L'esecuzione efficiente dei test PCBA (Printed Circuit Board Assembly) è un passaggio fondamentale per migliorare la qualità dei prodotti elettronici. Il fondamento per test efficaci risiede nella scelta degli strumenti e delle attrezzature di prova più adatti. Il mercato offre una varietà di dispositivi di prova, dall'ispezione di strumenti di base ai sistemi di test funzionali più complessi, con diverse differenze in termini di funzionalità e costi. La scelta dell'attrezzatura migliore richiede una valutazione approfondita di molteplici fattori, spesso correlati alle caratteristiche del PCBA in prova e al modello di produzione del PCBA stesso. Questo articolo analizzerà i principali fattori che influenzano la selezione delle apparecchiature di collaudo PCBA, presenterà strumenti e scenari di collaudo applicabili e fornirà raccomandazioni strategiche per la selezione e l'implementazione, per aiutare a creare un sistema di strumenti di collaudo efficace e affidabile.

La selezione dell'attrezzatura più adatta per il PCBA richiede una valutazione approfondita dei seguenti fattori chiave:

Caratteristica PCBA:

Complessità: il numero di strati, la densità dei componenti, l'uso di componenti con giunti di saldatura nascosti (come BGA o QFN), circuiti analogici, digitali o a segnale misto e la presenza di circuiti ad alta frequenza o ad alta velocità determinano i metodi di prova richiesti, nonché la precisione e la funzionalità dell'apparecchiatura.

Tipologia: Pannelli rigidi, pannelli flessibili o pannelli rigido-flessibili: i pannelli flessibili richiedono metodi di supporto e di collaudo speciali.

Produzione su larga scala e in grandi volumi: questo è uno dei principali fattori che influenzano la scelta delle attrezzature. Produzione di massa rapida, apparecchiature altamente automatizzate con cicli di prova brevi (ad esempio, ICT automatizzata o FCT ad alta velocità). La convalida di piccoli lotti o prototipi privilegia la flessibilità e riduce gli investimenti iniziali (ad esempio, test con sonda mobile).

Requisiti del test di copertura: quali tipi di difetti devono essere rilevati? È necessario concentrarsi solo sui difetti di fabbricazione (ad esempio cortocircuiti, aperture, componenti errati o mancanti) oppure non è necessario verificare le prestazioni funzionali, definire l'accuratezza o le possibili relazioni in condizioni specifiche? Una maggiore copertura di test richiede in genere attrezzature più complesse e costose.

Budget: il costo di acquisto, il costo di manutenzione e il costo di sviluppo di impianti/programmi di diverse apparecchiature di prova variano in modo significativo. È essenziale selezionare una combinazione di attrezzature che consenta di soddisfare i requisiti di base nel rispetto del proprio budget.

Efficienza e velocità dei test: la velocità del processo di test ha un impatto diretto sul ciclo di produzione finale. L'attrezzatura selezionata è in grado di eseguire i test previsti?

Capacità tecnica e manutenzione: l'utilizzo e la manutenzione di apparecchiature di prova complesse richiedono personale qualificato. Bisogna considerare anche la stabilità delle apparecchiature e i futuri responsabili della manutenzione delle stesse.

Integrare i processi di produzione dei PCBA: i test delle apparecchiature possono essere completamente integrati nella configurazione esistente della linea di produzione e assemblaggio dei PCBA? Sono richiesti sistemi di carico aggiuntivi e sistemi di carico aggiuntivi?

Comprendere gli strumenti di test PCBA e i loro scenari di supporto applicabili nella selezione del target:

Ispezione della pasta saldante (SPI): utilizzata dopo la stampa della pasta saldante e prima del posizionamento dei componenti. Ispeziona il volume, l'altezza, l'area e la posizione della pasta saldante. Si tratta di un primo passo fondamentale per eliminare precocemente i difetti ed è una parte essenziale di tutte le linee di produzione PCBA che utilizzano la tecnologia SMT.

Ispezione ottica automatizzata (AOI): utilizzata dopo il posizionamento dei componenti o la saldatura a riflusso. Controlla la presenza dei componenti, la polarizzazione, la posizione, il modello e il verificarsi di equilibri (ad esempio, quantità di equilibrio, ponti o giunzioni fredde) utilizzando sistemi di visione basati su telecamere. L'AOI è veloce e disponibile per la produzione di massa, in grado di rilevare i difetti di fabbricazione dei PCBA più visibili.

Ispezione automatizzata a raggi X (AXI): utilizzata dopo la saldatura a riflusso. Rileva bilanciamenti giuntati nascosti che AOI non è in grado di ispezionare, come quelli sotto BGA, QFN o coperture di schermatura. Per PCBA complessi e ad alta densità che utilizzano questi pacchetti, AXI è uno strumento di ispezione indispensabile e un componente fondamentale del controllo di qualità della produzione moderna di PCBA.

Test in-circuit (ICT): utilizzato dopo la saldatura a riflusso. Misura parametri elettrici (ad esempio cortocircuiti, aperture, resistenza, capacità, diodi e transistor) e semplici prestazioni di test del software tramite test su PCBA. L'ICT è una copertura rapida e semplice per i difetti di fabbricazione (ad esempio cortocircuiti, aperture, componenti errati o difettosi). È particolarmente utile per PCBA con punti di prova sufficienti e produzione ad alto volume.

Tester a sonda volante: utilizzato dopo la saldatura a riflusso. Simile all'ICT, funziona con test elettrici, ma utilizza modelli mobili anziché dispositivi personalizzati. Offre un'elevata flessibilità e può essere seguito per la convalida del prototipo, piccole dimensioni di produzione o PCBA con test di limite puntuale. Tuttavia è più leggero dell'ICT.

Test funzionale (FCT): utilizzato dopo i test ICT o altri test. Simula l'ambiente PCBA nel prodotto finale per verificarne la funzionalità e i parametri prestazionali. A seconda della complessità del PCBA, FCT può essere scalato da una semplice esecuzione di test a sistemi automatizzati che integrano più strumenti (ad esempio, richiesta di potenza, carichi, segnale sorgente e misurazione del controllo).

Apparecchiature per prove ambientali: comprendono camere di temperatura, camere di umidità, tavoli vibranti e tester d'urto. Questi test vengono utilizzati per prove di stress ambientale (ad esempio ESS, HASS) per evidenziare difetti latenti e condizioni di validità. Vengono solitamente utilizzati per campioni di convalida o per PCBA di produzione ad alta affidabilità.

La selezione della migliore apparecchiatura di prova per PCBA è un processo di produzione che richiede di valutare diversi fattori. Di seguito sono riportate le raccomandazioni strategiche:

Definire i requisiti e gli obiettivi dei test: descrivere chiaramente i tipi di prodotto, le funzioni chiave, la copertura dei test prevista e la produttività. Questa è la base per la scelta dell'attrezzatura.

Valutazione completa delle caratteristiche del PCBA e del volume di produzione: analisi delle caratteristiche di progettazione (ad esempio complessità, tipi di componenti, giunzioni di saldatura nascoste) e dimensioni previste dei lotti di produzione. Ad esempio, i PCBA SMT ad alta densità con molti BGA richiedono ancora AXI, pur beneficiando di ICT ad alta produzione e AOI ad alta velocità. Dipende dalla progettazione del prodotto e dai requisiti di produzione del PCBA.

Copertura dei test di bilanciamento conveniente: spesso è necessaria una combinazione di metodi di test per formare una strategia complementare. Ad esempio, "AOI + FCT" è la configurazione standard di molti dispositivi elettronici, mentre "SPI + ICT + FCT" è una configurazione standard per i produttori di dispositivi elettronici tradizionali. I prodotti ad alta affidabilità potrebbero richiedere test AXI e ambientali. Valutare il rapporto costo-efficacia di diverse combinazioni.

Prendi in considerazione la programmabilità e la versatilità: se la linea di prodotti è diversificata o i progetti vengono iterati rapidamente, scegli apparecchiature facili da programmare e configurare e compatibili con più progetti PCBA (ad esempio, tester di sonda o sistemi modulari modulari). Questa riduzione dei costi di investimento a lungo termine.

Comunicare con i fornitori di produzione di PCBA: se si esternalizza la produzione, è importante comprendere le capacità di test esistenti del fornitore. Le configurazioni delle apparecchiature e le raccomandazioni DFM/DFT influenzeranno le vostre scelte. Allineandosi alle capacità del fornitore o sfruttando i suoi servizi di testing è possibile semplificare il processo.

Funzionalità software prioritarie e analisi dei dati: le moderne apparecchiature di collaudo non sono solo hardware; Sono importanti anche le sue capacità software (ad esempio, efficienza nei test dei programmi, diagnosi dei guasti, analisi statistica e integrazione MES). Analisi approfondita dei dati e identificazione dei colli di bottiglia nella produzione di PCBA e iniziative di miglioramento continuo.

Valutare il supporto e la formazione del fornitore: il buon funzionamento delle apparecchiature di prova dipende dal supporto, dalla manutenzione e dalla formazione del personale.

La selezione dei seguenti strumenti e attrezzature per i test PCBA è un passaggio fondamentale per la creazione di un sistema di controllo qualità efficace. Questo processo di creazione deve bilanciare diversi fattori, tra cui le caratteristiche del PCBA (dai requisiti di produzione del PCBA), la produzione in volume, i test di copertura, i costi e l'efficienza. In genere, per ottenere la migliore scala è necessaria una combinazione di metodi di prova (ad esempio, ispezione ottimale, test elettronico, test funzionale). La strategia più importante è chiarire i requisiti, comprendere in generale i punti di forza e i limiti delle varie apparecchiature e collaborare a stretto contatto con i fornitori che producono PCBA. Attraverso una selezione e un investimento scientifico e razionale, le aziende possono stabilire un sistema di collaudo ad alta efficienza allineato alle loro capacità di produzione di PCBA, che consente loro di aumentare la qualità della produzione e migliorare la competitività sul mercato.