opslagstavle. En anden mulighed er at sammenligne med ideelle designspecifikationer. Den optiske inspektion er normalt i slutningen af samlebåndet, hvor det hjælper med at kontrollere kvaliteten af det færdige produkt.
bortset fra at udføre test på PCB under samling, kan Aoi-metoden overvåge fremstillingsprocessen. Brug af teknologien i pick and place-maskinerne gør det muligt for producenterne at spore processerne i realtid og rette monteringsfejl såsom potentiel komponentplacering og forkert justering.
i nogle applikationer involverer den optiske inspektion brug af et endoskop til at se forbindelserne mellem BGA og PCB.
Aoi-metoden er kun nyttig på PCB, hvor de punkter, der skal testes, er optisk synlige.
automatiseret røntgeninspektion (aksi)
aksi giver en ikke-destruktiv testteknik med evnen til at detektere loddefekter, der er usynlige for det menneskelige øje, eller når du bruger den automatiske optiske inspektion. Det kræver ikke en fysisk forbindelse og kan finde fejl under de store IC-pakker som f.eks.
generelt er røntgenteknikken velegnet til test af usynlige områder placeret i midten. Metoden er afhængig af materialernes evne til at absorbere røntgenstrålerne i henhold til deres tykkelse og atomnummer. Fordi absorptionshastigheden er direkte proportional med elementets atomvægt, absorberer tungere materialer som lodde normalt flere røntgenstråler og er mere synlige. De lettere elementer som den integrerede kredsløbspakke virker mere gennemsigtige, fordi de absorberer færre røntgenstråler.
et typisk røntgenbillede af en BGA er som vist nedenfor. De relativt gennemsigtige sektioner henviser til lettere materialer, mens de mørkere dele afspejler tungere dele såsom loddet.
som sådan kan røntgenstrålerne trænge ind i IC-pakken og inspicere lodning og forbindelser, hvor den identificerer strukturelle defekter såsom shorts, åbner, utilstrækkelig lodde, overskydende lodde og ugyldighed.
andre funktioner inkluderer kontrol af
- dårlig justering for BGA og andre store chips
- forbindelser, der ikke er symmetriske
- konsistens af pakkens standoffhøjde
- Popcorning — som opstår, når nogle kugler smelter sammen for at danne uregelmæssige former
- Loddeanalyse, hvor den kontrollerer indersiden af loddet til at identificere defekter såsom bobler, utilstrækkelig påfyldning, etc.
metoden er ideel til kontrol af brættet, dets lag, lodning, komponentorientering, justering og andre fysiske egenskaber.
valg af en PCB-testløsning
teknikkerne varierer afhængigt af typen af PCB, test til udførelse, anvendelse, følsomhed og tolerance. For eksempel kræver de medicinske, rumfart, militære og lignende applikationer højere niveauer af pålidelighed.
oftest er det let at kontrollere et enkelt, enkelt eller to-lags PCB ved hjælp af traditionelle testmetoder. Da kompleksitetsniveauet imidlertid stiger på grund af høje komponenttætheder, flere lag, miniaturisering og andre faktorer, kræver test avancerede teknikker såsom Aoi og aksi.
in-circuit test vil arbejde for de fleste grundlæggende kredsløb, men som niveauet af kompleksitet og komponenttæthed øger andre teknikker såsom AOI og aksi bliver nødvendigt. Røntgen er velegnet til PCB med store chips såsom BGA ‘ er og andre, hvor nogle forbindelser er usynlige, selv når du bruger den optiske metode.