PCB Test: la guida definitiva alle domande frequenti nel 2022

Introduzione:

Se hai intenzione di costruire le tue schede, devi avere una guida completa ai test dei PCB. Imparerai come eseguire test PCB e quali domande dovresti porti prima di iniziare a utilizzare il suo approccio completo e intuitivo. Non c'è modo migliore per iniziare che leggere questa guida. Il test PCB è una parte importante della progettazione di qualsiasi prodotto elettronico e qualsiasi guasto può comportare perdite di migliaia di dollari.

Il test di invecchiamento è un tipo rigoroso di test PCB che identifica i guasti precoci e determina la capacità di carico della scheda. Sebbene i test di invecchiamento possano essere dannosi per i componenti elettronici, possono aiutarti a risparmiare tempo e denaro a lungo termine. A differenza dei test funzionali, i test di invecchiamento spingono l'alimentazione attraverso la scheda continuamente per 48-168 ore. Se una scheda risulta difettosa dopo questo tempo, dovrà essere rielaborata o restituita al produttore.

Quando crei un PCB, considera lo spessore e il design del PCB. 1.6 mm FR-4 viene utilizzato per creare standard PCB a 12 strati. a queste e ad altre domande verrà data risposta nella guida alle FAQ finale. Lo spessore del PCB possono influenzare le prestazioni del consiglio. Inoltre, tieni presente l'integrità del segnale durante la progettazione del tuo PCB. Prima dell'assemblaggio, eseguire test di integrità del segnale per garantire che il progetto soddisfi le aspettative.

I PCB erano ampiamente utilizzati per i reattori delle lampade fluorescenti prima che fossero banditi nel 1979. Questa è una preoccupazione se il reattore perde e, se ciò accade, il reattore contenente il PCB verrà scartato come rifiuto pericoloso. Ma non preoccuparti, la guida alle FAQ definitiva risponderà a tutti i tuoi test PCB e ad altre domande relative ai PCB. La copertura completa delle normative PCB nella guida è essenziale per chiunque sia interessato all'utilizzo dei test PCB.

Che cos'è il test PCB?

Che cos'è esattamente il test PCB? Potresti chiederti di cosa si tratta e potresti essere confuso su cosa fare. Ecco alcune cose di cui dovresti essere a conoscenza. Ad esempio, i test di invecchiamento comportano l'applicazione della massima potenza a un dispositivo elettronico per un periodo compreso tra 48 e 168 ore. Poiché non determina se il PCB è pronto per la distribuzione, questo tipo di test è chiamato test di mortalità infantile. Inoltre, non è appropriato per ogni progetto, ma può aiutarti a evitare il rilascio di un prodotto potenzialmente imbarazzante o pericoloso. I test di invecchiamento aiutano anche a eliminare i guasti prematuri, che possono ridurre la vita di un prodotto o di una scheda.

Perché ho bisogno di test PCB? Poiché i PCB sono una parte importante dell'elettronica, i PCB difettosi possono ridurre la produttività e persino causare incendi. Il modo migliore per evitare questi problemi è eseguire test PCB prima della produzione. Ciò consente di evitare errori che potrebbero compromettere la funzionalità del prodotto e garantisce un prodotto finale privo di difetti. Di conseguenza, riduce i costi di produzione e manutenzione garantendo al contempo la soddisfazione del cliente per la qualità del prodotto.

Test della sonda volante PCB

AOI è il test PCB più semplice e di solito è il primo passo. Verifica che la scheda corrisponda allo schema. Gli errori meccanici, invece, non possono essere rilevati visivamente e devono essere rilevati utilizzando un microscopio. Il test PCB è richiesto per tutti i PCB, ma è costoso e costa decine di migliaia di dollari per scheda. Fortunatamente, Absolute Electronics offre PCB affidabili da fonti affidabili.

Come si esegue un test PCB?

Perché è necessario il test PCB?

Ci sono molte risposte a questa domanda. Ad esempio, i PCB sono una parte importante delle apparecchiature elettroniche. Tuttavia, la loro produzione è costosa e richiede molto tempo e spesso non si sa perché è necessario testare i PCB. Per rispondere a questa domanda, devi prima comprendere i vantaggi dei test PCB. Ecco alcuni esempi.

Il test PCB è necessario se si desidera garantire che il prodotto sia completamente funzionante. Esistono due tipi di test PCB: test in-circuit e test con sonda volante. Il test in-circuit comporta il confronto delle caratteristiche elettriche di componenti elettronici con le specifiche di una scheda a circuito standard. Il primo richiede l'uso di dispositivi speciali che assomigliano a schede di circuito e consentono di visualizzare la scheda effettiva prima dell'avvio.

Quando si utilizza il test in-circuit, si inietta tensione nel circuito, che fornirà una diagnosi delle aree problematiche sulla scheda. Utilizzando questo metodo, è possibile rilevare i problemi prima che influiscano sull'intero assieme. Lo svantaggio dei test in-circuit è che sono costosi e costano decine di migliaia di dollari. Inoltre, non è sempre possibile ottenere un PCB che abbia superato tutti i test richiesti.

Macchina di prova AOI

Il test di invecchiamento, comunemente usato nell'esercito, è un test PCB molto più intenso. Determina la capacità di carico di una scheda e decide se può sopportare il carico. Tuttavia, non è una buona scelta per applicazioni mediche o militari e può portare alla morte prematura della tua tavola. Potrebbe anche avere un impatto sul modo in cui funziona il dispositivo. È fondamentale testare la scheda prima di rilasciarla al pubblico.

7 metodi di test PCB più popolari durante la produzione e l'assemblaggio di PCB

In Produzione e assemblaggio PCB, vengono utilizzati i sette metodi di prova PCB più comuni. Ciascuno di questi metodi presenta vantaggi e svantaggi distinti. A seconda del tipo di tavola, questi metodi possono essere applicati ad essa. Il test PCB della scheda nuda verifica la continuità dopo che la scheda è stata prodotta, mentre il test netlist/funzionale verifica i cortocircuiti prima della fabbricazione della scheda. Un metodo di prova manuale comune è un'ispezione visiva. L'ispezione ottica automatica (AOI) è un altro tipo di ispezione che utilizza un sistema di visione per acquisire un circuito stampato e confrontarlo con una serie di regole di progettazione. Test di impedenza TDR garantisce il corretto funzionamento del segnale e può aiutare a prevenire problemi di prestazioni e affidabilità. Il gruppo militare di ispezione PCB A (A) si occupa anche di standard visivi, resistenza chimica e cambiamenti fisici.

Sala prove AOI

I metodi comuni includono stress test e test funzionali. Questi test vengono eseguiti per eliminare i difetti e garantire la qualità di un prodotto. I primi tre metodi di prova sono insoliti, mentre il secondo è il più comune. Gli stress test vengono in genere eseguiti su prodotti appena rilasciati. Questi test vengono utilizzati per garantire la sicurezza dei componenti prima che vengano spediti ai clienti. Questa guida ti fornirà una comprensione di base del processo se ti stai chiedendo quale metodo di test PCB sia il migliore per il tuo PC.

Il metodo di prova PCB più comune è l'ispezione ottica automatizzata (AOI). Impiega due o tre telecamere ad alta risoluzione per acquisire immagini di vari componenti sul PCB. È in grado di rilevare potenziali difetti nelle prime fasi del processo e risparmiare una notevole quantità di denaro rispetto alla riparazione di una scheda che si guasta dopo il test finale. Per garantire che i loro PCB siano privi di difetti, alcuni produttori di PCB utilizzano questo metodo più volte durante il processo di produzione e assemblaggio.

1. Ispezione visiva del PCB

Lo strumento software PCB Visual Inspection (PVC) aiuta a rilevare i difetti sui circuiti stampati. L'ispezione viene eseguita puntando un microscopio digitale verso il punto di ispezione PCB e quindi regolando l'altezza e l'angolazione della telecamera. Successivamente, il software genera un'immagine live dell'area PCB, che può essere salvata come rapporto post-ispezione. Il software di ispezione visiva PCB può essere utilizzato per verificare una varietà di fattori, come la presenza e la posizione corretta delle parti, nonché la loro polarità e saldatura.

Il software utilizza nove telecamere per acquisire immagini 3D del PCB. Il software AOI utilizza queste immagini per valutare le proprietà 3D della scheda e ti consente persino di confrontare un PCB live con un campione d'oro. È possibile determinare se un componente è difettoso confrontando le due immagini. Le immagini che vedi sono spesso troppo scure o troppo luminose, motivo per cui il software MVI è la scelta migliore per molti ingegneri.

Ispezione visiva PCB

Lo strumento PCB Visual Inspection ti aiuterà anche a rilevare errori che potrebbero non essere stati rilevati prima. Quando si valutano le caratteristiche elettriche di una scheda, è fondamentale determinare se i giunti di saldatura sono sufficientemente forti da sopportare il carico. La forza e la stabilità del giunto di saldatura possono creare o distruggere un dispositivo. Il software di ispezione visiva PCB è uno strumento essenziale per questo compito. Il software di ispezione può aiutarti a individuare i difetti in modo rapido e accurato.

2. Test in circuito (ICT)

Il test in-circuit è un tipo di test a scatola bianca in cui vengono utilizzate sonde elettriche per verificare la presenza di aperture e cortocircuiti su una scheda a circuito stampato popolata. Vengono controllate anche le grandezze di base come la resistenza e la capacità per determinare se il circuito è costruito correttamente. Poiché non ha componenti visibili e può essere eseguito in remoto, il test in-circuit è anche noto come test "white box".

Il test pin-bed è il primo metodo di test in-circuit. Questo test prevede l'inserimento di una serie di pin caricati a molla in un dispositivo in base al layout del PCB. I guasti sui PCB possono essere facilmente identificati e riparati o eliminati utilizzando questo metodo. Questo metodo è utile per verificare rapidamente la funzionalità di PCB di piccole dimensioni.

I test in-circuit non sono sempre affidabili come altri tipi di test. Nonostante i test rigorosi, i circuiti possono essere ancora difettosi, ma è difficile determinare la posizione esatta di un guasto utilizzando i test in-circuit. Alcuni produttori potrebbero non avere accesso a tutti i nodi sulla scheda. Inoltre, i punti di accesso per alcuni circuiti integrati possono essere schermati da componenti di grandi dimensioni. I test in circuito, nonostante i suoi limiti, possono essere una risorsa preziosa per i produttori.

Il test in-circuit è più affidabile, più facile da usare e più conveniente rispetto ad altri metodi di test. Il metodo è anche in grado di rilevare i difetti di fabbricazione. Il suo principale vantaggio è che è economico per cicli di produzione medi e alti. I test in circuito garantiscono anche un'adeguata copertura dei difetti di fabbricazione. Inoltre, può essere eseguito su scala molto più piccola senza compromettere l'affidabilità del prodotto.

3. Test della sonda volante (FPT)

Il processo per determinare se un componente funziona correttamente è chiamato test della sonda volante. Come suggerisce il nome, questo metodo prevede l'inserimento di sonde nella scheda. Le sonde misurano i valori dei componenti mentre si spostano da una posizione all'altra per determinare se sono installati correttamente. A differenza dei metodi di test ICT tradizionali, Flying Probe non richiede dispositivi di fissaggio.

In genere, viene utilizzato FPT schede prototipo e assemblaggio PCB a basso volume. È più comodo, conveniente e spesso più veloce dei metodi tradizionali per piccoli lotti con elevata copertura. A seconda della complessità della scheda, i risultati dei test sono solitamente disponibili entro poche ore. Questo metodo viene in genere eseguito su un computer offline utilizzando un'applicazione di generazione di programmi di test. Il tester a sonda volante richiede anche Gerber, BOMo file ECAD.

Il Masterboard definisce il punti di prova, formato dei componenti e debug del tester FTP. Una volta completata la scheda master, i componenti della scheda vengono posizionati all'interno del tester FTP. La sonda confronta il segnale con i dati di base per testare il funzionamento e il guasto di ciascun componente. Ciò aiuta il produttore a determinare se il PCB funziona correttamente. In caso contrario, il dispositivo dovrà essere riparato. Il tester FTP utilizza un processo brevettato chiamato volo di sondaggio.

La Flying Probe è un'opzione eccellente per la produzione di piccoli e medi volumi. A causa del basso costo dei test, non c'è bisogno di costosi infissi a letto di chiodi. Inoltre, la Flying Probe può essere utilizzata nel processo di prototipazione. Più preciso dell'ICT, il Flying Probe è in grado di rilevare il 99% dei difetti. Il costo dello sviluppo di un programma di test è paragonabile al costo dell'acquisto di un dispositivo.

4. Ispezione ottica automatizzata (AOI)

Nella produzione, un sistema di ispezione ottica automatizzato (AOI) può essere una risorsa preziosa. L'uso di apparecchiature di scansione della fotocamera è un metodo di test senza contatto in grado di rilevare difetti di qualità e guasti catastrofici. Questo è uno schema della procedura. Cominciamo dalle basi: qual è la definizione di ispezione ottica automatizzata? Quali applicazioni ha nella produzione? Quali sono i vantaggi e gli svantaggi?

La tecnologia alla base dei sistemi AOI è molto simile. Una o più telecamere si muovono nella direzione XY su un componente in ciascun sistema AOI. La fotocamera viene quindi posizionata con precisione in una posizione specifica e l'immagine risultante viene catturata. Le immagini vengono quindi elaborate da un software che utilizza sofisticati algoritmi di elaborazione delle immagini per rilevare i difetti in base a funzioni di ispezione predefinite. Sebbene non sia accurato come l'ispezione manuale, questo processo è utile per i produttori che hanno bisogno di ispezionare i prodotti in modo rapido e accurato.

L'AOI ha molti vantaggi. È veloce e senza contatto e può rilevare piccoli difetti sui componenti PCB. Oltre ad essere senza contatto, AOI può essere utilizzato prima e dopo la saldatura e sulla pasta saldante. L'ispezione manuale era l'unico modo per ispezionare i PCB, ma è cambiato. Con AOI, la produzione e il collaudo possono essere eseguiti in meno tempo e a un costo inferiore.

5. Ispezione a raggi X automatizzata (AXI)

L'ispezione a raggi X automatizzata è una tecnica di ispezione del prodotto che utilizza i raggi X. A differenza dell'ispezione ottica, i raggi X sono completamente invisibili, ma vengono utilizzati come sorgente per questi sistemi di ispezione automatizzati. Questi sistemi possono controllare in modo rapido e accurato i prodotti per i difetti. Le aziende possono facilmente migliorare le prestazioni aziendali utilizzando questi dispositivi e i consumatori possono beneficiare di risultati più accurati. Ecco alcuni dei vantaggi dell'ispezione a raggi X automatizzata.

I tubi a raggi X producono raggi X. Esistono due tipi di tubi a raggi X. Il tipo scelto dipende dalla risoluzione desiderata. Una risoluzione più alta significa che è più facile rilevare i dettagli complessi nei raggi X. Ad esempio, CSP e BGA richiedono una risoluzione di 2 mm. La fase di manipolazione del campione è una parte importante del processo di ispezione. Ciò consente all'operatore di esaminare il campione da una varietà di angolazioni, compresi gli angoli di inclinazione. I raggi X vengono quindi convertiti in una rappresentazione visiva da un rilevatore.

Un altro vantaggio dell'AOI è la capacità di scansionare i prodotti senza interrompere il processo di produzione. Grazie alla sua elevata flessibilità e facilità d'uso, il metodo AXI è ideale per produzione ad alto volume. L'interfaccia utente del servizio è amichevole e intuitiva e ci sono diversi modi per personalizzarla. La risoluzione e l'ingrandimento dell'immagine sono due parametri chiave nell'ispezione del volume. AXI può ispezionare anche i più piccoli prodotti e parti.

6. Test di burn-in

I test di invecchiamento possono essere eseguiti in due modi. Il primo prevede l'esecuzione dell'intero sistema, mentre il secondo coinvolge i singoli componenti. Lo scopo dell'invecchiamento è raccogliere dati sulle prestazioni e sulle condizioni di guasto per migliorare le procedure di test future. L'invecchiamento aiuta anche ad eliminare i componenti difettosi rilevando la temperatura alla quale si guastano. Per questi motivi, i test di invecchiamento sono una parte importante dello sviluppo e della valutazione del prodotto.

L'obiettivo principale dei test di invecchiamento è identificare i dispositivi soggetti a guasti prematuri prima di essere immessi sul mercato. In breve, questo test comporta il sottoporre i componenti a condizioni estreme di temperatura e tensione. Lo scopo dei test di invecchiamento è identificare i guasti dovuti a difetti di fabbricazione e quindi identificarli abbastanza presto per correggerli e dimostrare un funzionamento senza problemi. Il tempo trascorso in queste condizioni viene sommato al tempo totale necessario per la stagionatura.

Mentre l'invecchiamento può essere utile, può anche essere inefficace. Il processo può richiedere centinaia di ore di test continui e richiede una pianificazione approfondita. È fondamentale considerare tutti i potenziali vincoli, come tempo, attrezzature e manodopera. Inoltre, il processo di invecchiamento dovrebbe essere pianificato attentamente e dovrebbe essere integrato un buffer per qualsiasi potenziale rielaborazione. In genere ci vogliono più di 50 ore, ma dipende dal prodotto.

7. Test funzionali

Il test funzionale è una parte importante dello sviluppo del software. Sebbene i test unitari e non funzionali possano dimostrare che un'applicazione è operativa, l'obiettivo principale dei test funzionali è garantire che il programma soddisfi le aspettative degli utenti. Una funzionalità interrotta può causare il fallimento dell'intera applicazione. I test devono essere attentamente pianificati e devono coprire tutte le fasi del percorso dell'utente. Ciò richiede la collaborazione tra il prodotto e i team di test. Di seguito sono riportati alcuni suggerimenti per i test funzionali.

In primo luogo, il test funzionale simula il comportamento effettivo dell'utente. Ciò significa che il test non si basa su ipotesi sulla struttura del sistema, ma su simulazioni del comportamento effettivo del cliente. Un prodotto funzionalmente testato sarà privo di bug ed errori. La dimensione del progetto è l'aspetto più difficile del test funzionale. Pertanto, è fondamentale iniziare in modo piccolo e semplice, per poi passare a livelli di sofisticazione più complessi. Quindi, combinare varie condizioni di test per garantire che il software funzioni correttamente.

AUT (Automated Functional Testing) è uno strumento efficace per automatizzare i test funzionali. Gli strumenti di test automatizzati riducono il lavoro manuale, fanno risparmiare tempo e impediscono agli errori di scivolare attraverso le crepe. Questo tipo di test è anche molto utile quando si testano sistemi complessi. Gli strumenti di automazione come Selenium sono molto utili, ma è importante notare che non sono privi di difetti. Utilizzare strumenti di test non funzionali appropriati per garantire l'affidabilità dei test automatizzati.

Come proteggere il tuo PCB con design migliori?

Un approccio consiste nel proteggere i dati di progettazione. In precedenza, gli ingegneri dovevano filtrare da soli i dati di progettazione prima di poterli pubblicare, il che richiedeva molto tempo ed era soggetto a errori. Better Design ora utilizza le informazioni sequenziali sulle parti per proteggere i dati delle parti a cui solo il personale tecnico può accedere all'origine. Solo il proprietario sa da dove provengono i dati e può copiarli.

La schermatura EMI è un altro modo per proteggere il PCB. Gli schermi EMI sono una parte importante del PCB. Proteggono i componenti dalle interferenze elettromagnetiche causate dalle radiazioni vaganti di altri componenti PCB. Questi schermi dovrebbero circondare la scheda e i singoli componenti. A seconda dell'applicazione, possono essere realizzati in metallo, ceramica o altri materiali.

Un design migliore includerà linee parallele per nascondere la visibilità della sonda. Le linee parallele riducono il rumore nell'elettronica Alimentazione elettrica mentre aumenta l'espansione dinamica. La scheda PCB con il sensore è protetta da un alloggiamento rigido. La custodia protegge il dispositivo fungendo da schermo. Per fissare il PCB è necessario utilizzare un adesivo per la soppressione del segnale. questo adesivo impedisce a tutti i segnali di raggiungere il PCB. questi scudi aiuteranno anche il reverse engineer a capire il Assemblaggio PCB.

Test di burn-in

L'umidità è un'altra delle principali cause di corrosione e danni ai PCB. Anche tracce di umidità possono causare problemi che vanno dalla distorsione della forma d'onda al fallimento completo. L'umidità può anche influenzare la scheda durante la produzione e l'installazione. Un modo per proteggere i PCB con un design migliore è utilizzare i rivestimenti per PCB. Tuttavia, ricorda che la protezione dall'umidità richiede un'adeguata barriera contro l'umidità.