Полное руководство по методам тестирования печатных плат: Обеспечение качества и надежности

Навигация:

• Почему тестирование печатных плат необходимо?
• Что тестируется?
• Типы методов тестирования печатных плат
• Как защитить вашу печатную плату с лучшими дизайнами
• Выберите Millennium Circuits

 

Руководство по методам тестирования печатных плат

Последняя вещь, которую хочет любой дизайнер — обнаружить в последний момент, что их продукт неисправен. Электроника всех типов, даже если они правильно спроектированы и тщательно построены, склонны к проблемам. Много электроники выходит из стадии прототипа с кучей багов и проблем для их дизайнеров для устранения неисправностей. Однако, когда что-то остается незамеченным до того, как продукт выходит в поле, это может означать огромные проблемы для компании.

Тестирование электроники так важно, особенно для печатных плат (ПП), потому что оно предотвращает несколько проблем. Чтобы получить более ясное представление о том, как тестирование печатных плат может улучшить ваши продукты печатных плат, узнайте больше о том, что такое тестирование печатных плат и какие основные методы используются для оценки печатных плат.

 

Почему тестирование печатных плат необходимо

Тестирование — критически важная часть производственного процесса для печатных плат. Когда тестирование печатных плат проводится на протяжении всего производственного цикла, оно может помочь сэкономить деньги и предотвратить проблемы, когда речь идет о финальном производственном запуске.

Некоторые техники анализа дизайна могут использоваться на ранних стадиях для помощи в минимизации основных проблем во время производственного процесса, но есть также широкий диапазон методов тестирования печатных плат, которые могут использоваться на физических платах. Эти тесты, запускаемые на прототипах или малых сборках, наиболее близко смотрят на потенциальные короткие замыкания, проблемы паяльных соединений и функциональность, обеспечивая, что каждая протестированная печатная плата будет функционировать как задумано.

 

Запросить бесплатную котировку

 

Преимущества тестирования печатных плат

Многие компании видят тестирование печатных плат как абсолютную необходимость из-за множества преимуществ, которые оно им предоставляет. Посмотрите на некоторые из следующих топ преимуществ тестирования печатных плат:

• Идентификация багов: Первичное преимущество тестирования печатных плат — оно помогает выявить проблемы в печатных плат. Независимо от того, лежит ли проблема в функциональности, производимости или в другом месте, тесты печатных плат выявляют проблемы в дизайне и компоновке печатной платы, чтобы дизайнеры могли скорректировать соответственно.
• Экономия времени: Тестирование печатных плат на ранних стадиях может помочь сэкономить время в долгую, позволяя дизайнерам выявлять основные проблемы на стадии прототипирования. Тщательное тестирование позволяет дизайнерам определить корневую причину каждой поставленной проблемы быстро и легко, внося корректировки, чтобы они могли двигаться дальше с производством более быстрым темпом и сократить время вывода продукта.
• Снижение затрат: Тестирование печатных плат предотвращает расточительное производство неисправных продуктов, используя прототипы и малые сборки для тестирования продуктов. Завершая тщательное тестирование на ранней стадии процесса дизайна, дизайнеры могут предотвратить расточительные полноценные сборки неисправных печатных плат, обеспечивая, что дизайн настолько безупречен, насколько возможно, прежде чем он пойдет в производство. Этот шаг помогает значительно снизить производственные затраты.
• Меньше возвращенных продуктов: Когда компании проводят тестирование печатных плат, они снижают шансы продажи дефектных продуктов или тех, которые не соответствуют стандартам производительности. В результате они не видят столько возвращенных продуктов, ведущих к снижению затрат, ассоциированных с возвратом клиентам денег и обработкой дефектных товаров. Кроме того, наличие меньшего количества возвращенных продуктов может привести к более высокой удовлетворенности клиентов и улучшению репутации компании.
• Повышенная безопасность: Поскольку печатные платы часто используются в существенных электронных технологиях, их отказ может вызвать основные проблемы для производительности компании или способности организации выполнять существенные услуги. Дефектная печатная плата может вызвать пожар, потенциально ставя в опасность тех, кто рядом. Тестирование перед производством также может обеспечить, что машины и рабочие не повреждены или не травмированы из-за неправильного дизайна во время производства.

Хотя тщательное тестирование не необходимо для всех типов печатных плат, особенно зрелых продуктов, далеко в их жизненном цикле продукта, большинство новых дизайнов печатных плат нуждаются в надежном и частом тестировании процесса дизайна. Устанавливая адекватную процедуру тестирования печатных плат для потребностей вашей организации, вы можете испытать преимущества тестирования печатных плат.

 

Что такое тестирование печатных плат и что тестируется?

Тестирование и инспекция печатных плат охватывают широкий спектр методов тестирования печатных плат, которые проверяют, соответствует ли печатная плата стандартам. Некоторые из этих стандартов печатных плат вращаются вокруг обеспечения того, что печатная плата функционирует правильно согласно спецификациям проекта и что у нее нет дефектов. Электрические тестеры плат и другие методы тестирования цепей используются для проведения этих инспекций и тестов печатных плат.

Процедуры тестирования печатных плат оценивают несколько компонентов печатных плат. Эти компоненты анализируются детально для обеспечения их качества. Первичные тестируемые компоненты можно найти ниже:

• Ламинация: Качество ламинации жизненно важно для срока службы печатной платы — отслаивающийся ламинат может вызвать проблемы в финальной функциональности платы. Обычно тесты на ламинацию будут смотреть на сопротивление ламинации отслаиванию силой или применением тепла.
• Медная металлизация: Медная фольга на печатной плате ламинирована к плате для обеспечения проводности, но качество меди часто тестируется, с анализом прочности на разрыв и удлинения в деталях.
• Пайкаемость: Тестирование пайкаемости материала жизненно важно для функционирующей печатной платы, поскольку оно обеспечивает, что компоненты могут быть крепко присоединены к плате и предотвращает дефекты пайки в конечном продукте. Наиболее часто анализируемый фактор — смачиваемость, которая относится к тому, насколько хорошо поверхность принимает жидкий припой.
• Качество стенки отверстия: Качество стенки отверстия — еще одна важная часть печатной платы, обеспечивающая, что стенки отверстий не треснут или не отслоятся, когда печатная плата выйдет в поле. Стенки отверстий обычно анализируются в средах с циклированием и быстро меняющимися температурами, чтобы увидеть, как хорошо они реагируют на термическое напряжение.
• Электрическое: Электрическая проводность жизненно важна для любой печатной платы, поэтому способность печатной платы проходить электрические токи с минимальной утечкой — общий тест.
• Среда: Многие печатные платы работают во влажных средах, поэтому общий тест для печатных плат — на поглощение воды. В этих типах тестов печатная плата взвешивается до и после помещения во влажную среду, и любое значительное изменение веса приводит к провалу.
• Чистота: Чистота для печатных плат — это способность сопротивляться экологическим факторам вроде коррозии и влажности. Обычно эти тесты включают анализ печатных плат до и после того, как они проходят через меняющиеся экологические условия.

Большинство этих факторов анализируются в раннем тестировании материалов и экологических тестах. Однако факторы вроде электрической проводности и общей функциональности анализируются с различными методами и оборудованием.

 

Типы методов тестирования печатных плат

Существует несколько методов тестирования печатных плат, и ни один не уловит каждую проблему или встретит требования каждого дизайнера. Каждый тестовый метод должен рассматриваться близко для определения, соответствует ли он конкретным нуждам вашей производственной среды. Некоторые факторы для рассмотрения включают тип продукта, который вы тестируете, проблемы, на которые вы тестируете, и надежность тестового метода. Чтобы дать вам обзор доступных тестовых методов, мы резюмировали основные качества четырех популярных типов методов тестирования печатных плат ниже:

 

1. Внутрецепное тестирование (ICT)

Внутрецепное тестирование — популярный метод тестирования печатных плат, который многие производители печатных плат предпочитают нанимать, и оно может найти 98% неисправностей. Этот тестовый метод использует специальные шаги тестирования печатных плат и оборудование, включая:

• Внутрецепной тестер: Система тестера содержит матрицу сотен или тысяч драйверов и сенсоров, которые выполняют измерения для теста.
• Фикстура: Фикстура соединяется с внутрицепным тестером и является частью, которая взаимодействует непосредственно с тестируемой платой. Эта фикстура выглядит как гвоздик и спроектирована специально для платы в вопросе. Каждый «гвоздик», или точка сенсора, соединяется с релевантными точками на тестовой плате, подавая информацию обратно тестеру. Фикстуры обычно являются самой дорогой частью этой системы.
• Программное обеспечение: Программное обеспечение для тестера инструктирует систему на то, какие тесты выполнять для каждого типа тестируемой платы и диктует параметры для прохождения или провала.

Используя метод ICT, производитель может тестировать индивидуальные компоненты и измерять их производительность, независимо от других компонентов, присоединенных к ним. Обычно этот тип тестирования лучше для аналоговых цепей, так как он лучше в измерении сопротивления, емкости и других аналоговых мер. Кроме того, стоимость оборудования означает, что этот тестовый метод лучше подходит для финального тестирования стабильных, высокообъемных продуктов, не для низкообъемных производств или ранних стадий тестирования, где дизайн может меняться многократно.

 

2. Безфикстурное внутрицепное тестирование (FICT)/Летающее зондовое тестирование

Безфикстурное внутрицепное тестирование (FICT), также известное как летающее зондовое тестирование, является типом ICT, которое работает без кастомных фикстур, снижая общую стоимость теста. Впервые представленное в 1986 году, FICT использует простую фикстуру для удержания платы, пока тестовые зонды движутся вокруг и тестируют релевантные точки на ней, используя программно-контролируемую программу. С момента своего введения FICT приобрело широкое использование во всей электронной производственной промышленности за свою универсальность.

Тестирование FICT используется для тех же вещей, что и традиционное ICT, но из-за способа, которым оно идет о тестировании, оно предлагает разные преимущества и недостатки. В то время как FICT способно адаптироваться к новым платам быстро, легко и стоимоэффективно, с простой сменой программирования, оно склонно быть медленнее, чем традиционное ICT. Это качество делает его идеальным тестовым методом для тестов малого производства и прототипирования, но менее эффективным для крупномасштабного производства.

 

3. Функциональное цепное тестирование

Функциональное цепное тестирование — это именно то, как это звучит — оно тестирует функцию цепи. Этот тип тестирования всегда приходит в конце производственного плана, используя функциональный тестер для проверки того, выполняет ли готовая печатная плата согласно спецификациям.

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

• Как работают функциональные тестеры? Функциональные тестеры приходят в нескольких типах, но обычно делят ту же функцию — они имитируют финальную среду, в которой печатная плата должна функционировать. Функциональные тестеры обычно делают это через интерфейс с печатной платой через ее тестовые зондовые точки или крайние разъемы и тестируют для сертификации, что печатная плата функционирует согласно дизайн-спецификациям.
• Являются ли функциональные цепи такими же, как ICT? В некоторых отношениях функциональные цепные тесты похожи на ICT в том, что они используют разъемы для присоединения к плате. В случае функциональных цепных тестеров они используют пого-пин устройства для соединения с печатной платой и обычно нуждаются в меньшем количестве пинов, чем фикстура ICT. Тестовое оборудование затем запускает программы для тестирования печатной платы, обеспечивая, что оборудование функционирует именно так, как задумано.
• Когда происходят функциональные цепные тесты? Как ранее сказано, функциональные цепные тесты — последний тип теста для завершения в производственном плане печатных плат, обеспечивая, что продукт, идущий наружу, функционирует согласно спецификациям.
• Что оценивает функциональное цепное тестирование? Обычно функциональные цепные тесты просто смотрят на функциональность продукта как целого и оценивают его на основе прохождения или провала. В результате, это не идеальный тестовый метод для ранних прототипов, так как он не идентифицирует детали о том, что не так с продуктом.

 

4. Тестирование граничного сканирования

Тест граничного сканирования смотрит на линии проводов на печатных платах и широко используется как способ тестирования интегральных схем, когда невозможно достичь всех узлов цепи. В этом типе теста ячейки помещаются в выводы от кремния к внешним пинам, тестируя функциональность платы.

Большое дифференцирующее качество этого типа теста — его способность оценить плату без достижения всех ее узлов. Это качество важно для оценки интегральных схем с множественными слоями и высокой плотностью, так как эти типы печатных плат становятся более распространенными в последние годы.

Фактически, этот тестовый метод довольно универсален и способен использоваться для нескольких применений, включая системные тесты, тестирование памяти, флеш-программирование и эмуляцию центрального процессора (CPU), среди других функций. Он обычно используется в полевом сервисе для обнаружения проблем в функционирующих системах.

 

Как защитить вашу печатную плату с лучшими дизайнами

Чтобы лучше защитить вашу печатную плату и заставить ее пройти инспекцию и тест, вы можете захотеть рассмотреть использование некоторых из топовых техник дизайна, доступных сегодня. Дизайн для производства (DFM), Дизайн для сборки (DFA), Дизайн для тестирования (DFT) и Дизайн для цепочки поставок (DFSC) — все это некоторые из лучших техник дизайна, используемых для обеспечения того, что печатная плата производится правильно.

По сути, дизайнеры используют эти техники в стадии схем и симуляции для обеспечения того, что печатная плата встречает различные параметры и стандарты перед тем, как она будет отправлена на стадию производства. Узнайте больше о DFM, DFA, DFSC и DFT ниже.

 

Дизайн для производства

DFM — это процесс укладки топологии печатной платы с производственным процессом в уме. С этой ментальностью дизайна топология компоновки печатной платы предназначена для смягчения проблем, которые обычно происходят во время фарбировки и процессов сборки, включая:

• Сливы и острова: Куски свободно плавающей меди на слое печатной платы могут вызвать проблемы в дизайне печатной платы, что склонно происходить, когда дизайн включает несколько областей с маленькими островами меди между дорожками. Эти куски могут отломиться и вызвать интерференции на других частях платы и островах, импеданс дорожки, неточности дорожки, импеданс и другие проблемы.
• Паяные мостики: Когда дорожки и пины размещены слишком близко вместе и паяльная маска не используется в дизайне, припой может создавать мостики между пинами, вызывая короткие замыкания и коррозию вместе с другими проблемами.
• Медь к краю: Иногда медь на печатной плате слишком близко к краю платы, вызывая короткие замыкания во время процесса травления, когда электрический ток применяется.

Тесты DFM должны быть реализованы рано в временной шкале проекта для снижения общих затрат и времени разработки. Есть много программных программ, доступных, которые идентифицируют проблемы, как перечисленные выше.

 

Дизайн для сборки

Для любой сборки печатных плат жизненно важно крепко присоединять компоненты к печатной плате. К сожалению, это может быть трудно, когда дизайн труден для сборки, поэтому DFA жизненно важно. С DFA целью является определение того, как спроектировать печатную плату так, чтобы сборщик мог завершить свою работу быстро и эффективно.

Процесс DFA включает следующие шаги:

• Минимизировать материаловые входы.
• Выбирать легко доступные компоненты.
• Давать компонентам адекватное количество пространства между каждым другим.
• Применять общие стандарты дизайна печатных плат.
• Делать маркировки для компонентов точными и четкими.

Как DFM, тесты DFA должны быть реализованы рано в процессе дизайна проекта для минимизации производственных затрат и времени разработки продукта. Программные программы тестирования печатных плат доступны для помощи в обеспечении того, что дизайны печатных плат встречают стандарты DFA.

 

Дизайн для тестирования

DFT — это тип дизайна, который помогает сделать тестирование более тщательным и менее затратным. По сути, печатные платы, спроектированные с DFT в уме, спроектированы для того, чтобы сделать легким обнаружение и локализацию неисправностей. Таким образом, легче запускать тесты быстро и точно, снижая количество времени, нужного для тестирования. Для этого дизайнеры должны знать точно, какой тип тестовых методов они будут использовать на каждой стадии производства и спроектировать печатную плату для оптимальной работы с ними.

DFT может требовать значительное дополнительное усилие дизайна и инженерии в процессе дизайна печатных плат, легко компенсирующее количество времени, сэкономленного во время тестирования. Количество потраченного времени, однако, легко компенсируется общим снижением производственных затрат. С неисправностями, более легкими для нахождения, менее вероятно, что печатные платы со скрытыми неисправностями будут отправлены наружу, снижая стоимость неудовлетворенности клиентов и потенциальных отзывов.

 

Дизайн для цепочки поставок

Одна вещь, которую многие дизайнеры не рассматривают, — это жизненный цикл продукта или компонента. Часто определенные компоненты устаревают во время жизненного цикла продукта печатной платы, и становится более трудно закупить этот компонент в стоимоэффективном способе. Жизненно важно рассматривать жизненные циклы компонентов при проектировании новых продуктов с техниками DFSC.

Оставаться в курсе жизненных циклов включает разговор с опытным контрактным производителем электроники для определения доступности запаса и альтернативного снабжения для компонентов печатной платы рано в процессе дизайна. В долгую, эта DFSC стратегия поможет сэкономить деньги, обеспечивая долгий срок жизни для дизайна печатной платы.

 

Выберите Millennium Circuits для тестирования печатных плат

Независимо от метода, который вы используете, тестирование печатных плат — важный шаг в процессе дизайна, помогающий сэкономить вашему бизнесу много времени и денег, предотвращая баги до того, как они влияют на ваше производство. Однако, чтобы успешно запускать тесты на ваших печатных платах, вам нужен поставщик, которому вы можете доверять, чтобы обеспечить, что ваши прототипы сделаны на заказ каждый раз. Millennium Circuits Limited может помочь.

Мы предоставляем несколько прототипов и услуг малого производства, которые могут помочь ускорить ваш тестовый процесс. Невероятной надежностью и без скрытых сборов, мы убеждаемся, что вы можете доверять нам для предоставления высококачественных прототипов для вашего следующего раунда тестирования печатных плат. Получите котировку сегодня!

 

Запросить бесплатную котировку