Эффективное тестирование печатных плат (PCBA) является важнейшим шагом на пути к повышению качества электронных изделий. Основой эффективного тестирования является выбор наиболее подходящих инструментов и оборудования для тестирования. На рынке представлено множество испытательных устройств: от базовых систем проверки приборов до сложных систем функционального тестирования, различающихся по функциональности и стоимости. Выбор наилучшего оборудования требует всестороннего рассмотрения множества факторов, которые часто связаны с характеристиками тестируемой печатной платы и производственной моделью ее изготовления. В этой статье будут проанализированы основные факторы, влияющие на выбор оборудования для тестирования печатных плат, представлены применимые инструменты и сценарии тестирования, а также предоставлены стратегические рекомендации по выбору и внедрению, которые помогут создать эффективную и надежную систему инструментов тестирования.

Выбор наиболее подходящего оборудования для PCBA требует углубленной оценки следующих ключевых факторов:

Особенность печатной платы:

Сложность: количество слоев, плотность компонентов, использование компонентов со скрытыми паяными соединениями (например, BGA или QFN), аналоговых, цифровых или смешанных сигнальных схем, а также наличие высокочастотных или высокоскоростных схем — все это определяет требуемые методы тестирования, а также точность и функциональность оборудования.

Тип: жесткие платы, гибкие платы или жестко-гибкие платы — гибкие платы требуют специальной поддержки и методов тестирования.

Масштаб и объем производства: это один из основных факторов, влияющих на выбор оборудования. Быстрое массовое производство, высокоавтоматизированное оборудование с короткими циклами испытаний (например, автоматизированный ИКТ или высокоскоростной ФКТ). При проверке небольших партий или прототипов приоритет отдается гибкости и меньшим первоначальным инвестициям (например, испытания с использованием летающих зондов).

Требования к тестированию покрытия: какие типы дефектов необходимо обнаружить? Необходимо ли сосредоточиться только на производственных дефектах (например, коротких замыканиях, обрывах, неправильных или отсутствующих компонентах) или нет необходимости проверять функциональные характеристики, определять точность или возможные взаимосвязи в конкретных условиях? Более широкий охват тестированием обычно требует более сложного и дорогостоящего оборудования.

Бюджет: Стоимость приобретения, обслуживания и стоимость разработки приспособлений/программ для различного испытательного оборудования существенно различаются. Важно выбрать комбинацию оборудования, которая позволит вам удовлетворить основные потребности в рамках вашего бюджета.

Эффективность и скорость тестирования: Скорость процесса тестирования напрямую влияет на конечный производственный цикл. Может ли выбранное оборудование выполнять ожидаемые испытания?

Технические возможности и обслуживание: Эксплуатация и обслуживание сложного испытательного оборудования требует квалифицированного персонала. Необходимо также учитывать стабильность оборудования и будущих менеджеров по обслуживанию оборудования.

Интеграция процессов производства печатных плат: можно ли полностью интегрировать тестирование оборудования в существующую схему производства и сборки печатных плат? Требуется дополнительная загрузка и дополнительные системы загрузки?

Понимание инструментов тестирования PCBA и их применимых сценариев помощи при выборе цели:

Проверка паяльной пасты (SPI): используется после нанесения паяльной пасты и перед установкой компонентов. Он проверяет объем, высоту, площадь и положение паяльной пасты. Это важный первый шаг на пути к ранней ликвидации дефектов и важная часть всех линий по производству печатных плат с использованием технологии поверхностного монтажа (SMT).

Автоматизированный оптический контроль (AOI): используется после установки компонентов или пайки оплавлением припоя. Он проверяет наличие компонентов, поляризацию, положение, структуру и наличие балансов (например, величину баланса, перемычки или холодные соединения) с помощью систем технического зрения на основе камер. AOI — это быстрый и доступный для массового производства метод, позволяющий обнаружить наиболее заметные дефекты производства печатных плат.

Автоматизированный рентгеновский контроль (AXI): используется после пайки оплавлением. Он обнаруживает скрытые соединения баланса, которые AOI не может проверить, например, под BGA, QFN или защитными крышками. Для сложных печатных плат высокой плотности с использованием этих корпусов AXI является незаменимым инструментом контроля и важнейшим компонентом современного контроля качества производства печатных плат.

Внутрисхемный тест (ICT): используется после пайки оплавлением. Он измеряет электрические параметры (например, короткие замыкания, обрывы, сопротивление, емкость, диоды и транзисторы), а также производительность простого тестирования программного обеспечения путем тестирования на печатных платах. ICT — это быстрое и простое решение проблем, связанных с производственными дефектами (например, короткими замыканиями, разрывами, неправильными или неисправными компонентами). Он наиболее полезен для печатных плат с достаточным количеством контрольных точек и крупносерийным производством.

Тестер с летающим щупом: используется после пайки оплавлением. Подобно ИКТ, он работает с электрическими испытаниями, но вместо специальных приспособлений использует мобильные модели. Он обеспечивает высокую гибкость и может применяться для проверки прототипов, мелкосерийного производства или печатных плат с предельным точечными испытаниями. Однако он легче, чем ИКТ.

Функциональный тест (FCT): используется после ICT или других тестов. Он моделирует среду печатной платы в конечном продукте для проверки функциональности и параметров производительности. В зависимости от сложности печатной платы FCT может масштабироваться от простого тестового прогона до автоматизированных систем, интегрирующих несколько приборов (например, измерение потребляемой мощности, нагрузок, сигналов источника и управления).

Оборудование для испытаний на воздействие окружающей среды: включает в себя температурные камеры, камеры влажности, вибростолы и ударные испытательные машины. Эти тесты используются для стресс-тестирования окружающей среды (например, ESS, HASS) для выявления скрытых дефектов и условий валидности. Обычно они используются для проверочных образцов или высоконадежных производственных печатных плат.

Выбор наилучшего испытательного оборудования для печатных плат — это производственный процесс, требующий учета нескольких факторов. Ниже приведены стратегические рекомендации:

Определите требования и цели тестирования: четко обозначьте типы продуктов, ключевые функции, ожидаемое покрытие тестированием и производительность. Это основа выбора оборудования.

Всесторонняя оценка характеристик печатных плат и объема производства: анализ особенностей конструкции (например, сложности, типов компонентов, скрытых паяных соединений) и ожидаемых размеров производственной партии. Например, для печатных плат SMT с высокой плотностью монтажа и большим количеством BGA по-прежнему требуется AXI, при этом они получают преимущества от высокопроизводительного ICT и высокоскоростного AOI. Это зависит от конструкции изделия и требований к производству печатных плат.

Экономически эффективное покрытие тестами баланса: для формирования дополнительной стратегии часто необходимо сочетание методов тестирования. Например, «AOI + FCT» соответствует многим электронным устройствам, в то время как «SPI + ICT + FCT» является стандартной конфигурацией для традиционных производителей электронных устройств. Для высоконадежных изделий могут потребоваться испытания AXI и испытания на воздействие окружающей среды. Оцените экономическую эффективность различных комбинаций.

Примите во внимание программируемость и универсальность: если линейка продукции разнообразна или конструкции быстро меняются, выбирайте оборудование, которое легко программировать и настраивать, а также совместимо с несколькими конструкциями печатных плат (например, тестер зондов или модульные системы). Это сокращение долгосрочных инвестиционных затрат.

Общайтесь с поставщиками услуг по производству печатных плат: если вы передаете производство на аутсорсинг, узнайте о существующих возможностях поставщика по проведению испытаний. Конфигурации их оборудования и рекомендации DFM/DFT повлияют на ваш выбор. Согласование с возможностями поставщика или использование его услуг по тестированию может оптимизировать процесс.

Приоритетные функции программного обеспечения и анализ данных: Современное испытательное оборудование — это не просто аппаратное обеспечение; Также важны его программные возможности (например, эффективность тестирования программ, диагностика неисправностей, статистический анализ и интеграция с MES). Тщательный анализ данных и выявление узких мест в производстве печатных плат, а также постоянное совершенствование.

Оцените поддержку и обучение поставщика: бесперебойная работа испытательного оборудования зависит от поддержки, обслуживания и обучения персонала.

Выбор следующих инструментов и оборудования для тестирования печатных плат является важнейшим шагом в создании эффективной системы контроля качества. Этот процесс создания процесса должен учитывать несколько факторов, включая характеристики печатных плат (из требований к производству печатных плат), объемы производства, тестирование покрытия, затраты и эффективность. Обычно для достижения наилучшего масштаба требуется сочетание методов испытаний (например, оптимального контроля, электронного тестирования, функционального тестирования). Самая важная стратегия — прояснить требования, в целом понять сильные и слабые стороны различного оборудования и тесно сотрудничать с поставщиками-производителями печатных плат. Благодаря научному и рациональному отбору и инвестициям предприятия могут создать высокоэффективную систему испытаний, соответствующую их производственным возможностям печатных плат, что позволит им повысить качество продукции и улучшить конкурентоспособность на рынке.