Preizkušanje PCBA

Kaj je testiranje PCBA?

Preizkušanje PCBA se nanaša na funkcionalno, zmogljivostno in zanesljivostno testiranje ploščic PCBA, ki se izvaja s posebno opremo in postopki po zaključku izdelave ploščic PCB in sestavljanju komponent. To je ključni korak pri odkrivanju napak v vezju in preverjanju skladnosti izdelka, ki neposredno določa kakovost prototipa PCBA in izvedljivost nadaljnjega serijskega proizvodnje. Da bi se izognili slabši kakovosti izdelkov, je funkcionalno testiranje ploščic PCB nedvomno nujen korak. Ni pretiravanje reči, da je ugled blagovne znamke tesno povezan s kakovostjo njegovih PCBAs. Zato ni presenetljivo, da se dejansko testiranje PCBA obravnava kot najpomembnejši del proizvodnega procesa.

Osnovni cilj testiranja

• Preiskovanje napak pri proizvodnji: kot so hladni lotni spoji, mostičenje, kratek stik, odprti tokokrogi, napačne/manjkajoče komponente itd.;

• Preverite funkcionalno skladnost: potrdite, da prenos signala v tokokrogu, stabilnost napajanja, združnost vmesnikov itd. ustrezajo zahtevam oblikovanja;

• Zagotovite zanesljivost: zagotovite stabilen obratovanje izdelka v resničnih pogojih s pomočjo okoljskih in staritvenih testov;

• Zmanjšajte tveganja pri seriji: zgodaj odkrijte napake v oblikovanju ali procesu, da se izognete obsežnim popravкам med serijsko proizvodnjo.

Pogoste vrste testiranja PCBA

• Osnovno testiranje: Testiranje letajočega sonde, optični pregled AOI;

• Funkcionalno testiranje: Testiranje na ravni plošče, testiranje na ravni sistema;

• Poklicno testiranje: Testiranje v vezju, testiranje povezave vezja;

• Specializirano testiranje: Testiranje skladnosti z brezsvinčevim postopkom, testiranje okoljske stabilnosti.

Prednosti preizkusne storitve Kingfield

S pomočjo zgoraj omenjenih »večdimenzionalnih zmogljivosti pregleda kakovosti« naše preizkušanje PCBA ne zajema le vseh vrst potreb testiranja, temveč dosegel tudi zaprt tok »testiranje-povratna informacija-optimizacija«: prek natančnih podatkov testiranja nudimo strankam predloge za optimizacijo konstrukcije, hkrati izboljšujemo zanesljivost in izdelovanje prototipov ter omogočamo hitro serijsko proizvodnjo.

Vrste testov PCBA

Tehnologija sestave tiskanih vezov je zelo napredna in vključuje številne pomembne faze, kot so postopki izdelave tiskanih vezov, nabava in pregled komponent, sestava SMT, DIP pakiranje ter sestava in testiranje tiskanih vezov. Še posebej je sestava in testiranje tiskanih vezov najpomembnejša notranja kontrolna faza, ki neposredno določa končno zmogljivost izdelka. Pri testiranju PCBA je potrebno izbrati ustrezno rešitev glede na fazo prototipa, zapletenost postopka in uporabni scenarij. Spodaj so navedeni osnovni podatki o glavnih vrstah testiranja v panogi, ki so vse zreli storitveni moduli podjetja Kingfield:

I. Osnovni pregled: Pokriva osnovne napake pri izdelavi

1. Test z letalnimi iglami

• Osnovna funkcija: Natančno zaznava težave s prevodnostjo in krajšimi stiki na golih ali sestavljenih tiskanih vezovih, brez potrebe po specializiranih testnih pritrdilih.

• Tehnične značilnosti: Natančnost testiranja ±0,03 mm, podpora za plošče z 1–56 plastmi, hitrost testiranja 200 točk/sekundo, primerno za majhne serije in prototipe.

• Uporabni scenariji: Izdelava prototipov, proizvodnja v majhnih do srednjih serijah, zlasti primerno za projekte z pogostimi ponovitvami oblikovanja in kjer ni potrebna ponavljajoča se izdelava pritrdilnih naprav.

2. Optični pregled AOI

• Osnovna funkcija: Prepoznava napake na videz spajk s pomočjo računalniškega vida, namesto ročnega vizualnega pregleda.

• Tehnične značilnosti: 3D vizualno slikanje, sposobno zaznati napake, kot so hladne spajke, mostovi, premalo lota, ter napačno postavljene/manjkajoče/obrnjene komponente.

• Uporabni scenariji: Celoten pregled po SMT postavitvi, zlasti primerno za prototipska vezja z ultra majhnimi ohišji 03015 in gosto postavitvijo.

3. Preizkušanje ICT: ICT signali vključujejo predvsem stikalne tokokroge, vrednosti napetosti in toka, nihanjske krivulje, amplitudo, hrup itd.

II. Funkcionalno testiranje: Preverjanje osnovnih zahtev oblikovanja

1. Testiranje na ravni plošče

• Osnovna funkcija: Za testiranje osnovnih funkcionalnih modulov plošče PCBA, kot so moduli napajanja, signalni moduli in vmesniški moduli.

• Tehnične značilnosti: Prilagojeni testni scenariji simulirajo dejanske vhodne napetosti/vhodne signale in poročajo o ustreznosti funkcionalnosti izhodnega modula.

• Uporabni scenariji: Za preverjanje racionalnosti zasnove posameznih funkcionalnih modulov, kot so moduli za prenos signalov krmilnih plošč za industrijsko upravljanje in napajalni moduli medicinske opreme.

2. Testiranje na ravni sistema

• Osnovna funkcija: Vključitev tiskanih vezij (PCBA) v celovit sistem za preizkušanje skupnega delovanja funkcij in stabilnosti zmogljivosti.

• Tehnične značilnosti: Simulacija resničnih uporabnih primerov za testiranje neprekinjenega delovanja.

• Uporabni scenariji: Končno preverjanje prototipov izdelkov, da se zagotovi, da izpolnjujejo zahteve končnih uporabnikov, kot so funkcionalnost pametne opreme in usklajeno delovanje industrijske opreme.

Testiranje tiskanih vezij (PCBA) ni dodatni strošek, temveč »nujna varnostna linija« od prototipa oblikovanja izdelka do serijske proizvodnje. Njegova osnovna pomembnost leži v štirih ključnih dimenzijah, ki natančno odmevajo različnim prej omenjenim vrstam testov:

1. Preiskovanje proizvodnih napak, da se izognemo tveganju množičnega ponovnega popravljanja.

Pri proizvodnji tiskanih vezij lahko že majhne napake povzročijo popolno funkcijsko okvaro. Osnovna preverjanja, kot so preizkušanje letalskega sonde in AOI optični pregled, lahko 100 % zajamejo osnovne napake, kot so prevodnost, videz lotnih spojev in sestava komponent, ter preprečijo, da bi se te težave pojavile v nadaljnjih fazah – zlasti v fazi prototipa. Zgodnje odkrivanje lahko prepreči obsežna popravila zaradi konstrukcijskih ali procesnih napak med serijsko proizvodnjo in zmanjša izgube za več desetkrat.

2. Preverite izvedljivost načrta in zagotovite, da funkcije ustrezajo zahtevam.

Teoretična utemeljitev za risbe v zasnovi mora biti preverjena s praktičnim testiranjem. Testiranje na ravni plošče in sistema lahko simulira resnične scenarije uporabe, da preveri, ali osnovne funkcije, kot so stabilnost napajanja, prenos signalov in sodelovanje modulov, izpolnjujejo zahteve po zasnovi. To natančno določi težave, kjer »risbe kažejo izvedljivost, vendar ni mogoče praktične uporabe«, ter zagotovi podatkovno podporo za optimizacijo zasnove in prepreči, da bi bili izdelki po uvedbi na trg umaknjeni zaradi funkcionalnih napak.

3. Zagotovite zanesljivost in vzdržljivost ter izboljšajte ugled izdelka.

Dolgoročno stabilno delovanje tiskanih vezij (PCBA) je ključna konkurenčna prednost končnih izdelkov. Preizkušanje okoljske stabilnosti in preizkušanje električnih povezav potrdita zanesljivost izdelkov pri ekstremnih temperaturah, vlažnosti in tresenju ter zagotovita neprekinjeno delovanje v zahtevnih pogojih, kot so industrijska krmiljenja, avtomobilska elektronika in naprave za uporabo na prostem. Hkrati spletne preizkuse ICT zaznajo dejanske parametre komponent, preprečujejo skrajšanje življenjske dobe izdelkov zaradi skritih okvar komponent in ohranjajo ugled blagovne znamke.

4. Zadostite zahtevam po skladnosti z industrijami in odstranite trgovinske ovire.

Pri izvozno usmerjenih izdelkih ali posebnih panogah, kot sta medicinska in avtomobilska, obstajajo jasni standardi skladnosti za tiskane vezje (PCBA). Preizkušanje skladnosti z brezsvinčnim postopkom lahko izda avtoritativna poročila, ki zagotavljajo, da izdelki izpolnjujejo mednarodne okoljske standarde; preizkušanje električnih povezav in funkcionalno testiranje v skladu s standardom IPC-610 pa omogočata dostop do panoge ter pomagata izdelkom pri gladkem vstopu na globalni trg in se izognejo zavrnitvi zaradi vprašanj skladnosti. Povzetek: testiranje PCBA je »naložba z nadzorovanim stroškom«. Ne glede na to, ali gre za prototipiranje ali masovno proizvodnjo, naložba v testiranje prinese večkratnik donosa – ne le, da omogoča predhodno odkrivanje težav in zmanjšanje stroškov ponovnega obdelovanja, temveč tudi zagotavlja kakovost izdelka, pospešuje čas do trženja in razširi dostop do trgov. Popolne storitve testiranja podjetja Kingfield zagotavljajo, da ima vsaka tiskana vezja enako zanesljivost in skladnost kot pri masovni proizvodnji, prek zaprtega cikla »natančnega testiranja + povratnih informacij o podatkih + optimizacijskih predlogov«.

Natančnost in učinkovitost testiranja PCBA v veliki meri odvisna od podpore strokovne testne opreme. Spodaj so navedene osnovne vrste opreme, ki ustrezajo zgoraj omenjene testne vrednosti; gre za glavne vrste opreme, ki jih dejansko uporablja Kingfield pri testiranju prototipov, pri čemer se uravnoveša natančnost, učinkovitost in prilagodljivost scenarijem:

Oprema za osnovno zaznavanje napak

1. Letalo preizkusno napravo Temeljne funkcije: Zaznava nadaljevanje, kratek stik in odprte tokokroge na tiskanih vezjih brez potrebe po specializiranih pritrdilnih pripomočkih.

Ključni parametri: Testna natančnost ±0,03 mm, hitrost testiranja 200 točk/sekundo, podpora za plošče s 1–56 plastmi, najmanjši premer luknje 0,2 mm.

Prednosti naprave: Primerna za majhne serije prototipov; odpravlja potrebo po ponovnem izdelovanju pritrdilnih pripomočkov med iteracijami oblikovanja, kar zmanjšuje stroške testiranja.

2. AOI sistem Temeljne funkcije: Prepoznavanje napak na lotnih spojih (hladni lot, mostičenje, premalo lota) ter napačna montaža, manjkajoče ali obrnjeno nameščene komponente s pomočjo računalniškega vida.

Ključni parametri: 3D vizualizacija, ločljivost 10 μm, hitrost pregleda 1000 mm²/sekundo, podpora za ultra majhne pakete 03015.

Prednosti naprave: Zamenjuje ročni vizualni pregled, natančnost ≥99,7 %, brezševna integracija s SMT proizvodnimi linijami, brez dodatnega časa dostave.

Oprema za funkcionalno preverjanje

1. Sistem za funkcionalno testiranje na ravni plošče

Osnovne funkcije: Simulira dejanske obratovalne pogoje za testiranje funkcionalnosti posameznih modulov, kot so moduli napajanja, signalni moduli in vmesniški moduli.

Ključni parametri: Obseg napetostnega testa 0–60 V, točnost toka ±0,1 mA, podpora za frekvenco signalov 0–1 GHz. Prednosti opreme: Prilagodljivi testni skripti omogočajo hitro lokalizacijo mest funkcionalnih okvar in zagotavljajo natančne podatke za optimizacijo konstrukcije.

2. Testne pritrdilke na ravni sistema

Osnovna funkcija: Ustvarjajo simulirane scenarije uporabe za testiranje celostne funkcionalne usklajenosti in stabilnosti integrirane PCBA.

Ključni parametri: Podpirajo simulacijo temperature (-40 °C do 125 °C) in vlažnosti (10 % do 95 % RH), z neprekinjenim testiranjem do 72 ur.

Prednosti naprave: Ponovno ustvari okolje končnega uporabnika, proaktivno prepozna sistemske težave z združljivostjo in izogne ponovnemu delu po lansiranju izdelka.

Oprema za preizkušanje zanesljivosti in parametrov

1. Osnovna funkcija spletnega testirnika ICT: Zaznava dejanske parametre komponent, prepozna slabe lotne spoje, napačne komponente in odpovedi komponent.
Ključni parametri:
Število testnih kanalov ≥ 1024, točnost merjenja ±0,01 %, hitrost testiranja ≤ 2 sekundi/točka.
Prednosti opreme: Zahteva prilagojene pripravke, primerna za srednje serije testiranja, sledljivi podatki o parametrih, zagotavlja natančnost komponent.

2. Osnovna funkcija komore za okoljsko testiranje: Simulira ekstremna okolja, testira zanesljivost tiskanih vezij (PCBA) pri visokih in nizkih temperaturah, vlažnosti ter tresenju.
Ključni parametri:
Temperaturno območje -40 ℃ ~ 150 ℃, območje vlažnosti 5 % ~ 98 % RH, frekvenca tresenja 5 ~ 500 Hz.
Prednosti opreme: Preveri dolgoročno stabilno delovanje izdelkov, prilagodljiva kompleksnim scenarijem, kot so industrijsko krmiljenje in avtomobilska elektronika.

Oprema za preizkušanje skladnosti

1. Osnovna funkcija rentgenske fluorescenčne spektrometrije (XRF): Zaznava vsebnost svinka v lotih, s čimer preverja skladnost z RoHS.
Ključni parametri:
Območje zaznavanja: Na-U;
Meja zaznavanja: ≤1 ppm;
Čas testiranja: ≤3 minute/plošča.
Prednosti naprave: Nerazrušilno testiranje, hitro generiranje uradnih poročil o skladnosti, odpravljanje mednarodnih trgovinskih ovir.

2. Osnovna funkcija preizkuševalca trdnosti vezave vezij: Preizkuša trdnost vezave in stabilnost prenosa signalov pri visokofrekvenčnih/preciznih tiskanih vezjih (PCB).
Ključni parametri:
Obseg preizkusa vlečne sile: 0–50 g;
Točnost: ±0,1 g;
Frekvenca testiranja signala: do 60 GHz.
Prednosti naprave: Skladen s standardom IPC-610, kar zagotavlja zanesljivost izdelka pri visokofrekvenčnih in natančnostnih aplikacijah.

V1. Kaj, če nepopolna dokumentacija ali nejasni cilji testiranja vodijo do netočnega testiranja?

O: Predložite popolno dokumentacijo, kot je zahtevano. Prilagodljeno testiranje zahteva dodatne obratovalne parametre. Podjetje Kingfield ponuja brezplačne storitve predhodnega pregleda; naš tehnični tim lahko priporoči primerno opremo glede na osnovne cilje, da se prepreči zapravljanje virov ali izpuščanje pomembnih postavk.

V2. Kako odpraviti nezadostno natančnost testiranja ali izkrivljanje podatkov zaradi neustrezne izbire opreme ali napačnih nastavitev parametrov?
A: Izberite opremo glede na zapletenost tiskanega vezja (3D AOI za plošče z visoko gostoto, preizkušanje s plavajočim sondirnikom za prototipe v majhnih serijah). Če niste prepričani, se posvetujte s strojniki Kingfield. Strogo sledite mejnim vrednostim parametrov opreme, nastavitve pa naj skozi celoten proces nadzoruje operater, certificiran izvornim proizvajalcem, da se izognete poškodbam tiskanega vezja ali izgubi podatkov zaradi testiranja izven dovoljenih območij.

V3. Kaj storiti, če poročilo o preizkusu kaže »sumljiva napaka« ali če preizkus uspe, vendar funkcija med dejansko uporabo odpove?
A: Kingfield ponuja storitve klasifikacije in razlage napak, pri čemer označi vpliv napak glede na posamezne primere uporabe ter poda predloge za odpravo. Če se ugotovi, da je napaka »v laboratoriju v redu, vendar dejansko neuspešna«, lahko dopolnimo s preizkušanjem na ravni sistema. Ustvarili bomo prilagojeno okolje za simulacijo dejanskih delovnih pogojev in opravili celovito verifikacijo od začetka do konca.

Vprašanje 4. Preizkušanje visokofrekvenčnih/točnostnih tiskanih vezij je omejeno zaradi motenj signalov, brezsvinčna tiskana vezja pa morajo izpolnjevati zahteve RoHS. Kako se to lahko zagotovi?
Odgovor: Visokofrekvenčna/točnostna vezja se preizkušajo v ekranirani laboratorijski opremi z namensko visokofrekvenčno opremo 60 GHz. Inženirji optimizirajo točke testiranja, da zmanjšajo dušenje signalov. Brezsvinčna tiskana vezja se testirajo s fluorescenčnim spektrometrom XRF (vsebnost svinec ≤ 0,1 %), izda pa se mednarodno priznano poročilo o skladnosti z RoHS, ki podpira tretje stranke in avtoritativno certifikacijo.

Vprašanje 5. Preizkušanje majhnih serij prototipov je draga zadeva, preizkusni zapisi pa so pogosto izgubljeni in ne moremo jih slediti. Kakšne so rešitve?
A: Izberite rešitev za testiranje brez pritrditve. Pri podjetju Kingfield ni dodatka za minimalno količino pri testiranju v majhnih serijah in omogoča kombinacijo testnih postopkov po meri za nadzor stroškov. Po zaključku testiranja so na voljo storitve shranjevanja poročil v oblaku, ki popolnoma arhivirajo podatke o testih, posnetke zaslonov napak in rešitve za izboljšave, kar omogoča enostavne nadaljnje iteracije in sledljivost.