Testovanie PCBA

Čo je testovanie PCBA?

Testovanie PCBA odkazuje sa na funkčné, výkonnostné a spoľahlivostné testovanie dosiek PCBA vykonané pomocou špecializovaného zariadenia a procesov po dokončení výroby holých dosiek PCB a montáže komponentov. Je to kľúčový krok pri identifikácii obvodových chýb a overovaní zhody výrobku, ktorý priamo určuje kvalitu prototypu PCBA a uskutočniteľnosť následnej sériovej výroby. Aby sa predišlo nízkej kvalite výrobkov, funkčné testovanie dosiek PCB je nevyhnutným krokom. Nie je prehnané tvrdiť, že renomé firmy je úzko späté s ich doskami PCBA. Preto nie je prekvapivé, že skutočné testovanie PCBA sa považuje za najdôležitejšiu časť výrobného procesu.

Hlavný cieľ testovania

• Vyšetrovanie výrobných chýb: napríklad studené spáje, mostikovanie, skraty, prerušené obvody, nesprávne/chýbajúce súčiastky atď.;

• Overenie funkčnej zhody: potvrďte, že prenos signálu v obvode, stabilita napájania, kompatibilita rozhraní atď. spĺňajú návrhové požiadavky;

• Zabezpečenie spoľahlivosti: zabezpečte stabilný prevádzkový chod výrobku v reálnych podmienkach prostredníctvom environmentálnych a starnutím testov;

• Zníženie rizík pri sériovej výrobe: časné zistenie problémov s návrhom alebo procesom, aby sa predišlo rozsiahlej oprave počas hromadnej výroby.

Bežné typy testovania PCBA

• Základné testovanie: Testovanie lietajúcimi sondami, optická kontrola AOI;

• Funkčné testovanie: Testovanie na úrovni dosky, testovanie na úrovni systému;

• Odborné testovanie: Testovanie vo výrobe (in-circuit), testovanie spojov obvodu;

• Špecializované testovanie: Testovanie zhody s bezolovnatými procesmi, testovanie environmentálnej stability.

Výhody testovacej služby Kingfield

Využitím vyššie uvedených možností „viacrozmerného kontrolovania kvality“ naše PCBA testovanie pokrýva nielen všetky typy požiadaviek na testovanie, ale zároveň dosahuje uzavretú slučku „testovanie-spätná väzba-optimalizácia“: prostredníctvom presných testovacích dát poskytujeme zákazníkom návrhy na optimalizáciu konštrukcie, súčasne zvyšujeme spoľahlivosť a výrobnejšiu prototypov a podporujeme rýchlu sériovú výrobu.

Typy PCBA testov

Technológia zostavovania dosiek plošných spojov je veľmi pokročilá a zahŕňa množstvo kľúčových etáp, ako sú metódy výroby dosiek plošných spojov, nákup a kontrola komponentov, SMT montáž, DIP balenie a montáž a testovanie dosiek plošných spojov. Konkrétnejšie, montáž a testovanie dosiek plošných spojov je najdôležitejšou internou kontrolnou etapou, ktorá priamo určuje výkon konečného produktu. Testovanie PCBA vyžaduje výber vhodného riešenia na základe prototypovej fázy, zložitosti procesu a aplikačného scenára. Nižšie sú uvedené základné podrobnosti o hlavných druhoch testovania v priemysle, ktoré sú všetky zrelými servisnými modulmi spoločnosti Kingfield:

I. Základná kontrola: Pokrýva kľúčové chyby vo výrobe

1. Letiaci hrot test

• Základná funkcia: Presne detekuje problémy so spojitosťou a skratmi na holých alebo zostavených doskách plošných spojov bez potreby špeciálnych testovacích prípravkov.

• Technické vlastnosti: Presnosť testovania ±0,03 mm, podporuje dosky s 1–56 vrstvami, rýchlosť testovania 200 bodov/sekundu, vhodné pre malé série prototypov.

• Aplikovateľné scenáre: Prototypovanie, malá až stredná sériová výroba, najmä vhodné pre projekty s častými zmenami dizajnu, kde nie je potrebná opakovaná výroba prípravkov.

2. Optická kontrola AOI

• Základná funkcia: Identifikuje chyby vo vzhľade spájok pomocou strojového vízie, nahrádza ručnú vizuálnu kontrolu.

• Technické vlastnosti: 3D vizuálne zobrazovanie, schopné detekovať chyby ako studené spájky, mostíkovanie, nedostatočné množstvo spájky a nesprávne umiestnené/chýbajúce/obrátené súčiastky.

• Aplikovateľné scenáre: Kompletná kontrola po umiestnení SMT, najmä vhodná pre prototypové dosky s ultra malými balíčkami 03015 a vysokou hustotou umiestnenia.

3. Testovanie ICT: ICT signály zahŕňajú hlavne prepínanie obvodov, hodnoty napätia a prúdu, kolísanie kriviek, amplitúdu, šum atď.

II. Funkčné testovanie: Overenie kľúčových požiadaviek dizajnu

1. Testovanie na úrovni dosky

• Základná funkcia: Na testovanie kľúčových funkčných modulov dosky PCBA, ako sú napájacie moduly, signálne moduly a rozhranové moduly.

• Technické vlastnosti: Prispôsobené testovacie skripty simulujú skutočné pracovné napätie/podnety signálov a generujú správy o zhode funkčnosti výstupného modulu.

• Aplikovateľné scenáre: Na overenie logiky návrhu jednotlivých funkčných modulov, ako sú moduly prenosu signálu priemyselných riadiacich dosiek a napájacie moduly lekárskych prístrojov.

2. Testovanie na úrovni systému

• Základná funkcia: Integrácia dosiek PCBA do kompletného systému za účelom testovania celkovej funkčnej synergia a stability výkonu.

• Technické vlastnosti: Simulácia reálnych aplikačných scenárov pre nepretržité prevádzkové testovanie.

• Aplikovateľné scenáre: Konečné overenie prototypov produktov, aby sa zabezpečilo, že spĺňajú požiadavky koncových používateľov, ako napríklad funkčnosť chytrého hardvéru a výkon spolupráce priemyselného zariadenia.

Testovanie PCBA nie je dodatočnou nákladovou položkou, ale skôr „nevyhnutnou bariérou“ od návrhu prototypu produktu až po hromadnú výrobu. Jeho kľúčový význam spočíva v štyroch kľúčových dimenziách, ktoré presne odrážajú rôzne typy testov uvedené vyššie:

1. Zisťovanie výrobných chýb, aby sa predišlo riziku hromadnej opravy.

Pri výrobe PCBA môžu aj malé chyby viesť k celkovému funkčnému zlyhaniu. Základné kontroly, ako je testovanie lietajúcimi sondami a optická kontrola AOI, môžu 100 % pokryť kľúčové defekty, ako je vodivosť, vzhľad spájok a montáž súčiastok, a tým zabrániť prenikaniu týchto problémov do následných fáz – najmä vo fáze prototypovania. Včasná detekcia môže zabrániť rozsiahlej opravnej práci spôsobenej konštrukčnými alebo technologickými chybami počas sériovej výroby, čím sa znížia straty až desiatkykrát.

2. Overte uskutočniteľnosť návrhu a zabezpečte, aby funkcie spĺňali požiadavky.

Teoretické odôvodnenie za návrhovými výkresmi je potrebné overiť prostredníctvom praktického testovania. Testovanie na úrovni dosky a systémovej úrovne môže simulovať reálne podmienky použitia, aby overilo, či základné funkcie ako stabilita napájania, prenos signálu a spolupráca modulov spĺňajú návrhové požiadavky. Tým sa presne identifikujú problémy, kde „výkresy sú realizovateľné, ale v praxi nie sú použiteľné“, čo poskytuje podporu dátami pre optimalizáciu návrhu a zabráni vyraďovaniu produktov z trhu kvôli funkčným chybám po uvedení.

3. Zabezpečte spoľahlivosť a trvanlivosť a zvyšte renomé produktu.

Dlhodobá stabilná prevádzka dosiek s plošnými spojmi je kľúčovou konkurenčnou výhodou konečných produktov. Testovanie stability prostredia a testovanie spojov obvodov môžu overiť spoľahlivosť produktov za extrémnych podmienok teploty, vlhkosti a vibrácií, čím sa zabezpečí nepretržitá prevádzka v komplexných scenároch, ako sú priemyselné riadenie, automobilová elektronika a vonkajšie zariadenia. Súčasne online testovanie ICT detekuje skutočné parametre komponentov, čo zabraňuje skracovaniu životnosti produktov spôsobenému skrytými poruchami komponentov a udržiava renomé značky.

4. Splňte požiadavky na dodržiavanie priemyselných noriem a odstráňte obchodné bariéry.

Pre výrobky určené na vývoz alebo pre špeciálne odvetvia, ako je lekárstvo a automobilový priemysel, existujú jasné normy súladu pre dosky plošných spojov (PCBA). Testovanie súladu s bezolovnatým procesom môže vydávať autorizované správy, ktoré zabezpečia, že výrobky spĺňajú medzinárodné environmentálne normy; zatiaľ čo testovanie spojov obvodov a funkčné testovanie podľa noriem IPC-610 môžu spĺňať požiadavky na prístup do odvetvia a pomôžu výrobkom hladko vstúpiť na globálny trh a vyhnúť sa odmietnutiu kvôli problémom so súladom. Zhrnutie: testovanie PCBA je „investíciou s kontrolovateľnými nákladmi“. Bez ohľadu na to, či ide o prototypovanie alebo sériovú výrobu, investícia do testovania prináša niekoľkonásobný návrat – umožňuje nielen včasné odhalenie problémov a zníženie nákladov na opravy, ale tiež zaručuje kvalitu výrobkov, urýchľuje uvedenie na trh a rozširuje prístup na trhy. Komplexné testovacie služby spoločnosti Kingfield zabezpečujú, že každá doska PCBA má spoľahlivosť a súlad na úrovni sériovej výroby prostredníctvom uzavretého cyklu „presné testovanie + spätná väzba údajov + návrhy na optimalizáciu“.

Presnosť a efektivita testovania PCBA do značnej miery závisia od podpory profesionálneho testovacieho zariadenia. Nasledujú základné typy zariadení, ktoré korešpondujú s vyššie uvedenou testovacou hodnotou; ide o všetky bežné zariadenia skutočne používané spoločnosťou Kingfield pri testovaní prototypov, pričom sa dosahuje rovnováha medzi presnosťou, efektivitou a prispôsobivosťou scenárom:

Základné zariadenie na detekciu chýb

1. Zariadenie na testovanie lietajúcej sondy Hlavné funkcie: Detekuje spojitosti, skraty a prerušenia na doskách PCB bez potreby špeciálnych prípravkov.

Kľúčové parametre: Presnosť testovania ±0,03 mm, rýchlosť testovania 200 bodov/s, podpora dosiek s 1–56 vrstvami, minimálny priemer otvoru 0,2 mm.

Výhody zariadenia: Prispôsobiteľné pre malé série prototypov; eliminuje potrebu opakovaného vyrábania prípravkov počas iterácií návrhu, čím sa znížia náklady na testovanie.

2. Systém AOI Hlavné funkcie: Identifikácia chýb spojov strojového vízie (studené pájenie, mostíkovanie, nedostatočné množstvo cínu), nesprávna montáž, chýbajúce alebo obrátene umiestnené súčiastky.

Kľúčové parametre: 3D vizuálne zobrazovanie, rozlíšenie 10 μm, rýchlosť kontroly 1000 mm²/sekundu, podporuje ultra malé balenia 03015.

Výhody zariadenia: Nahrádza ručnú vizuálnu kontrolu, presnosť ≥99,7 %, bezproblémová integrácia so SMT výrobnými linkami, bez dodatočnej dodávacej doby.

Funkčné overovacie zariadenie

1. Systém funkčného testovania na úrovni dosky plošných spojov

Základné funkcie: Simuluje reálne prevádzkové podmienky na testovanie funkčnosti jednotlivých modulov, ako sú napájacie moduly, signálne moduly a rozhranové moduly.

Kľúčové parametre: Rozsah testovacieho napätia 0-60 V, presnosť prúdu ±0,1 mA, podpora signálnej frekvencie 0-1 GHz. Výhody zariadenia: Prispôsobiteľné testovacie skripty umožňujú rýchle vyhľadanie miest funkčných porúch a poskytujú presné údaje pre optimalizáciu návrhu.

2. Zariadenia na testovanie na úrovni systému

Základná funkcia: Vytvárajú simulované aplikačné scenáre na testovanie celkovej funkčnej synergickej spolupráce a stability integrovanej dosky plošných spojov (PCBA).

Kľúčové parametre: Podporuje simuláciu teploty (-40 °C až 125 °C) a vlhkosti (10 % až 95 % RH), s nepretržitým testovaním až 72 hodín.

Výhody zariadenia: Replikuje prostredie koncového používateľa, proaktívne identifikuje problémy so systémovou kompatibilitou a predchádza opakovaným prácam po spustení produktu.

Zariadenie na testovanie spoľahlivosti a parametrov

1. Základná funkcia online testera ICT: Detekcia skutočných parametrov súčiastok, identifikácia chladných spájok, nesprávnych súčiastok a porúch súčiastok.
Kľúčové parametre:
Počet testovacích kanálov ≥ 1024, meracia presnosť ±0,01 %, rýchlosť testovania ≤ 2 sekundy/bod.
Výhody zariadenia: Vyžaduje špeciálne upínanie, vhodné pre stredné série testovania, stopovateľné údaje parametrov, zabezpečujúce presnosť súčiastok.

2. Klimatická komora – základná funkcia: Simuluje extrémne prostredia, testuje spoľahlivosť dosiek PCBA pri vysokých a nízkych teplotách, vlhkosti a vibráciách.
Kľúčové parametre:
Rozsah teploty -40 ℃ až 150 ℃, rozsah vlhkosti 5 % až 98 % RH, frekvencia vibrácií 5 až 500 Hz.
Výhody zariadenia: Overenie dlhodobej stabilnej prevádzky produktov, prispôsobivosť náročným scenárom, ako je priemyselné riadenie a automobilová elektronika.

Zariadenie na testovanie zhody

1. XRF Fluorescenčný spektrometer Základná funkcia: Detekuje obsah olova v spájkach, overuje súlad s predpismi RoHS.
Kľúčové parametre:
Detekčný rozsah: Na-U;
Hodnota detekcie: ≤1 ppm;
Čas merania: ≤3 minúty/doska.
Výhody zariadenia: Nedeštruktívne testovanie, rýchle generovanie autorizovaných správ o zhode, prekonávanie bariér vo vnútroštátnej obchodnej výmene.

2. Testér pevnosti spojov dosky plošných spojov Základná funkcia: Testuje pevnosť spojenia a stabilitu prenosu signálu vysokofrekvenčných/presných dosiek plošných spojov.
Kľúčové parametre:
Rozsah testovania ťahovej sily: 0–50 g;
Presnosť: ±0,1 g;
Frekvencia testovania signálu: až do 60 GHz.
Výhody zariadenia: Zodpovedá norme IPC-610, čo zabezpečuje spoľahlivosť výrobku vo vysokofrekvenčných a presných aplikáciách.

Q1. Čo ak neúplná dokumentácia alebo nejasné ciele testovania povedú k nepresnému testovaniu?

A: Predložte kompletnú požadovanú dokumentáciu. Pre špecializované testovanie sú potrebné doplnkové prevádzkové parametre. Spoločnosť Kingfield ponúka bezplatné predtestovacie kontroly; náš technický tím môže odporučiť vhodné zariadenia na základe hlavných cieľov, aby sa predišlo plýtvaniu zdrojmi alebo vynechaniu kľúčových položiek.

Q2. Ako riešiť nedostatočnú presnosť testov alebo skreslenie údajov spôsobené nesprávnym výberom zariadenia alebo chybným nastavením parametrov?
A: Vyberte si vybavenie na základe zložitosti DPS (3D AOI pre husto osadené dosky, lietajúci hrot pre prototypy malých sérií). Ak si nie ste istí, poraďte sa s inžiniermi spoločnosti Kingfield. Prísne dodržiavajte medzné hodnoty parametrov zariadenia a nastavenia musí po celom čase kontrolovať operátor certifikovaný pôvodným výrobcom, aby sa predišlo poškodeniu DPS alebo strate dát kvôli testovaniu mimo rozsahu.

Q3. Čo robiť, ak testovací protokol uvádza „podozrenie z chyby“ alebo test prejde, ale funkcia zlyhá pri skutočnom použití?
A: Spoločnosť Kingfield poskytuje služby klasifikácie a interpretácie chýb, pričom označuje vplyv chýb podľa aplikačných scenárov a poskytuje návrhy na nápravu. Ak sa zistí, že „v laboratóriu je splnené, ale v praxi zlyhá“, možno doplniť testovanie na úrovni systému. Vytvoríme špecializované prostredie na simuláciu skutočných prevádzkových podmienok a dokončíme overenie z konce do konca.

Q4. Testovanie vysokofrekvenčných/presných DPS je ovplyvnené interferenciou signálu a olovené DPS musia spĺňať požiadavky smernice RoHS. Ako sa to dá zabezpečiť?
A: Vysokofrekvenčné/presné dosky sa testujú v stínenej laboratóriu pomocou špeciálneho 60 GHz vysokofrekvenčného zariadenia. Inžinieri optimalizujú testovacie body, aby znížili útlm signálu. Olovené DPS sa testujú pomocou fluorescenčného spektrometra XRF (obsah olova ≤0,1 %) a vydáva sa medzinárodné uznávaná správa o zhode so smernicou RoHS, ktorá podporuje overenie treťou stranou.

Q5. Testovanie prototypov v malej sérii je nákladné a záznamy z testov sa ľahko stratia a nie je možné ich vystopovať. Aké sú riešenia?
A: Vyberte riešenie testovania bez prípravkov. Spoločnosť Kingfield neúčtuje minimálny objednávkový príplatok pri malých sériách testovania a podporuje kombináciu testovacích položiek podľa požiadaviek, čím umožňuje kontrolu nákladov. Po dokončení testovania poskytuje službu úložiska správ v cloude, ktorá plne archivuje testovacie údaje, snímky obrazovky chýb a riešenia na optimalizáciu, čo uľahčuje ďalšie iterácie a zabezpečuje stopovateľnosť.