PCB-test - De ultieme FAQ-gids in 2022

Inleiding:

Als u van plan bent om uw eigen boards te bouwen, moet u een uitgebreide PCB-testgids hebben. Je leert hoe je PCB-testen uitvoert en welke vragen je jezelf moet stellen voordat je de uitgebreide en gebruiksvriendelijke aanpak gaat gebruiken. Er is geen betere manier om te beginnen dan deze gids te lezen. PCB-testen zijn een belangrijk onderdeel van elk elektronisch productontwerp en elke storing kan leiden tot duizenden dollars aan verloren inkomsten.

Verouderingstesten zijn een rigoureus type PCB-test die vroege storingen identificeert en de belastingscapaciteit van het bord bepaalt. Hoewel verouderingstesten schadelijk kunnen zijn voor elektronische componenten, kunnen ze u op de lange termijn helpen tijd en geld te besparen. In tegenstelling tot functionele tests, duwt verouderingstesten gedurende 48 tot 168 uur continu stroom door het bord. Als een bord na deze tijd defect blijkt te zijn, moet het opnieuw worden bewerkt of worden teruggestuurd naar de fabrikant.

Bij het ontwerpen van een printplaat is het belangrijk om rekening te houden met de dikte en het ontwerp. Voor standaard 12-laags printplaten wordt 1.6 mm FR-4 gebruikt . Deze en andere vragen worden beantwoord in de uiteindelijke FAQ-handleiding. De dikte van de printplaat kan de prestaties beïnvloeden. Houd bovendien rekening met de signaalintegriteit bij het ontwerpen van uw printplaat. Voer vóór de assemblage een signaalintegriteitstest uit om er zeker van te zijn dat uw ontwerp aan uw verwachtingen voldoet.

PCB's werden op grote schaal gebruikt voor voorschakelapparaten voor fluorescentielampen voordat ze in 1979 werden verboden. Dit is een punt van zorg als de ballast lekt, en als dit gebeurt, zal de ballast die de PCB bevat als gevaarlijk afval worden weggegooid. Maar maak je geen zorgen, de ultieme FAQ-gids beantwoordt al je PCB-testen en andere PCB-gerelateerde vragen. De uitgebreide dekking van PCB-regelgeving in de gids is essentieel voor iedereen die geïnteresseerd is in het gebruik van PCB-testen.

Wat is PCB-test?

Wat is PCB-testen precies? Je vraagt ​​je misschien af ​​wat het is, en je bent misschien in de war over wat je moet doen. Hier zijn enkele dingen waar u op moet letten. Bij verouderingstests wordt bijvoorbeeld gedurende 48 tot 168 uur maximaal vermogen aan een elektronisch apparaat gegeven. Omdat het niet bepaalt of de PCB klaar is voor inzet, wordt dit type testen zuigelingensterfte genoemd. Het is ook niet geschikt voor elk project, maar het kan u helpen een potentieel gênante of gevaarlijke productrelease te voorkomen. Verouderingstesten helpen ook om vroegtijdig falen te elimineren, wat de levensduur van een product of bord kan verkorten.

Waarom heb ik PCB-testen nodig? Omdat PCB's een belangrijk onderdeel van de elektronica zijn, kunnen defecte PCB's de productiviteit verminderen en zelfs brand veroorzaken. De beste manier om deze problemen te voorkomen, is door PCB-tests uit te voeren voorafgaand aan de productie. Dit helpt fouten te voorkomen die de productfunctionaliteit in gevaar kunnen brengen en zorgt voor een eindproduct zonder defecten. Als gevolg hiervan verlaagt het de productie- en onderhoudskosten en zorgt het ook voor klanttevredenheid met de productkwaliteit.

PCB Flying Probe-testen

AOI is de meest elementaire PCB-test en is meestal de eerste stap. Het controleert of het bord overeenkomt met het schema. Mechanische fouten daarentegen kunnen niet visueel worden gedetecteerd en moeten met een microscoop worden gedetecteerd. PCB-testen zijn vereist voor alle PCB's, maar zijn duur en kosten tienduizenden dollars per bord. Gelukkig biedt Absolute Electronics betrouwbare printplaten uit betrouwbare bronnen.

Hoe voer je een PCB-test uit?

Waarom is een PCB-test nodig?

Er zijn veel antwoorden op deze vraag. PCB's zijn bijvoorbeeld een belangrijk onderdeel van elektronische apparatuur. Ze zijn echter duur en tijdrovend om te produceren, en u weet vaak niet waarom u PCB-testen nodig heeft. Om deze vraag te beantwoorden, moet u eerst de voordelen van PCB-testen begrijpen. Hier zijn enkele voorbeelden.

PCB-testen zijn noodzakelijk om er zeker van te zijn dat uw product volledig functioneel is. Er zijn twee soorten PCB-testen: in-circuit testen en flying probe testen. Bij in-circuit testen worden de elektrische eigenschappen van elektronische componenten vergeleken met de specificaties van een standaard printplaat. Hiervoor worden speciale testopstellingen gebruikt die eruitzien als printplaten, waardoor u de printplaat vóór de opstart kunt bekijken.

Wanneer u in-circuit testen gebruikt, injecteert u spanning in het circuit, waardoor u een diagnose krijgt van probleemgebieden op het bord. Met deze methode kunt u problemen detecteren voordat ze de hele assembly beïnvloeden. Het nadeel van in-circuit testen is dat het duur is en tienduizenden dollars kost. Bovendien is het niet altijd mogelijk om een ​​PCB te verkrijgen die alle vereiste tests heeft doorstaan.

AOI-testmachine

De verouderingstest, die veel wordt gebruikt in het leger, is een veel intensievere PCB-test. Het bepaalt het draagvermogen van een plank en beslist of het de belasting kan weerstaan. Het is echter geen goede keuze voor medische of militaire toepassingen, en het kan leiden tot de voortijdige dood van je board. Het kan ook een impact hebben op de manier waarop het apparaat werkt. Het is van cruciaal belang om het bord te testen voordat het aan het publiek wordt vrijgegeven.

7 meest populaire PCB-testmethoden tijdens PCB-productie en -assemblage

Bij de productie en assemblage van printplaten worden de zeven meest voorkomende testmethoden gebruikt. Elk van deze methoden heeft specifieke voor- en nadelen. Afhankelijk van het type printplaat kunnen deze methoden worden toegepast. De bare board-test controleert de continuïteit nadat de printplaat is geproduceerd, terwijl de netlist-/functionele test kortsluitingen controleert vóór de fabricage van de printplaat. Een veelgebruikte handmatige testmethode is visuele inspectie. Automatische optische inspectie (AOI) is een ander type inspectie waarbij een vision-systeem een ​​printplaat vastlegt en vergelijkt met een set ontwerpvoorschriften. TDR-impedantietesten garanderen een goede signaaloverdracht en kunnen helpen bij het voorkomen van prestatie- en betrouwbaarheidsproblemen. Militaire PCB-inspectiegroep A (A) behandelt ook visuele normen, chemische bestendigheid en fysieke veranderingen.

AOI-testruimte

Veelgebruikte methoden zijn stresstests en functionele tests. Deze tests worden uitgevoerd om gebreken te elimineren en de kwaliteit van een product te waarborgen. De eerste drie testmethoden zijn ongebruikelijk, terwijl de laatste de meest voorkomende is. Stresstests worden meestal uitgevoerd op nieuw uitgebrachte producten. Deze tests worden gebruikt om de veiligheid van componenten te waarborgen voordat ze naar klanten worden verzonden. Deze gids geeft u een basiskennis van het proces als u zich afvraagt ​​welke PCB-testmethode het beste is voor uw pc.

De meest voorkomende PCB-testmethode is geautomatiseerde optische inspectie (AOI). Het maakt gebruik van twee of drie camera's met hoge resolutie om beelden van verschillende componenten op de PCB vast te leggen. Het kan mogelijke defecten vroeg in het proces detecteren en een aanzienlijke hoeveelheid geld besparen in vergelijking met het repareren van een bord dat na de laatste test defect raakt. Om ervoor te zorgen dat hun PCB's foutloos zijn, gebruiken sommige PCB-fabrikanten deze methode meerdere keren tijdens het fabricage- en assemblageproces.

1. PCB visuele inspectie

De softwaretool PCB Visual Inspection (PVC) helpt bij het detecteren van defecten op printplaten. De inspectie wordt uitgevoerd door een digitale microscoop op het PCB-inspectiepunt te richten en vervolgens de hoogte en hoek van de camera aan te passen. Daarna genereert de software een live-beeld van het PCB-gebied, dat kan worden opgeslagen als een post-inspectierapport. De PCB vision-inspectiesoftware kan worden gebruikt om verschillende factoren te controleren, zoals of onderdelen aanwezig zijn en op de juiste positie, evenals hun polariteit en solderen.

De software maakt gebruik van negen camera's om 3D-beelden van de printplaat vast te leggen. De AOI-software gebruikt deze afbeeldingen om de 3D-eigenschappen van het bord te evalueren en laat je zelfs een levende PCB vergelijken met een gouden monster. U kunt bepalen of een onderdeel defect is door de twee afbeeldingen te vergelijken. De beelden die je ziet zijn vaak te donker of te licht, daarom is MVI-software voor veel technici de beste keuze.

PCB visuele inspectie

De PCB Visual Inspection-tool helpt u ook om fouten op te sporen die eerder onopgemerkt waren gebleven. Bij het evalueren van de elektrische eigenschappen van een bord, is het van cruciaal belang om te bepalen of de soldeerverbindingen sterk genoeg zijn om de belasting te weerstaan. De sterkte en stabiliteit van de soldeerverbinding kunnen een apparaat maken of breken. PCB vision-inspectiesoftware is een essentieel hulpmiddel voor deze taak. Inspectiesoftware kan u helpen defecten snel en nauwkeurig op te sporen.

2. In-Circuit-testen (ICT)

In-circuit testen is een soort white-box-test waarbij elektrische sondes worden gebruikt om te controleren op openingen en kortsluitingen op een bevolkte printplaat. Basisgrootheden zoals weerstand en capaciteit worden ook gecontroleerd om te bepalen of het circuit correct is gebouwd. Omdat het geen zichtbare componenten heeft en op afstand kan worden uitgevoerd, wordt in-circuit testen ook wel 'white-box'-testen genoemd.

Pin-bed testen is de eerste in-circuit testmethode. Deze test omvat het plaatsen van een set veerbelaste pinnen in een armatuur op basis van de PCB-lay-out. Met deze methode kunnen defecten aan printplaten eenvoudig worden opgespoord en gerepareerd of verwijderd. Deze methode is handig om snel de functionaliteit van kleine PCB's te controleren.

In-circuit testen is niet altijd even betrouwbaar als andere soorten testen. Ondanks rigoureuze tests kunnen circuits nog steeds defect zijn, maar het is moeilijk om de exacte locatie van een fout te bepalen met behulp van in-circuit testen. Sommige fabrikanten hebben mogelijk geen toegang tot alle knooppunten op het bord. Bovendien kunnen toegangspunten voor sommige IC's worden afgeschermd door grote componenten. In-circuit testen kan, ondanks de beperkingen, een waardevolle aanwinst zijn voor fabrikanten.

In-circuit testen is betrouwbaarder, gebruiksvriendelijker en kosteneffectiever dan andere testmethoden. De methode is ook in staat om fabricagefouten op te sporen. Het belangrijkste voordeel is dat het economisch is voor middelgrote en grote productieruns. In-circuit testen zorgt ook voor een adequate dekking van fabricagefouten. Bovendien kan het op veel kleinere schaal zonder de betrouwbaarheid van het product aan te tasten.

3. Vliegende sondetesten (FPT)

Het proces om te bepalen of een onderdeel goed functioneert, wordt flying probe-testen genoemd. Zoals de naam al aangeeft, omvat deze methode het inbrengen van sondes in het bord. De sondes meten de waarden van de componenten terwijl ze van de ene naar de andere positie bewegen om te bepalen of ze correct zijn geïnstalleerd. In tegenstelling tot traditionele ICT-testmethoden, heeft Flying Probe geen bevestiging nodig.

FPT wordt doorgaans gebruikt voor prototypeprintplaten en PCB-assemblage in kleine series . Het is handiger, kosteneffectiever en vaak sneller dan traditionele methoden voor kleine batches met een hoge dekkingsgraad. Afhankelijk van de complexiteit van de printplaat zijn de testresultaten meestal binnen enkele uren beschikbaar. Deze methode wordt doorgaans uitgevoerd op een offline computer met behulp van een testprogrammagenerator. De flying probe tester vereist ook Gerber-, BOM- of ECAD-bestanden.

Het masterboard definieert de testpunten , de componentindeling en de debug-instellingen van de FTP-tester. Zodra het masterboard klaar is, worden de printplaatcomponenten in de FTP-tester geplaatst. De probe vergelijkt het signaal met de basislijngegevens om de werking en eventuele defecten van elke component te testen. Dit helpt de fabrikant te bepalen of de printplaat correct functioneert. Zo niet, dan moet het apparaat gerepareerd worden. De FTP-tester maakt gebruik van een gepatenteerd proces genaamd probing flight.

De Flying Probe is een uitstekende optie voor kleine tot middelgrote productievolumes. Vanwege de lage testkosten zijn er geen dure spijkers met spijkers nodig. Daarnaast kan de Flying Probe worden gebruikt in het prototypingproces. Nauwkeuriger dan ICT kan de Flying Probe 99% van de defecten detecteren. De kosten voor het ontwikkelen van een testprogramma zijn vergelijkbaar met de aanschafkosten van een armatuur.

4. Geautomatiseerde optische inspectie (AOI)

In de productie kan een geautomatiseerd optisch inspectiesysteem (AOI) een waardevolle aanwinst zijn. Het gebruik van camerascanapparatuur is een contactloze testmethode waarmee kwaliteitsgebreken en catastrofale storingen kunnen worden opgespoord. Dit is een schets van de procedure. Laten we beginnen met de basis: wat is de definitie van geautomatiseerde optische inspectie? Welke toepassingen heeft het in de productie? Wat zijn de voor- en nadelen?

De onderliggende technologie van AOI-systemen lijkt erg op elkaar. Een of meer camera's bewegen in de XY-richting op één component in elk AOI-systeem. De camera wordt vervolgens precies op een specifieke locatie gepositioneerd en het resulterende beeld wordt vastgelegd. De beelden worden vervolgens verwerkt door software die geavanceerde beeldverwerkingsalgoritmen gebruikt om defecten te detecteren op basis van vooraf gedefinieerde inspectiefuncties. Hoewel niet zo nauwkeurig als handmatige inspectie, is dit proces nuttig voor fabrikanten die producten snel en nauwkeurig moeten inspecteren.

AOI heeft veel voordelen. Het is snel en contactloos en kan kleine defecten op PCB-componenten detecteren. Behalve dat het contactloos is, kan AOI zowel voor en na het solderen als op soldeerpasta worden gebruikt. Vroeger was handmatige inspectie de enige manier om PCB's te inspecteren, maar dat is veranderd. Met AOI kunnen productie en testen in minder tijd en tegen lagere kosten worden gedaan.

5. Geautomatiseerde röntgeninspectie (AXI)

Geautomatiseerde röntgeninspectie is een productinspectietechniek waarbij gebruik wordt gemaakt van röntgenstralen. In tegenstelling tot optische inspectie, zijn röntgenstralen volledig onzichtbaar, maar ze worden gebruikt als bron voor deze geautomatiseerde inspectiesystemen. Deze systemen kunnen producten snel en nauwkeurig controleren op defecten. Bedrijven kunnen eenvoudig hun bedrijfsprestaties verbeteren door deze apparaten te gebruiken, en consumenten kunnen profiteren van nauwkeurigere resultaten. Hier zijn enkele voordelen van geautomatiseerde röntgeninspectie.

Röntgenbuizen produceren röntgenstralen. Er zijn twee soorten röntgenbuizen. Het type dat u kiest, hangt af van de gewenste resolutie. Een hogere resolutie betekent dat het gemakkelijker is om de complexe details in de röntgenstralen te detecteren. CSP en BGA vereisen bijvoorbeeld een resolutie van 2 mm. De monstermanipulatie is een belangrijk onderdeel van het inspectieproces. Hierdoor kan de operator het monster vanuit verschillende hoeken bekijken, inclusief kantelhoeken. De röntgenstralen worden vervolgens door een detector omgezet in een visuele weergave.

Een ander voordeel van AOI is de mogelijkheid om producten te scannen zonder het productieproces te onderbreken. Dankzij de hoge flexibiliteit en het gebruiksgemak is de AXI-methode ideaal voor grootschalige productie . De gebruikersinterface van de dienst is gebruiksvriendelijk en intuïtief, en biedt diverse aanpassingsmogelijkheden. Beeldresolutie en vergroting zijn twee belangrijke parameters bij volume-inspectie. AXI kan zelfs de kleinste producten en onderdelen inspecteren.

6. Inbrandtesten

Verouderingstesten kunnen op twee manieren worden uitgevoerd. De eerste omvat het runnen van het hele systeem, terwijl de tweede betrekking heeft op afzonderlijke componenten. Het doel van veroudering is om gegevens te verzamelen over prestatie- en storingsomstandigheden om toekomstige testprocedures te verbeteren. Veroudering helpt ook om defecte componenten te elimineren door de temperatuur te detecteren waarbij ze defect raken. Om deze redenen is verouderingstesten een belangrijk onderdeel van productontwikkeling en evaluatie.

Het primaire doel van verouderingstesten is het identificeren van apparaten die vatbaar zijn voor voortijdig falen voordat ze op de markt worden gebracht. Kort gezegd houdt deze test in dat componenten worden blootgesteld aan extreme temperatuur- en spanningsomstandigheden. Het doel van verouderingstesten is om fouten als gevolg van fabricagefouten te identificeren en deze vervolgens vroeg genoeg te identificeren om ze te corrigeren en een probleemloze werking aan te tonen. De tijd die onder deze omstandigheden wordt doorgebracht, wordt opgeteld bij de totale tijd die nodig is voor veroudering.

Hoewel veroudering gunstig kan zijn, kan het ook ineffectief zijn. Het proces kan honderden uren continu testen vergen en vereist een uitgebreide planning. Het is van cruciaal belang om rekening te houden met alle mogelijke beperkingen, zoals tijd, apparatuur en arbeid. Bovendien moet het verouderingsproces zorgvuldig worden gepland en moet er een buffer worden ingebouwd voor eventuele nabewerking. Het duurt meestal meer dan 50 uur, maar het hangt af van het product.

7. Functioneel testen

Functioneel testen is een belangrijk onderdeel van softwareontwikkeling. Hoewel unit- en niet-functionele testen kunnen aantonen dat een applicatie operationeel is, is het primaire doel van functioneel testen ervoor te zorgen dat het programma voldoet aan de verwachtingen van de gebruiker. Gebroken functionaliteit kan ervoor zorgen dat de hele applicatie faalt. Testen moeten zorgvuldig worden gepland en moeten alle fasen van de gebruikersreis omvatten. Dit vereist samenwerking tussen de product- en testteams. Hieronder volgen enkele functionele testtips.

Ten eerste simuleert functioneel testen het daadwerkelijke gebruikersgedrag. Dit betekent dat testen niet gebaseerd is op aannames over de structuur van het systeem, maar op simulaties van daadwerkelijk klantgedrag. Een functioneel getest product zal vrij zijn van bugs en fouten. De omvang van het project is het moeilijkste aspect van functioneel testen. Daarom is het van cruciaal belang om klein en eenvoudig te beginnen en vervolgens door te groeien naar meer complexe niveaus van verfijning. Combineer vervolgens verschillende testomstandigheden om er zeker van te zijn dat de software goed werkt.

AUT (Automated Functional Testing) is een effectief hulpmiddel voor het automatiseren van functioneel testen. Geautomatiseerde testtools verminderen handmatig werk, besparen tijd en voorkomen dat fouten tussen de oren glippen. Dit type testen is ook erg handig bij het testen van complexe systemen. Automatiseringstools zoals Selenium zijn erg handig, maar het is belangrijk op te merken dat ze niet zonder gebreken zijn. Gebruik geschikte niet-functionele testtools om de betrouwbaarheid van geautomatiseerde tests te waarborgen.

Hoe u uw PCB kunt beschermen met betere ontwerpen?

Een benadering is het beschermen van de ontwerpgegevens. Voorheen moesten ingenieurs zelf ontwerpgegevens filteren voordat ze konden publiceren, wat tijdrovend en foutgevoelig was. Een beter ontwerp maakt nu gebruik van sequentiële onderdeelinformatie om onderdeelgegevens te beschermen die alleen toegankelijk zijn voor het technische personeel bij de bron. Alleen de eigenaar weet waar de gegevens vandaan komen en kan deze kopiëren.

EMI-afscherming is een andere manier om de printplaat te beschermen. EMI-schilden zijn een belangrijk onderdeel van de printplaat. Ze beschermen componenten tegen de elektromagnetische interferentie die wordt veroorzaakt door strooistraling van andere PCB-componenten. Deze schilden moeten het bord en de afzonderlijke componenten omringen. Afhankelijk van de toepassing kunnen ze gemaakt zijn van metaal, keramiek of andere materialen.

Een beter ontwerp omvat parallelle lijnen om de zichtbaarheid van de sensor te verbergen. Parallelle lijnen verminderen ruis in de elektronische voeding en vergroten tegelijkertijd het dynamisch bereik. De printplaat met de sensor wordt beschermd door een stevige behuizing. Deze behuizing beschermt het apparaat door als afscherming te fungeren. Er moet een signaalonderdrukkende lijm worden gebruikt om de printplaat te bevestigen. Deze lijm voorkomt dat signalen de printplaat bereiken. Deze afschermingen helpen de reverse engineer ook bij het begrijpen van de printplaatassemblage.

Inbrandtesten

Vocht is een andere belangrijke oorzaak van PCB-corrosie en -beschadiging. Zelfs sporen van vocht kunnen problemen veroorzaken, variërend van golfvormvervorming tot volledig falen. Vocht kan ook het bord aantasten tijdens productie en installatie. Een manier om PCB's met een beter ontwerp te beschermen, is door PCB-coatings te gebruiken. Houd er echter rekening mee dat vochtbescherming een goede vochtbarrière vereist.