בדיקת PCBA

מהי בדיקת PCBA?

בדיקת PCBA מתייחס לבדיקות פונקציונליות, ביצועים ואמינות של לוחות PCBA, המתבצעות באמצעות ציוד ושיטות ייעודיות לאחר סיום ייצור הלוח הריק (PCB) והרכבת הרכיבים. זהו שלב קריטי לזיהוי כשלים במעגל ולאמת עמידה בדרישות המוצר, וקובע ישירות את איכות האבטיפוס של ה-PCBA ואת התכנות לייצור המוני. על מנת להימנע מקיומם של מוצרי באיכות נמוכה, בדיקת פונקציונליות PCB היא ללא ספק שלב חובה. לא יהיה מגזמה לומר שسمתה של החברה קשורה בצורה הדוקה ל-PCBAs שלה. לכן, לא מפתיע שבדיקת PCBA בפועל נחשבת לחלק החשוב ביותר בתהליך הייצור.

מטרת הבדיקה העיקרית

• זיהוי כשלים בייצור: כגון חיבורים קרים, קצר, מעגלים פתוחים, רכיבים שגויים/חסרים, וכו';

• אימות עמידה פונקציונלית: לבדוק שהעברת אותות במעגל, יציבות האספקה החשמלית, תאימות ממשקים, וכו' עומדים בדרישות העיצוב;

• הבטחת אמינות: לضمان פעילות יציבה של המוצר בסצנריונים מציאותיים באמצעות מבחני סביבה ומלאכות;

• צמצום סיכונים בייצור המוני: זיהוי בעיות עיצוב או תהליך בשלב מוקדם כדי להימנע מתיקונים масיביים במהלך ייצור המוני.

סוגי מבחנים נפוצים ל-PCBA

• בדיקות בסיסיות: בדיקת מחט עפה, בדיקה אופטית (AOI);

• בדיקות פונקציונליות: בדיקות ברמת לוח, בדיקות ברמת מערכת;

• בדיקות מקצועיות: בדיקות בתוך המעגל, בדיקות חיבור מעגלים;

• בדיקות מיוחדות: בדיקות תאימות תהליך ללא עופרת, בדיקות יציבות סביבתית.

יתרונות שירות הבדיקות של Kingfield

בניצול היכולות האמורות לעיל של "בדיקת איכות רב-ממדית", הבדיקות שלנו של PCBA לא רק מכסות את כל סוגי צרכי הבדיקה, אלא גם משיגות לולאה סגורה של "בדיקה-משוב-אופטימיזציה": באמצעות נתוני בדיקה מדויקים, אנו מספקים ללקוחות הצעות לאופטימיזציה של העיצוב, ובמקביל משפרים את אמינות והיצרנות של הדגמים הראשונים, ומאפשרים ייצור המוני מהיר.

סוגי בדיקות PCBA

טכנולוגיית אסמבלי של PCB מתקדמת מאוד, וכוללת שלבים רבים חשובים כמו שיטות ייצור PCB, רכש ובחינה של רכיבים, אסמבלי SMT, אריזה מסוג DIP, ואיסוף ובדיקת לוחות מעגלים מודפסים. בפרט, איסוף ובדיקת PCB מהווים את שלב הבקרה הפנימית הקריטי ביותר, אשר קובע ישירות את ביצועי המוצר הסופי. בדיקת PCBA דורשת בחירה בפתרון מתאים בהתאם לשלב הפרוטוטיפ, מורכבות התהליך ותרחיש היישום. להלן פרטיה המרכזיים של סוגי הבדיקות הנפוצים בתעשייה, שכולם מהווים מודולי שירות בשלים ממפעל קינגפילד:

I. בדיקה בסיסית: מכסה פגמים מרכזיים בייצור

1. בדיקת מחט עפה

• פונקציה مركزית: מזהה באופן מדויק בעיות של חיבור והקצרה על לוחות PCB ריקים או מאוספים, ללא צורך בתכונות בדיקה מיוחדות.

• תכונות טכנולוגיות: דיוק בדיקה ±0.03 מ"מ, תומך ב-1-56 שכבות, מהירות בדיקה 200 נקודות/שנייה, מתאים לאיסוף בכמויות קטנות.

• תרחישים מתאימים: יצירת דגמים, ייצור בסריה קטנה עד בינונית, מתאים במיוחד לפרויקטים עם שדרוגים תכופים בעיצוב וללא צורך בייצור חוזר של ציוד הקפצה.

2. בדיקת אופטיקה AOI

• פונקציה مركزית: מזהה פגמי מראה של חיבורי להט באמצעות ראיית מכונה, ומשמיט את הבדיקה הויזואלית הידנית.

• תכונות טכנולוגיות: הדמיה ויזואלית תלת-ממדית, מסוגלת לזהות פגמים כגון חיבורי להט קרים, קצר, חוסר בהלהטה, ורכיבים במקום שגוי/חסרים/הפוכים.

• תרחישים מתאימים: בדיקת תהליך מלא לאחר הנחת SMT, מתאימה במיוחד ללוחות דגם עם אריזות זעירות 03015 והצבה בצפיפות גבוהה.

3. בדיקת ICT: האותות של ICT כוללים עיקרית החלפת מעגל, ערכים של מתח וזרם, עקומות תנודה, אמפליטודה, רעש וכו'.

II. בדיקת פונקציונליות: אימות דרישות העיצוב המרכזיות

1. בדיקת רמה של לוח

• פונקציה مركزית: לבצע בדיקה של מודולים פונקציונליים מרכזיים של לוח PCBA, כגון מודולי כוח, מודולי אותות ומודולי ממשק.

• תכונות טכנולוגיות: סקריפטים מותאמים אישית מביאים סימולציה של מתח פעילות/כניסות אותות ומדווחים על תקינות פעילות מודול היציאה.

• תרחישים מתאימים: כדי לאמת את ההיגיון העיצובי של מודולים פונקציונליים בודדים, כגון מודולי העברת אותות של לוחות בקרה תעשייתית ומודולי כוח של ציוד רפואי.

2. בדיקות ברמת המערכת

• פונקציה مركزית: שילוב של לוחות PCBA בתוך מערכת שלמה כדי לבדוק את הסינרגיה הפונקציונלית הכוללת ואת יציבות הביצועים.

• תכונות טכנולוגיות: סימולציה של תרחישים יישומיים מהעולם האמיתי לצורך בדיקות הפעלה מתמשכות.

• תרחישים מתאימים: אימות סופי של דגמים ראשוניים של המוצר כדי להבטיח שהם עומדים בדרישות המשתמש הסופי, כגון הפונקציונליות של חומרה חכמה וביצועי הקישוריות של ציוד תעשייתי.

בדיקת PCBA אינה עלות נוספת, אלא rather 'קו ההגנה הנדרש' מעיצוב דגם ראשון לייצור המוני. המשמעות הליבה שלה מונחת בארבעה ממדים מרכזיים, המבטאים במדויק את סוגי הבדיקות השונים שהוזכרו קודם:

1. בדיקה של פגמים בייצור כדי להימנע מסיכון של שיקום массלי.

ביצור PCBA, שגיאות קטנות עשויה לגרום לכישלון פונקציונלי כללי. בדיקות בסיסיות כגון בדיקת מחט עפה ובדיקת אופטיקה AOI יכולות לכסות בצורה מלאה כשלים מרכזיים כגון מוליכות, מראה חיבורי הלחמה והרכבת רכיבים, וכך למנוע מהבעיות האלה להגיע למراבים הבאים — במיוחד בשלב הפיתוח. זיהוי מוקדם יכול להימנע מחזרה גדולה הנובעת מפגמים בעיצוב או בתהליך במהלך ייצור המוני, ולצמצם את ההפסדים פי עשרות.

2. ודא שהעיצוב אפשרי ושהפונקציות עומדות בדרישות.

הנימוק התיאורטי שמאחורי שרטוטי העיצוב צריך להיות מאומת באמצעות בדיקה מעשית. בדיקות ברמה של לוח וברמה של מערכת יכולות לדמות תרחישי יישום מהעולם האמיתי כדי לאמת האם פונקציות ליבה כגון יציבות אספקת חשמל, העברת אותות ושיתוף פעולה בין מודולים עומדים בדרישות העיצוב. שלב זה מזהה באופן מדויק בעיות שבהן "השרטוטים הם מעשיים אך לא ניתנים ליישום בפועל", ומספק תמיכה בנתונים לאופטימיזציה של העיצוב, וכן מונע מהמוצר להיות מושמט מהשוק עקב כשלים פונקציונליים לאחר השקה.

3. הבטחת אמינות ועמידות, והגברת המוניטין של המוצר.

הפעולה יציבה לטווח ארוך של PCBAs מהווה יתרון تنافיתי מרכזי של מוצרי סיום. בדיקות יציבות סביבתית ובדיקות חיבור מעגלים יכולות לאשר את אמינות המוצרים בתנאי קיצון של טמפרטורה, רטיבות ורטיטציה, ומבטיחות פעילות מתמשכת בסצנריות מורכבות כגון בקרת תעשייתית, אלקטרוניקה לרכב וציוד לשימוש בחוץ. במקביל, בדיקות ICT מקוונות מזהות את הפרמטרים האמיתיים של הרכיבים, ומונעות התקצרות תוחלת החיים של המוצר עקב כשלים נסתרים של רכיבים, ובכך שומרות על מוניטין המותג.

4. לעמוד בדרישות תאימות התעשייה ולשבור מחסומי מסחר.

למוצרי יצוא או לsectors מיוחדים כגון רפואה ותעשיית הרכב, קיימים סטנדרטים ברורים לאימות עמידה של PCBA. בדיקות אימות תהליך חסר עופרת יכולות להנפיק דוחות מוסמכים כדי להבטיח שהמוצרים עומדים בדרישות הסביבתיות הבינלאומיות; בדיקות חיבור מעגל ובדיקות פונקציונליות המצייתות לסטנדרט IPC-610 יכולות לעמוד בדרישות כניסה לתעשייה, ועוזרות למוצרים להיכנס לשוק העולמי בחלוף, מבלי להיפגع מבעיות עמידה. בסיכום, בדיקת PCBA היא השקעה חכמה עם עלות נשלטת. בין אם בשלב הפיתוח או בייצור המוני, השקעה בבדיקות יכולה להניב תשואה של פי כמה – היא לא רק מאפשרת לזהות בעיות מראש ולצמצם את עלות העריכה, אלא גם מבטיחה איכות מוצר, מזרזת את הזמן עד לכניסה לשוק ופותחת פתח לשווקים נוספים. שירותי הבדיקה המגוונים של Kingfield מבטיחים שכל PCBA יהיה אמין ועומד בדרישות של ייצור המוני, באמצעות לולאה סגורה של "בדיקת דיוק + משוב נתונים + הצעות אופטימיזציה".

הדיוק והיעילות של בדיקת PCBA תלויים במידה רבה בתמיכה של ציוד בדיקה מקצועי. להלן סוגי הציוד המרכזיים המתאימים לערך הבדיקה שנזכר לעיל; כל אלה הם ציוד נפוץ שמשתמש בו Kingfield בבדיקות ניסיוניות, תוך שיווי משקל בין דיוק, יעילות והתאמה לתרחישים שונים:

ציוד זיהוי פגמים בסיסי

1. מכונת בדיקה מסוג Flying probe תפקידי ליבה: מאתרת רציפות, קצר ופעימות ב-PCB ללא צורך בתרמילים מיוחדים.

פרמטרים עיקריים: דיוק בדיקה ±0.03 מ"מ, מהירות בדיקה 200 נקודות/שניה, תומך ב-1-56 שכבות, קוטר חור מינימלי 0.2 מ"מ.

יתרונות המכשיר: מותאם לדוגמיות בכמויות קטנות; מבטל את הצורך בייצור חוזר של תרמילים במהלך חזרות עיצוב, ומצמצם את עלות הבדיקה.

2. מערכת AOI תפקידי ליבה: זיהוי באמצעות ראיית מכונה של פגמי לحام (לחיי קור, חיבורים מיותרים, חוסר בלהט), והרכבה שגויה/רכיבים חסרים/הרכבה הפוכה של רכיבים.

פרמטרים עיקריים: דימות ראייה תלת-ממד, רזולוציה של 10 מיקרומטר, מהירות בדיקה של 1000 ממ² לשנייה, תומך בחיבורים אולטרה קטנים מסוג 03015.

יתרונות המכשיר: מחליף את בדיקת הראייה הידנית, דיוק ≥99.7%, אינטגרציה חלקה עם קווי ייצור SMT, ללא זמני משלוח נוספים.

ציוד אימות תפקודי

1. מערכת בדיקה פונקציונלית ברמת לוח

פונקציות עיקריות: מדמה תנאים אופרטיביים אמיתיים כדי לבדוק את הפונקציונליות של מודולים בודדים כגון מודולי ספק כוח, מודולי אותות ומודולי ממשק.

פרמטרים עיקריים: טווח בדיקת מתח 0-60V, דיוק זרם ±0.1mA, תדר אותות 0-1GHz. יתרונות הציוד: סקריפטים ניתנים להתאמה לאיתור מהיר של נקודות כשל פונקציונליות, מספק נתונים מדויקים לאופטימיזציה של העיצוב.

2. תבניות בדיקה ברמת המערכת

פונקציה עיקרונית: בונה סצנריי שימוש מדומים כדי לבדוק את הסינרגיה הפונקציונלית הכוללת והיציבות של ה-PCBA המשולב.

פרמטרים עיקריים: תומך בסימולציה של טמפרטורה (-40℃~125℃) וرطوبة (10%~95% RH), עם בדיקה רציפה עד 72 שעות.

יתרונות המכשיר: משחזר את סביבת המשתמש הסופי, מזהה באופן פרואקטיבי בעיות תאימות ברמת המערכת, ומניח עבודה חוזרת לאחר שיגור המוצר.

ציוד בדיקת אמינות ופרמטרים

1. פונקציית הליבה של בודק ICT מקוון: זיהוי פרמטרים ממשיים של רכיבים, זיהוי חיבורים לקויים (cold solder joints), רכיבים שגויים ותקלות ברכיבים.
פרמטרים עיקריים:
מספר ערוצי בדיקה ≥ 1024, דיוק מדידה ±0.01%, מהירות בדיקה ≤ 2 שניות/נקודה.
יתרונות הציוד: דורש תבניות מותאמות אישית, מתאים לבדיקות ב партиות בינוניות, נתוני פרמטרים ניתנים למעקב, מבטיח דיוק של הרכיבים.

2. פונקציית הליבה של תא המטאורולוגי: סימולציה של סביבות קיצוניות, בדיקת אמינות PCB בתנאי טמפרטורות גבוהות ונמוכות, לחות ורטט.
פרמטרים עיקריים:
טווח טמפרטורה -40℃~150℃, טווח לחות 5%~98% RH, תדר רטט 5~500Hz.
יתרונות הציוד: מאשש פעילות יציבה לאורך זמן של המוצרים, מתאים לסצנריונים מורכבים כמו בקרה תעשייתית ואלקטרוניקה לרכב.

ציוד בדיקת תאימות

1. ספקטרומטר פלואורסצנציה XRF, פונקציה עיקרית: זיהוי תכולת עופרת בחיבורי לحام, אימות עמידה בתקנות RoHS.
פרמטרים עיקריים:
טווחת גילוי: Na-U;
גבול זיהוי: ≤1ppm;
זמן בדיקה: ≤3 דקות/לוח.
יתרונות המכשיר: בדיקת לא-הורסת, ייצור מהיר של דוחות התאמה מוסמכים, עקירת מחסומי מסחר בינלאומיים.

2. מד הסף של חיבור מעגל, פונקציה עיקרית: בודק את חוזק החיבור ואת יציבות העברת האות ב-PCB בתדר גבוה/דיוק גבוה.
פרמטרים עיקריים:
טווח בדיקת כוח משיכה: 0-50 גרם;
דיוק: ±0.1 גרם;
תדירות בדיקת האות: עד 60 ג'יגה-הרץ.
יתרונות המכשיר: תואם לתקן IPC-610, מבטיח אמינות של המוצר ביישומים בתדר גבוה וביתר דיוק.

שאלה 1: מה יקרה אם מסמכים לא מלאים או מטרות בדיקה לא ברורות יובילו לבדיקה שגויה?

תשובה: הגש מסמכים מלאים כנדרש. בדיקות מותאמות אישית דורשות פרמטרי פעולה תוספים. Kingfield מציעה שירותי סקירה מקדימה בחינם; צוות הטכנאים שלנו יכול להמליץ על ציוד מתאים בהתאם למטרות העיקריות, כדי למנוע בזבוז משאבים או דילוג על פריטים קריטיים.

שאלה 2: כיצד ניתן לפתור בעיות של דיוק בדיקה לא מספיק טוב או עיוות נתונים הנובעות מבחירת ציוד לא נכונה או הגדרת פרמטרים שגויה?
א: בחרו ציוד בהתאם לדרגת עיבוד ה-PCB (AOI תלת-מימדי ללוחות צפופים, בדיקת מחט עפה לדוגמיות בכמויות קטנות). אם אינכם בטוחים, פנו להנדסאים של Kingfield. יש להיצמד בקפידה לסף הפרמטרים של ה הציוד, והגדרות תבוצענה על ידי מפעיל מאושר על-ידי יצרן המקור, על מנת למנוע נזק ל-PCB או איבוד נתונים עקב בדיקה מחוץ לטווח.

שאלה 3: מה יש לעשות אם דוח הבדיקה מראה "פגם ספק", או שהבדיקה עברה אך התפקוד נכשל בשימוש בפועל?
א: Kingfield מספקת שירותי סיווג ופירוש של פגמים, מסמנת את השפעת הפגם לפי תרחישי יישום ומציגה הצעות לתיקון. אם מתגלה מצב של "עבר בדיקה במעבדה אך נכשל בפועל", ניתן להוסיף בדיקה ברמת המערכת. נבנה סביבה מותאמת אישית למדל את תנאי העבודה בפועל ונסיים אימות ממוקד מקצה לקצה.

שאלה 4. בדיקת PCB בתדר גבוה/בדיוק מושפעת מהתערבות אותות, ו-PCB חסרי עופרת חייבים לעמוד בדרישות RoHS. כיצד ניתן להבטיח זאת?
תשובה: לוחות בתדר גבוה/בדיוק נבדקים במעבדה משופעת באמצעות ציוד בתדר גבוה ייעודי של 60GHz. מהנדסים מיטבים נקודות בדיקה כדי להפחית את דעיכת האות. לוחות PCB חסרי עופרת נבדקים באמצעות ספקטרומטר פלואורסצנציה XRF (תכולת עופרת ≤0.1%), ומופק דוח עמידה ב-RoHS המוכר בינationally, התומך באישור של גוף שלישי מוסמך.

שאלה 5. בדיקת פרוטוטיפים בסריה קטנה יקרה, ורשומות הבדיקה אובדות בקלות ואינן ניתנות לעקיבה. מהן הפתרונות?
א: בחרו בפתרון בדיקה ללא צימוד. Kingfield אינו גובה דמי מינימום להזמנות קטנות לבדיקה ותומך בשילוב לפי דרישה של פריטי בדיקה כדי לשלוט על העלות. לאחר הבדיקה, מוצעות שירותי אחסון דוחות בענן, שמארחים באופן מלא את נתוני הבדיקה, צילומי מסך של פגמים ופתרונות אופטימיזציה, כדי לאפשר מעקב קל של חזרות שיפור ועקיבות.