Руководство по методам тестирования печатных плат

Перейти к:

• Почему необходимо тестирование печатных плат?
• Что тестируется?
• Типы методов тестирования печатных плат
• Как защитить свою печатную плату с помощью улучшенного дизайна
• Выберите Millenium Circuits

Руководство по методам тестирования печатных плат

Последнее, чего хочет любой дизайнер, — это обнаружить в последнюю минуту, что его продукт неисправен. Электроника всех типов, даже если она правильно спроектирована и тщательно изготовлена, подвержена проблемам. Многие электронные устройства выходят из стадии прототипа с множеством ошибок и проблем, которые их дизайнеры должны устранить. Однако, когда что-то остается незамеченным до тех пор, пока продукт не выйдет на рынок, это может означать огромные проблемы для компании.

Тестирование электроники очень важно, особенно для печатных плат (PCB), потому что оно предотвращает возникновение ряда проблем. Чтобы получить более четкое представление о том, как тестирование печатных плат может улучшить ваши печатные платы, узнайте больше о том, что такое тестирование печатных плат и какие основные методы используются для оценки печатных плат.

Почему необходимо тестирование печатных плат

Тестирование является важной частью производственного процесса печатных плат. Когда тестирование печатных плат проводится на протяжении всего производственного цикла, это может помочь сэкономить деньги и предотвратить проблемы, когда дело доходит до окончательного производственного цикла.

Некоторые методы анализа конструкции можно использовать на ранних этапах, чтобы свести к минимуму серьезные проблемы в процессе производства, но существует также широкий спектр методов тестирования печатных плат, которые можно использовать на физических платах. Эти тесты, проводимые на прототипах или небольших сборках, максимально внимательно изучают потенциальные короткие замыкания, проблемы с паяными соединениями и функциональность, гарантируя, что каждая тестируемая плата будет функционировать должным образом.

Запросить бесплатное предложение

Преимущества тестирования печатных плат

Многие компании считают тестирование печатных плат абсолютно необходимым из-за множества преимуществ, которые оно им дает. Ознакомьтесь с некоторыми из следующих основных преимуществ тестирования печатных плат:

• Идентификация ошибки: Основное преимущество тестирования печатных плат заключается в том, что оно помогает выявить проблемы в печатных платах. Независимо от того, связана ли проблема с функциональностью, технологичностью или чем-то еще, тесты печатных плат выявляют проблемы в конструкции и компоновке печатных плат, чтобы разработчики могли внести соответствующие коррективы.
• Экономия времени: Тестирование печатных плат на ранних стадиях может помочь сэкономить время в долгосрочной перспективе, позволяя разработчикам выявлять основные проблемы на этапе прототипирования. Тщательное тестирование позволяет разработчикам быстро и легко определять основную причину каждой возникающей проблемы, внося коррективы, чтобы ускорить производство и сократить время разработки продукта.
• Снижение затрат: Тестирование печатных плат предотвращает расточительное производство дефектных продуктов за счет использования прототипов и мелкосерийных сборок для тестирования продуктов. Выполняя тщательное тестирование на ранних этапах процесса проектирования, разработчики могут предотвратить расточительную полномасштабную сборку неисправных печатных плат, гарантируя, что конструкция будет максимально безупречной, прежде чем она будет запущена в производство. Этот шаг помогает значительно снизить производственные затраты.
• Меньше возвращенных товаров: Когда компании проводят тестирование печатных плат, они снижают вероятность продажи дефектных продуктов или продуктов, не соответствующих стандартам производительности. В результате они не видят так много возвращенных продуктов, что приводит к снижению затрат, связанных с возвратом денег клиентам и обработкой дефектных товаров. Кроме того, меньшее количество возвращенных товаров может повысить удовлетворенность клиентов и улучшить репутацию компании.
• Повышенная безопасность: Поскольку печатные платы часто используются в основных электронных технологиях, их выход из строя может вызвать серьезные проблемы с производительностью компании или способностью организации выполнять основные услуги. Неисправная печатная плата может вызвать пожар, потенциально подвергая опасности тех, кто находится рядом с ней. Тестирование перед производством также может гарантировать, что машины и рабочие не будут повреждены или травмированы из-за неправильной конструкции во время производства.

Хотя тщательное тестирование не является необходимым для всех типов печатных плат, особенно для уже готовых продуктов в течение их жизненного цикла, большинство новых конструкций печатных плат требуют надежного и частого тестирования процесса проектирования. Установив соответствующую процедуру тестирования печатных плат для нужд вашей организации, вы сможете воспользоваться преимуществами тестирования печатных плат.

Что такое тестирование печатных плат и что тестируется?

Тестирование и проверка печатных плат охватывают широкий спектр методов тестирования печатных плат, которые проверяют соответствие печатных плат стандартам. Некоторые из этих стандартов печатных плат связаны с обеспечением надлежащего функционирования печатных плат в соответствии со спецификациями проекта и отсутствием каких-либо дефектов. Для проведения этих проверок и испытаний печатных плат используются тестеры электрических плат и другие методы тестирования печатных плат.

Процедуры тестирования печатных плат оценивают несколько компонентов печатных плат. Эти компоненты тщательно анализируются, чтобы гарантировать их качество. Основные протестированные компоненты можно найти ниже:

• Ламинирование: Качество ламинирования имеет важное значение для срока службы печатной платы — отслоение ламината может вызвать проблемы с конечной функциональностью платы. Как правило, при тестировании ламинирования проверяется устойчивость ламината к отслаиванию под действием силы или нагревания.
• Покрытие медью :медная фольга на печатной плате приклеивается к плате для обеспечения проводимости, но качество меди часто проверяется с подробным анализом прочности на растяжение и удлинения.
• Пригодность для пайки: Проверка пригодности материала для пайки имеет важное значение для исправной печатной платы, поскольку она обеспечивает надежное крепление компонентов к плате и предотвращает появление дефектов пайки в конечном изделии. Наиболее часто анализируемым фактором является смачивание, то есть насколько хорошо поверхность впитывает жидкий припой.
• Качество стенки отверстия: Качество стенок отверстия — еще одна важная часть печатной платы, гарантирующая, что стенки отверстия не растрескаются и не отслоятся, когда печатная плата попадет в поле. Стенки отверстий обычно анализируют в средах с циклическими и быстро меняющимися температурами, чтобы увидеть, насколько хорошо они реагируют на термическую нагрузку.
• Электричество: Электропроводность важна для любой печатной платы, поэтому способность печатной платы пропускать электрический ток с минимальной утечкой является распространенным тестом.
• Окружающая среда: Многие ПХБ работают во влажной среде, поэтому обычным испытанием для ПХД является водопоглощение. В этих тестах печатная плата взвешивается до и после помещения во влажную среду, и любое значительное изменение веса приводит к неудовлетворительной оценке.
• Чистота: Чистота для печатных плат — это способность противостоять факторам окружающей среды, таким как коррозия и влажность. Как правило, эти тесты включают анализ ПХБ до и после их помещения в различные условия окружающей среды.

Большинство этих факторов анализируются в ходе предварительных испытаний материалов и экологических испытаний. Однако такие факторы, как электрическая проводимость и общая функциональность, анализируются с помощью различных методов и оборудования.

Типы методов тестирования печатных плат

Доступно несколько методов тестирования печатных плат, и ни один из них не уловит все проблемы и не удовлетворит требованиям каждого проектировщика. Каждый метод тестирования следует тщательно рассмотреть, чтобы определить, соответствует ли он конкретным потребностям вашей производственной среды. Некоторые факторы, которые следует учитывать, включают тип продукта, который вы тестируете, проблемы, которые вы тестируете, и надежность метода тестирования. Чтобы дать вам обзор доступных методов тестирования, мы обобщили основные качества четырех популярных типов методов тестирования печатных плат ниже:

1. Внутрисхемное тестирование (ICT)

Внутрисхемное тестирование является популярным методом тестирования печатных плат, который предпочитают использовать многие производители печатных плат, и с его помощью можно найти 98% неисправностей. В этом методе тестирования используются специальные этапы тестирования печатных плат и оборудование, в том числе:

• Встроенный тестер: Система тестера содержит матрицу из сотен или тысяч драйверов и датчиков, которые выполняют измерения для теста.
• Исправление: Приспособление подключается к внутрисхемному тестеру и представляет собой часть, непосредственно взаимодействующую с тестируемой платой. Это приспособление выглядит как ложе из гвоздей и разработано специально для рассматриваемой доски. Каждый «гвоздь» или точка датчика соединяется с соответствующими точками на тестовой плате, передавая информацию обратно в тестер. Светильники, как правило, являются самой дорогой частью этой системы.
• Программное обеспечение: Программное обеспечение для тестера указывает системе, какие тесты следует выполнять для каждого типа тестируемой платы, и задает параметры для прохождения или отказа.

Используя метод ICT, производитель может тестировать отдельные компоненты и измерять их производительность независимо от других компонентов, прикрепленных к ним. Как правило, этот тип тестирования лучше всего подходит для аналоговых цепей, поскольку он лучше всего подходит для измерения сопротивления, емкости и других аналоговых измерений. Кроме того, стоимость оборудования означает, что этот метод тестирования лучше всего подходит для окончательного тестирования стабильных продуктов большого объема, а не для мелкосерийного производства или ранних этапов тестирования, когда дизайн может меняться несколько раз.

2. Внутрисхемное тестирование без фиксации (FICT)/тестирование летающим пробником

Внутрисхемное испытание без приспособлений (FICT), также известное как испытание с летающим пробником, представляет собой тип ICT, который работает без специальных приспособлений, что снижает общую стоимость испытания. Впервые представленный в 1986 году, FICT использует простое приспособление для удержания платы, в то время как тестовые контакты перемещаются и проверяют соответствующие точки на ней с помощью программы, управляемой программным обеспечением. С момента своего появления FICT получил широкое распространение в электронной промышленности благодаря своей универсальности.

Тестирование FICT используется для тех же вещей, что и традиционные ИКТ, но из-за того, как оно проходит тестирование, оно предлагает разные преимущества и недостатки. Хотя FICT может быстро, легко и экономично адаптироваться к новым платам с помощью простого изменения программы, он, как правило, медленнее, чем традиционный ICT. Это качество делает его идеальным методом тестирования для небольших производственных испытаний и тестирования прототипов, но менее эффективным для крупносерийного производства.

3. Тест функциональной цепи

Функциональный тест схемы — это именно то, на что это похоже — он проверяет функцию схемы. Этот тип тестирования всегда проводится в конце производственного плана с использованием функционального тестера для проверки соответствия готовой печатной платы спецификациям.

Некоторые ответы на распространенные вопросы о тестах функциональных схем и о том, как они работают, можно найти ниже:

• Как работают функциональные тестировщики? Функциональные тестеры бывают нескольких типов, но, как правило, выполняют одну и ту же функцию — они моделируют конечную среду, в которой должна функционировать печатная плата. Специалисты по функциональному тестированию обычно взаимодействуют с печатной платой через ее контрольные точки или краевые соединители и проверяют, чтобы удостовериться, что печатная плата функционирует в соответствии со спецификациями проекта.
• Являются ли функциональные схемы такими же, как ИКТ? В некотором смысле тесты функциональных цепей аналогичны ИКТ в том, что они используют разъемы для подключения к плате. В случае функциональных тестеров цепей они используют устройства с подвижными контактами для подключения к печатной плате и, как правило, требуют меньше контактов, чем приспособления ICT. Затем тестовое оборудование запускает программы для тестирования печатной платы, гарантируя, что оборудование работает точно так, как задумано.
• Когда проводятся функциональные тесты цепей? Как указывалось ранее, функциональные испытания схем — это последний тип испытаний, который необходимо выполнить в плане производства печатных плат, чтобы убедиться, что готовое изделие функционирует в соответствии со спецификациями.
• Что оценивает функциональное тестирование схемы? Как правило, тесты функциональных схем просто рассматривают функциональность продукта в целом и оценивают его на основе прохождения или отказа. В результате это не идеальный метод тестирования для ранних прототипов, поскольку он не позволяет выявить детали того, что не так с продуктом.

4. Тестирование граничного сканирования

Тест граничного сканирования проверяет проводные линии на печатных платах и ​​широко используется как способ тестирования интегральных схем, когда невозможно достичь всех узлов схемы. В этом типе теста ячейки помещаются в выводы от кремния к внешним контактам, проверяя функциональность платы.

Большим отличительным качеством этого типа тестов является его способность оценивать плату, не затрагивая все ее узлы. Это качество важно для оценки интегральных схем с несколькими слоями и высокой плотностью, поскольку такие типы печатных плат в последние годы становятся все более распространенными.

На самом деле, этот метод тестирования довольно универсален и может использоваться для нескольких приложений, включая тесты системного уровня, тестирование памяти, программирование флеш-памяти и эмуляцию центрального процессора (ЦП), среди прочих функций. Он обычно используется в выездном обслуживании для обнаружения проблем в функционирующих системах.

Как защитить свою печатную плату с помощью улучшенного дизайна

Чтобы лучше защитить вашу печатную плату и пройти проверку и тестирование, вы можете рассмотреть возможность использования некоторых из лучших методов проектирования, доступных сегодня. Проектирование для производства (DFM), Проектирование для сборки (DFA), Проектирование для испытаний (DFT) и Проектирование для цепочки поставок (DFSC) – это одни из лучших методов проектирования, используемых для обеспечения правильного изготовления печатной платы.

По сути, разработчики используют эти методы на этапе создания схемы и моделирования, чтобы убедиться, что печатная плата соответствует различным параметрам и стандартам, прежде чем она будет отправлена ​​на этап производства. Узнайте больше о DFM, DFA, DFSC и DFT ниже.

Дизайн для производства

DFM — это процесс построения топологии печатной платы с учетом производственного процесса. При таком подходе к проектированию топология компоновки печатной платы предназначена для смягчения проблем, которые обычно возникают в процессе изготовления и сборки, в том числе:

• Сливеры и острова: Свободно плавающие кусочки меди на слое печатной платы могут вызвать проблемы в конструкции печатной платы, что обычно происходит, когда конструкция включает несколько областей с небольшими островками меди между дорожками. Эти части могут отколоться и вызвать помехи в других частях платы и островков, импеданс трассы, неточности трассировки, импеданс и другие проблемы.
• Паяные перемычки: Когда дорожки и выводы расположены слишком близко друг к другу и в конструкции не используется паяльная маска, припой может создавать перемычки между выводами, вызывая короткие замыкания и коррозию, а также другие проблемы.
• От меди до края: Иногда медь на печатной плате находится слишком близко к краю платы, что приводит к короткому замыканию в процессе травления при подаче электрического тока.

Тесты DFM должны быть реализованы на ранней стадии проекта, чтобы сократить общие затраты и время разработки. Существует множество доступных программ, которые выявляют проблемы, подобные перечисленным выше.

Дизайн для сборки

Для любой сборки печатной платы важно надежно прикрепить компоненты к печатной плате. К сожалению, сделать это может быть сложно, если конструкцию сложно собрать, поэтому DFA так важен. Целью DFA является определение того, как спроектировать печатную плату, чтобы сборщик мог выполнить свою работу быстро и эффективно.

Процесс DFA включает следующие этапы:

• Свести к минимуму материальные затраты.
• Выберите легкодоступные компоненты.
• Дайте компонентам достаточное расстояние друг от друга.
• Применять общие стандарты проектирования печатных плат.
• Делайте маркировку компонентов точной и четкой.

Как и DFM, тесты DFA следует внедрять на ранней стадии процесса разработки проекта, чтобы свести к минимуму производственные затраты и время разработки продукта. Доступны программы для тестирования печатных плат, которые помогут обеспечить соответствие проектов печатных плат стандартам DFA.

Дизайн для теста

DFT — это тип дизайна, который помогает сделать тестирование более тщательным и менее затратным. По сути, печатные платы, разработанные с учетом DFT, предназначены для облегчения обнаружения и локализации сбоев. Таким образом, легче и быстрее выполнять тесты, сокращая время, необходимое для тестирования. Чтобы это работало, проектировщики должны точно знать, какие методы тестирования они будут использовать на каждом этапе производства, и спроектировать печатную плату для оптимальной работы с ними.

DFT может потребовать больших дополнительных проектных и инженерных усилий в процессе проектирования печатной платы, что легко компенсирует время, сэкономленное во время тестирования. Однако затраченное время легко компенсируется общим снижением производственных затрат. Так как неисправности легче найти, меньше вероятность того, что печатные платы со скрытыми неисправностями будут отправлены, что снижает стоимость неудовлетворенности клиентов и потенциальных отзывов.

Дизайн цепочки поставок

Одна вещь, которую многие дизайнеры не учитывают, — это жизненный цикл продукта или компонента. Часто некоторые компоненты устаревают в течение жизненного цикла печатной платы, и становится все труднее найти этот компонент экономически эффективным способом. При разработке новых продуктов с использованием методов DFSC важно учитывать жизненные циклы компонентов.

Чтобы быть в курсе жизненных циклов, необходимо поговорить с опытным контрактным производителем электроники, чтобы определить наличие запасов и альтернативные источники компонентов печатной платы на ранних этапах процесса проектирования. В долгосрочной перспективе эта стратегия DFSC поможет сэкономить деньги, обеспечив длительный срок службы конструкции печатной платы.

Выберите Millennium Circuits для тестирования печатных плат

Независимо от того, какой метод вы используете, тестирование печатных плат является важным шагом в процессе проектирования, помогая вашему бизнесу сэкономить много времени и денег, предотвращая ошибки до того, как они повлияют на ваше производство. Однако для успешного проведения испытаний ваших печатных плат вам нужен поставщик, которому вы можете доверять, чтобы убедиться, что ваши прототипы каждый раз изготавливаются на заказ. Компания Millennium Circuits Limited может помочь.

Мы предоставляем несколько прототипов и услуги мелкосерийного производства, которые могут помочь ускорить процесс тестирования. Благодаря невероятной надежности и отсутствию скрытых платежей вы можете быть уверены в том, что мы предоставим вам высококачественные прототипы для следующего этапа тестирования печатных плат. Получите предложение сегодня!

Запросить бесплатное предложение