Os testes eficientes de PCBA (Impresso Circuit Board Set) são uma etapa crucial para melhorar a qualidade dos produtos eletrónicos. A base de testes eficazes está na seleção das ferramentas e equipamentos de teste mais adequados. O mercado oferece uma variedade de dispositivos de teste, desde a inspeção básica de instrumentos até sistemas de testes funcionais complexos, com diferentes diferenças em termos de funcionalidade e custo. A escolha do melhor equipamento requer uma consideração abrangente de vários fatores, que estão geralmente relacionados com as características do PCBA em teste e com o modelo de produção do PCBA. Este artigo analisará os principais fatores que influenciam a seleção de equipamentos de teste PCBA, apresentará ferramentas e cenários de teste aplicáveis ​​e fornecerá recomendações estratégicas para a seleção e implementação para ajudar a construir um sistema de ferramentas de teste eficaz e fiável.

A seleção do equipamento mais adequado para PCBA requer uma avaliação aprofundada dos seguintes fatores-chave:

Recurso PCBA:

Complexidade: O número de camadas, a densidade dos componentes, a utilização de componentes com juntas de soldadura ocultas (como BGA ou QFN), circuitos analógicos, digitais ou de sinais mistos e a presença de circuitos de alta frequência ou alta velocidade determinam os métodos de teste necessários, bem como a precisão e a funcionalidade do equipamento.

Tipo: Placas rígidas, placas flexíveis ou placas rígidas-flexíveis — as placas flexíveis requerem apoio e métodos de ensaio especiais.

Produção em escala e volume: Este é um dos principais fatores que influenciam a seleção do equipamento. Produção em massa rápida, equipamentos altamente automatizados com ciclos de teste curtos (por exemplo, ICT automatizado ou FCT de alta velocidade). A validação de pequenos lotes ou protótipos prioriza a flexibilidade e o menor investimento inicial (por exemplo, testes de sondagem).

Requisitos do teste de cobertura: Que tipos de defeitos necessitam de ser detetados? É necessário focar apenas nos defeitos de fabrico (por exemplo, curto-circuitos, aberturas, componentes incorretos ou em falta) ou não há necessidade de verificar o desempenho funcional, definir precisão ou possíveis relações sob condições específicas? Uma maior cobertura de teste requer normalmente equipamentos mais complexos e dispendiosos.

Orçamento: O custo de compra, o custo de manutenção e o custo de desenvolvimento de acessórios/programas de diferentes equipamentos de teste variam significativamente. É essencial selecionar uma combinação de equipamentos que lhe permita satisfazer os requisitos básicos dentro do seu orçamento.

Eficiência e velocidade dos testes: a velocidade do processo de teste impacta diretamente o ciclo de produção final. O equipamento selecionado pode realizar os testes esperados?

Capacidade técnica e manutenção: operar e manter equipamentos de teste complexos requer pessoal qualificado. A estabilidade do equipamento e os futuros gestores de serviços do equipamento também devem ser considerados.

Integrar os processos de fabrico de PCBA: os testes de equipamento podem ser totalmente integrados na configuração existente da linha de fabrico e montagem de PCBA? São necessários carregamento adicional e sistemas de carregamento adicionais?

Compreender as ferramentas de teste PCBA e os seus cenários de ajuda aplicáveis ​​na seleção de alvos:

Inspeção da pasta de solda (SPI): utilizada após a impressão da pasta de solda e antes do posicionamento do componente. Inspeciona o volume, a altura, a área e a posição da pasta de solda. É um primeiro passo crítico na liquidação precoce de defeitos e é uma parte vital de todas as linhas de fabrico de PCBA que utilizam a tecnologia SMT.

Inspeção ótica automatizada (AOI): utilizada após o posicionamento do componente ou soldadura por refluxo. Verifica a presença de componentes, a polarização, a posição, o padrão e a ocorrência de equilíbrios (por exemplo, quantidade de equilíbrio, pontes ou juntas frias) utilizando sistemas de visão baseados em câmaras. O AOI é rápido e está disponível para produção em massa, capaz de detetar os defeitos de fabrico de PCBA mais visíveis.

Inspeção automatizada de raios X (AXI): utilizada após soldadura por refluxo. Deteta equilíbrios de juntas ocultos que a AOI não pode inspecionar, como os que se encontram sob BGA, QFN ou tampas de blindagem. Para PCBA complexos e de alta densidade utilizando estes pacotes, o AXI é uma ferramenta de inspeção indispensável e um componente crítico do controlo de qualidade do fabrico moderno de PCBA.

Teste em circuito (ICT): utilizado após soldadura por refluxo. Mede parâmetros elétricos (por exemplo, curto-circuitos, aberturas, resistência, capacitância, díodos e transístores) e realiza testes simples de desempenho de software através de testes em PCBA. O ICT é uma cobertura rápida e fácil para defeitos de fabrico (por exemplo, curto-circuitos, aberturas, componentes incorretos ou defeituosos). É mais útil para PCBA com pontos de teste suficientes e produção de grande volume.

Testador de sonda voadora: utilizado após soldadura por refluxo. Semelhante ao ICT, funciona com testes elétricos, mas utiliza modelos móveis em vez de acessórios personalizados. Oferece elevada flexibilidade e pode ser utilizado para validação de protótipos, produção de pequena dimensão ou PCBA com teste de limite de pontos. No entanto, é mais leve que o TIC.

Teste Funcional (TF): Utilizado após o TIC ou outros testes. Simula o ambiente PCBA no produto final para verificar a funcionalidade e os parâmetros de desempenho. Dependendo da complexidade do PCBA, o FCT pode ser dimensionado desde um simples teste até sistemas automatizados que integram vários instrumentos (por exemplo, procura de energia, cargas, sinal de origem e medição de controlo).

Equipamentos de testes ambientais: incluem câmaras de temperatura, câmaras de humidade, mesas de vibração e testadores de choque. Estes testes são utilizados para testes de stress ambiental (por exemplo, ESS, HASS) para expor defeitos latentes e condições de validade. São normalmente utilizados para amostras de validação ou PCBA de produção de alta fiabilidade.

Selecionar o melhor equipamento de teste de PCBA é um processo de fabrico que exige o equilíbrio de vários fatores. Abaixo seguem as recomendações estratégicas:

Defina os requisitos e as metas de teste: descreva claramente os tipos de produtos, as principais funções, a cobertura de teste esperada e os rendimentos. Esta é a base para a seleção do equipamento.

Avalie de forma abrangente as características do PCBA e o volume de produção: analise as características do projeto (por exemplo, complexidade, tipos de componentes, juntas de soldadura ocultas) e os tamanhos previstos dos lotes de produção. Por exemplo, os PCBAs SMT de alta densidade com muitos BGAs ainda requerem AXI, enquanto beneficiam de ICT de alta produção e AOI de alta velocidade. Depende do design do produto e dos requisitos de fabrico do PCBA.

Cobertura de teste de equilíbrio com uma boa relação custo-benefício: é frequentemente necessária uma combinação de métodos de teste para formar uma estratégia complementar. Por exemplo, "AOI + FCT" segue muitos dispositivos eletrónicos, enquanto "SPI + ICT + FCT" é uma configuração padrão para os fabricantes tradicionais de dispositivos eletrónicos. Produtos de alta fiabilidade podem exigir testes AXI e ambientais. Avalie a relação custo-benefício das diferentes combinações.

Considere a programabilidade e a versatilidade: se a linha de produtos for diversificada ou os projetos forem iterados rapidamente, escolha equipamentos que sejam fáceis de programar e configurar e compatíveis com vários projetos de PCBA (por exemplo, testador de sondas ou sistemas modulares). Esta redução dos custos de investimento a longo prazo.

Comunique com os fornecedores de fabrico de PCBA: se estiver a externalizar a produção, compreenda os recursos de teste existentes do fornecedor. As configurações dos equipamentos e as recomendações de DFM/DFT influenciarão as suas escolhas. Alinhar com as capacidades do fornecedor ou tirar partido dos seus serviços de teste pode agilizar o processo.

Recursos prioritários de software e análise de dados: os equipamentos de teste modernos não são apenas hardware; As suas capacidades de software (por exemplo, eficiência de testes de programas, diagnóstico de avarias, análise estatística e integração de MES) também são importantes. Análise robusta de dados e identificação de estrangulamentos na fabricação de PCBA e iniciativas de melhoria contínua.

Avalie o apoio e a formação do fornecedor: o bom funcionamento do equipamento de teste depende do apoio, da manutenção e da formação do pessoal.

A seleção das seguintes ferramentas e equipamentos de teste de PCBA é um passo crítico na construção de um sistema de controlo de qualidade eficaz. Este processo de criação de processos deve equilibrar vários fatores, incluindo as características do PCBA (dos seus requisitos de fabrico do PCBA), a produção em volume, os testes de cobertura, os custos e a eficiência. Normalmente, é necessária uma combinação de métodos de teste (por exemplo, inspeção ideal, teste eletrónico, teste funcional) para atingir a melhor escala. A estratégia mais importante é clarificar os requisitos, compreender de um modo geral os pontos fortes e as limitações de vários equipamentos e trabalhar em estreita colaboração com os fornecedores de fabrico de PCBA. Através da seleção e do investimento científico e racional, as empresas podem estabelecer um sistema de testes de alta eficiência alinhado com as suas capacidades de fabrico de PCBA, o que lhes permite aumentar a qualidade da produção e melhorar a competitividade no mercado.