La prueba eficiente de PCBA (conjunto de placa de circuito impreso) es un paso crucial para mejorar la calidad de los productos electrónicos. La base de una prueba eficaz radica en seleccionar las herramientas y los equipos de prueba más adecuados. El mercado ofrece una variedad de dispositivos de prueba, desde la inspección de instrumentos básicos hasta sistemas de prueba funcionales complejos, con diferentes diferencias en funcionalidad y costo. Elegir el mejor equipo requiere una consideración exhaustiva de múltiples factores, que a menudo están relacionados con las características de la PCBA bajo prueba y el modelo de producción de la fabricación de la PCBA. Este artículo analizará los principales factores que influyen en la selección de equipos de prueba de PCBA, presentará herramientas y escenarios de prueba aplicables y brindará recomendaciones estratégicas para la selección e implementación para ayudar a construir un sistema de herramientas de prueba efectivo y confiable.

La selección del equipo más adecuado para PCBA requiere una evaluación en profundidad de los siguientes factores clave:

Característica de PCBA:

Complejidad: La cantidad de capas, la densidad de componentes, el uso de componentes con juntas de soldadura ocultas (como BGA o QFN), circuitos analógicos, digitales o de señal mixta y la presencia de circuitos de alta frecuencia o alta velocidad determinan los métodos de prueba requeridos y la precisión y funcionalidad del equipo.

Tipo: Tableros rígidos, tableros flexibles o tableros rígido-flexibles; los tableros flexibles requieren métodos de prueba y soporte especiales.

Producción a escala y volumen: Este es uno de los principales factores que influyen en la selección de equipos. Producción en masa rápida, equipos altamente automatizados con ciclos de prueba cortos (por ejemplo, TIC automatizada o FCT de alta velocidad). La validación de lotes pequeños o prototipos prioriza la flexibilidad y una menor inversión inicial (por ejemplo, pruebas de sonda voladora).

Requisitos de la prueba de cobertura: ¿Qué tipos de defectos deben detectarse? ¿Es necesario centrarse únicamente en los defectos de fabricación (por ejemplo, cortocircuitos, aperturas, componentes incorrectos o faltantes) o no es necesario verificar el rendimiento funcional, definir la precisión o las posibles relaciones en condiciones específicas? Una mayor cobertura de pruebas generalmente requiere equipos más complejos y costosos.

Presupuesto: El costo de compra, el costo de mantenimiento y el costo de desarrollo de accesorios/programas de diferentes equipos de prueba varían significativamente. Es fundamental seleccionar una combinación de equipos que le permita cubrir los requerimientos básicos dentro de su presupuesto.

Eficiencia y velocidad de las pruebas: La velocidad del proceso de pruebas impacta directamente en el ciclo de producción final. ¿Puede el equipo seleccionado realizar las pruebas esperadas?

Capacidad técnica y mantenimiento: La operación y el mantenimiento de equipos de prueba complejos requieren personal calificado. También debe considerarse la estabilidad del equipo y los futuros administradores del servicio del equipo.

Integrar los procesos de fabricación de PCBA: ¿Es posible integrar completamente las pruebas de equipos en la configuración de la línea de montaje y fabricación de PCBA existente? ¿Se requiere sistema de carga adicional y sistemas de carga adicionales?

Comprensión de las herramientas de prueba de PCBA y sus escenarios de ayuda aplicables en la selección de objetivos:

Inspección de pasta de soldadura (SPI): se utiliza después de la impresión de pasta de soldadura y antes de colocar el componente. Inspecciona el volumen, la altura, el área y la posición de la pasta de soldadura. Es un primer paso fundamental en la liquidación temprana de defectos y es una parte vital de todas las líneas de fabricación de PCBA que utilizan tecnología SMT.

Inspección óptica automatizada (AOI): se utiliza después de la colocación de componentes o la soldadura por reflujo. Verifica la presencia de componentes, la polarización, la posición, el patrón y la ocurrencia de equilibrios (por ejemplo, cantidad de equilibrio, puentes o juntas frías) utilizando sistemas de visión basados ​​en cámaras. AOI es rápido y está disponible para producción en masa, capaz de detectar los defectos de fabricación de PCBA más visibles.

Inspección automatizada por rayos X (AXI): se utiliza después de la soldadura por reflujo. Detecta equilibrios de uniones ocultos que AOI no puede inspeccionar, como aquellos debajo de BGA, QFN o cubiertas de protección. Para PCBA complejos de alta densidad que utilizan estos paquetes, AXI es una herramienta de inspección indispensable y un componente crítico del control de calidad de la fabricación de PCBA moderna.

Prueba en circuito (ICT): se utiliza después de la soldadura por reflujo. Mide parámetros eléctricos (por ejemplo, cortocircuitos, aperturas, resistencia, capacitancia, diodos y transistores) y prueba el rendimiento de software simple mediante pruebas en PCBA. ICT es una cobertura rápida y sencilla para defectos de fabricación (por ejemplo, cortocircuitos, aperturas, componentes incorrectos o defectuosos). Es más útil para PCBA con suficientes puntos de prueba y producción de gran volumen.

Probador de sonda voladora: se utiliza después de la soldadura por reflujo. Similar a las TIC, funciona con pruebas eléctricas pero utilizan modelos móviles en lugar de accesorios personalizados. Ofrece una gran flexibilidad y se puede utilizar para validación de prototipos, tamaños de producción pequeños o PCBA con prueba de límite de puntos. Sin embargo, es más ligero que las TIC.

Prueba funcional (FCT): se utiliza después de las pruebas de TIC u otras pruebas. Simula el entorno PCBA en el producto final para verificar la funcionalidad y los parámetros de rendimiento. Dependiendo de la complejidad del PCBA, FCT puede escalar desde una simple ejecución de prueba hasta sistemas automatizados que integran múltiples instrumentos (por ejemplo, demanda de energía, cargas, señal de fuente y medición de control).

Equipos de pruebas ambientales: Incluye cámaras de temperatura, cámaras de humedad, mesas de vibración y probadores de impacto. Estas pruebas se utilizan para pruebas de estrés ambiental (por ejemplo, ESS, HASS) para exponer defectos latentes y condiciones de validez. Se utilizan normalmente para muestras de validación o PCBA de producción de alta confiabilidad.

Seleccionar el próximo mejor equipo de prueba de PCBA es un proceso de fabricación que requiere equilibrar varios factores. A continuación se presentan recomendaciones estratégicas:

Definir los requisitos y objetivos de las pruebas: describa claramente los tipos de productos, las funciones clave, la cobertura de pruebas esperada y los rendimientos. Esta es la base para la selección de equipos.

Evalúe integralmente las características de PCBA y el volumen de producción: analice las características de diseño (por ejemplo, complejidad, tipos de componentes, juntas de soldadura ocultas) y los tamaños de lotes de producción esperados. Por ejemplo, las PCBA SMT de alta densidad con muchos BGA aún requieren AXI, aunque se benefician de una alta producción de TIC y un AOI de alta velocidad. Depende del diseño del producto y de los requisitos de fabricación de PCBA.

Cobertura de pruebas de equilibrio rentable: a menudo es necesaria una combinación de métodos de prueba para formar una estrategia complementaria. Por ejemplo, "AOI + FCT" sigue muchos dispositivos electrónicos, mientras que "SPI + ICT + FCT" es una configuración estándar para los fabricantes de dispositivos electrónicos tradicionales. Los productos de alta confiabilidad pueden requerir pruebas AXI y ambientales. Evaluar la relación coste-efectividad de diferentes combinaciones.

Tenga en cuenta la programabilidad y la versatilidad: si la línea de productos es diversa o los diseños se iteran rápidamente, elija equipos que sean fáciles de programar y configurar, y compatibles con múltiples diseños de PCBA (por ejemplo, probador de sondas o sistemas modulares). Esta reducción en los costos de inversión a largo plazo.

Comunicarse con los proveedores de fabricación de PCBA: si subcontrata la producción, comprenda las capacidades de prueba existentes del proveedor. Las configuraciones de sus equipos y las recomendaciones DFM/DFT influirán en sus elecciones. Alinearse con las capacidades del proveedor o aprovechar sus servicios de pruebas puede agilizar el proceso.

Características prioritarias del software y análisis de datos: Los equipos de prueba modernos no son solo hardware; Sus capacidades de software (por ejemplo, eficiencia en pruebas de programas, diagnóstico de fallas, análisis estadístico e integración MES) también son importantes. Análisis sólido de datos e identificación de cuellos de botella en la fabricación de PCBA e impulso de la mejora continua.

Evaluar el soporte y la capacitación de los proveedores: el buen funcionamiento de los equipos de prueba depende del soporte, el mantenimiento y la capacitación del personal.

La selección de las siguientes herramientas y equipos de prueba de PCBA es un paso fundamental para construir un sistema de control de calidad eficaz. Este proceso de creación de PCBA debe equilibrar varios factores, incluidas las características de PCBA (de sus requisitos de fabricación de PCBA), la producción en volumen, las pruebas de cobertura, los costos y la eficiencia. Normalmente, se requiere una combinación de métodos de prueba (por ejemplo, inspección óptima, prueba electrónica, prueba funcional) para lograr la mejor escala. La estrategia más importante es aclarar los requisitos, comprender en general las fortalezas y limitaciones de los distintos equipos y trabajar en estrecha colaboración con los proveedores de fabricación de PCBA. A través de una selección e inversión científica y racional, las empresas pueden establecer un sistema de pruebas de alta eficiencia alineado con sus capacidades de fabricación de PCBA, lo que les permite aumentar la calidad de la producción y mejorar la competitividad del mercado.