painettujen piirilevyjen (PCB) testaus koko suunnittelu-ja valmistusprosessin ajan on olennaista laadukkaiden tuotteiden varmistamiseksi. Sillä vältetään tilanteet, joissa suunnittelijat ja valmistajat tajuavat, että tuote on viallinen viime hetkellä, kun levyt ovat täydessä tuotannossa tai jo markkinoilla.
myös sen jälkeen, kun on noudatettu kunnollisia suunnittelu-ja valmistusprosesseja, prototyyppivaiheessa on aina vikojen, vikojen ja inhimillisten virheiden riski. Näiden kysymysten tunnistaminen ja käsitteleminen ennen lopputuotetta on ratkaisevan tärkeää tuotteiden suorituskyvyn, toimivuuden ja luotettavuuden varmistamiseksi. PCB-yhdisteissä voi esiintyä monenlaisia vikoja inhimillisen virheen, väärän valmistusprosessin, huonon suunnittelun ja muiden käytäntöjen vuoksi.
testauksen etuja ovat
- vikojen ja vikojen, kuten oikosulkujen, aukkojen, huonon juottamisen, toiminnallisten ongelmien ja muiden, tunnistaminen ja korjaaminen.
- se tarjoaa mahdollisuuden puuttua mahdollisiin ongelmiin jo ennen lopputuotantoon siirtymistä, mikä säästää aikaa ja rahaa. Valmiiden tuotteiden ongelmien korjaaminen on yleensä vaikeampaa, aikaa vievää ja kallista
- hävikin ja kustannusten vähentäminen, koska testaajat käyttävät pienkoneita ja prototyyppejä valmiiden tuotteiden sijaan. Tämä estää heittämästä pois viallisia, täysimittaisia kokoonpanoja.
piirilevy koostuu useista eri osista ja komponenteista. Jokainen näistä vaikuttaa piirin ja koko elektroniikkakokoonpanon yleiseen suorituskykyyn. Ihannetapauksessa on tärkeää testata kaikki. Tähän sisältyy, mutta ei rajoittuen, tarkistaminen;
- sähkönjohtavuus
- mekaaninen lujuus
- juottamisen laatu
- puhtaus
- kohdeympäristön testit
- laminointi — kuorilujuus
- reikäseinän laatu
- komponenttien sijoitus linjaus, napaisuus, suunta jne.
PCB-testaustekniikat
yleensä testauksessa tarkistetaan suunnittelun ominaisuuksia visuaalisten, rakenteellisten, sähköisten ja toiminnallisuuksien osalta. Useimmissa tapauksissa on olemassa erilaisia tekniikoita testata kunkin näistä alueista, ja valinta riippuu tekijöistä, kuten hallituksen monimutkaisuus, sovellus, suunnittelu, jne. Yleisiä menetelmiä ovat;
- piiritestaus (ICT)
- JTAG boundary-scan
- Automated optical inspection (AOI)
- Automated X-ray inspection (AXI)
testiryhmät voivat käyttää joko manuaalista silmämääräistä tarkastusta (MVI) tai automaattista testilaitteistoa (ATE) PCB-yhdisteiden tarkistamiseen kokoamisprosessin jälkeen. Automaattiset testimenetelmät, kuten automatisoitu optinen tarkastus AOI) ja automatisoitu röntgentarkastus (AXI) ovat kuitenkin tehokkaampia kokoonpanotason testeissä, mutta yleensä kalliita.
kosketinten näkö-ja sähkötestien lisäksi jotkin sovellukset, kuten sotilas -, ilmailu -, kaivos-ja vastaavat teollisuudenalat, vaativat mekaanista testausta. Tämä varmistaa, että BGA ja muut komponentit kestävät iskuja, tärinää ja muita kovia olosuhteita käyttöympäristöissä. Useimmissa tapauksissa testit ovat tuhoisia ja niihin liittyy PCB: n altistaminen shokki-ja leikkausvoimille. Kannan mittaaminen auttaa määrittämään juotosliitosten mekaaniset ominaisuudet.
in-circuit testing (ICT)
tieto-ja viestintätekniikkaan kuuluu piirin sisäinen testaaja, asetin ja ohjelmisto, ja se voi kattaa suurimman osan valmistusprosessin aikana ilmenevistä vioista. Testaajat voivat käyttää sitä tarkistaa shortsit, avaa, vastus, kapasitanssi, ja induktanssi lisäksi tarkistaa napaisuus tai suunta laitteita, kuten diodit, transistorit, ja ICs.
piirien sisäisissä testeissä komponentit tarkastetaan suunnittelumallin perusteella. Teoriassa sillä on mahdollisuus havaita noin 98% PCB-vioista. Tämä ei kuitenkaan välttämättä ole käytännössä mahdollista, varsinkin kun se ei voi käyttää kaikkia solmuja, samoin kuin sen kyvyttömyys mitata hyvin pieniä kapasitanssi-ja induktanssiarvoja.
tieto-ja viestintätekniikan etuja ovat yksinkertainen vikojen havaitseminen, ohjelmointi ja helposti tulkittava Testiraportti. Sillä on kuitenkin haittoja, kuten kalliita laitteita, vaikeuksia päivittää testilaitteiden järjestelmiä, koska ne mekaanisesti kiinteä, kyvyttömyys käyttää joitakin solmuja monimutkaisia piirejä, jne.
kaksi yleisesti käytettyä tieto-ja viestintätekniikkaa ovat naulasänky ja lentävä luotain. Jokaisella on paikkansa, etunsa ja rajoituksensa, ja valinta riippuu testattavan piirilevyn luonteesta ja monimutkaisuudesta.
Bed of nails technique
the bed of nails or universal grid in-circuit testing nojaa useisiin jousikuormitettuihin pogotappeihin, jotka koskettavat useita piirilevyn kohtia. Nämä nastat muistuttavat sängyn kynnet, siitä nimi. Testissä jokainen pogo nastat tekee kontaktin piirin solmun tai testattavan pisteen. Tämä menetelmä voi tunnistaa, shortsit, avaa, juotosliitoksen sillat, vialliset komponentit ja muut PCB viat.
tyypillinen kierroskoe koostuu useista pinneistä, jotka on levitetty eri puolille. Käyttämällä useita nastat takaa kymmeniä tai satoja samanaikaisia yhteyksiä ja testejä. Jokainen näistä on noin 35mm pitkä ja yleensä työnnetään verkon päähän, kuten pintaliitosalustalle, reiälle tai testipisteelle. Kun kaikki verkot on kytketty, testi kestää noin 7 sekuntia.
testin aikana nastat tuovat piirille joitakin signaaleja ja jännitteitä, minkä jälkeen ne mittaavat tuloksena olevat arvot pitkin linjaa.
yleisesti bed of nails-tekniikka on nopea ja edullinen testimenetelmä, joka sopii massatuotantojärjestelmiin, yksinkertaisiin piireihin ja analogisiin levyihin. Kuitenkin, se voi olla rajoitettu työskenneltäessä monimutkaisia levyt ja erityisesti ne, joilla on pieni piki leveydet, SMDs, BGA ja vastaavat komponentit.
Flying probe-testi
tekniikassa käytetään pienemmän sävelkorkeuden omaavaa elementtiä, joka saa kosketuksen testipisteisiin, kuten SMD-pinneihin. Tämä sopii pienikokoisille koskettimille aina 0,2 mm: n testiväliin asti. Käytännössä se käyttää useita antureita kosketukseen nastat, tyynyt ja vias ja testata avaa, shortsit ja sähköiset parametrit, kuten napaisuus, vastus ja kapasitanssi.
joihinkin testilaitteisiin voi kuulua kamera, jolla voidaan määrittää, puuttuvatko osat ja analysoida komponenttien koot, muodot, suunta, napaisuus ja muut fysikaaliset ominaisuudet.
Automated Optical Inspection (Aoi)
Aoi-menetelmässä käytetään yhtä tai useampaa kameraa PCB: n optiseen analysointiin. Se käyttää ohjelmistoa vertaamaan testattavan piirilevyn kuvia samankaltaisen referenssilevyn kuviin. Toinen vaihtoehto on verrata ihanteellinen suunnittelu eritelmät. Optinen tarkastus on yleensä liukuhihnan päässä, jossa se auttaa varmistamaan lopputuotteen laadun.
valmistusprosessia voidaan seurata Aoi-menetelmällä, lukuun ottamatta PCB: llä tehtäviä testejä kokoonpanossa. Pick and place – koneiden tekniikan avulla valmistajat voivat seurata prosesseja reaaliaikaisesti ja korjata kokoonpanovirheet, kuten mahdolliset komponenttien sijoitusvirheet ja kohdistusvirheet.
joissakin sovelluksissa optinen tarkastus liittyy endoskoopin avulla tarkastella yhteyksiä BGA ja PCB.
AOI-menetelmä on käyttökelpoinen vain PCB-yhdisteillä, joissa testattavat pisteet ovat optisesti näkyvissä.
Automated X-ray inspection (AXI)
AXI tarjoaa ainetta rikkomattoman testaustekniikan, jolla voidaan havaita ihmissilmälle näkymättömät juottovirheet tai automaattista optista tarkastusta käytettäessä. Se ei vaadi fyysistä yhteyttä ja voi löytää vikoja suurten IC-pakettien, kuten BGA, Micro BGAs, QFN, lgas, CSPs, jne.
yleensä röntgentekniikka soveltuu keskellä sijaitsevien näkymättömien alueiden testaamiseen. Menetelmä perustuu materiaalien kykyyn absorboida röntgensäteitä niiden paksuuden ja järjestysluvun mukaan. Koska absorptionopeus on suoraan verrannollinen alkuaineen atomipainoon, raskaammat materiaalit, kuten juote, imevät yleensä enemmän röntgensäteitä ja ovat näkyvämpiä. Kevyemmät elementit, kuten mikropiiripaketti, näyttävät läpinäkyvämmiltä, koska ne imevät vähemmän röntgensäteitä.
tyypillinen BGA: n röntgenkuva on alla. Suhteellisen läpinäkyvät kohdat viittaavat kevyempiin materiaaleihin, kun taas tummemmat osat heijastavat raskaampia osia, kuten juote.
sellaisenaan röntgensäteet voivat tunkeutua IC-pakettiin ja tarkastaa juottamisen ja liitännät, joissa se tunnistaa rakenteellisia vikoja, kuten shortsit, avaa, riittämätön juote, ylimääräinen juote ja mitätöinti.
muita ominaisuuksia ovat
- BGA: n ja muiden suurten sirujen huono linjaus
- yhteydet, jotka eivät ole symmetrisiä
- Paketin tasauskorkeuden johdonmukaisuus
- Popcorning — joka tapahtuu, kun jotkut pallot sulautuvat epäsäännöllisiin muotoihin
- Juottoanalyysi, jossa se tarkistaa sisäpuolen juote tunnistaa vikoja, kuten kuplia, riittämätön täyttö, jne.
menetelmä soveltuu erinomaisesti levyn, sen kerrosten, juottamisen, komponenttien suuntauksen, linjauksen ja muiden fyysisten ominaisuuksien tarkastamiseen.
valitsemalla PCB-testausratkaisu
tekniikat vaihtelevat PCB-tyypin, suoritettavan testauksen, sovelluksen, herkkyyden ja toleranssin mukaan. Esimerkiksi lääketieteen, ilmailu -, sotilas-ja vastaavat sovellukset vaativat suurempaa luotettavuutta.
useimmiten yksinkertainen, yksi-tai kaksikerroksinen piirilevy on helppo tarkistaa perinteisin testimenetelmin. Kuitenkin, kun monimutkaisuuden taso kasvaa suurten komponenttitiheyksien, useiden kerrosten, pienennyksen ja muiden tekijöiden vuoksi, testaus vaatii kehittyneitä tekniikoita, kuten AOI ja AXI.
piirien sisäinen testaus toimii useimmilla peruspiireillä, mutta monimutkaisuuden ja komponenttien tiheyden kasvaessa muut tekniikat, kuten Aoi ja AXI, tulevat tarpeellisiksi. X-ray sopii PCB suuria siruja, kuten BGAs ja muut, joissa jotkut yhteydet ovat näkymättömiä, vaikka käytettäessä optista menetelmää.