Методы тестирования печатных плат объяснены: AOI, ICT, летающий зонд, рентгеновское и функциональное тестирование

Печатная плата может выглядеть идеально, но при этом быть электрически неисправной.

Хорошее производство - это не только изготовление, но и проверка.

Именно для этого и существует тестирование печатных плат.

Независимо от того, используется ли плата в бытовой электронике, промышленных системах, автомобильном или медицинском оборудовании, тестирование - это то, что позволяет выявить проблемы до того, как продукция поступит в продажу.

Типичные проблемы, обнаруженные во время тестирования, включают:

• открытые цепи
• шорты
• дефекты пайки
• недостающие компоненты
• скрытые неисправности BGA
• функциональные проблемы

Для разных рисков используются разные тесты.

Почему тестирование печатных плат имеет значение

Даже при стабильном производственном процессе все равно случаются отклонения.

Небольшие дефекты могут стать причиной:

• периодические сбои
• снижение надежности
• полевые возвраты
• дорогостоящие отзывы

Тестирование помогает проверить:

• целостность электропроводки
• качество припоя
• точность сборки
• общая функциональность

О качестве производства см. Высокоскоростное проектирование печатных плат для производства и рентабельности.

Общие методы тестирования печатных плат

Не существует единственного “лучшего” теста.

Производители обычно сочетают несколько методов.

Автоматизированный оптический контроль (AOI)

AOI использует камеры для автоматического контроля сборок печатных плат.

Он проверяет наличие:

• недостающие компоненты
• ошибки полярности
• соединение припоя
• несоответствие размещения

Где AOI работает лучше всего

• Сборочные линии SMT
• крупносерийное производство
• видимые паяные соединения

Ограничения

AOI не может проверять скрытые соединения, такие как:

• Шарики припоя для BGA
• скрытые дефекты с нижней стороны

AOI обычно является одним из самых ранних этапов проверки.

Рентгеновский контроль

Некоторые дефекты невозможно увидеть оптически.

Именно здесь на помощь приходит рентгеновский контроль.

Обычно используется для:

• Пакеты BGA
• Компоненты QFN
• скрытые паяные соединения

Рентген позволяет выявить:

• пустоты
• соединения холодной пайкой
• недостаточное количество припоя
• соединение под компонентами

Для сложных узлов часто требуется рентгеновское просвечивание.

Внутрисхемное тестирование (ICT)

ICT электрически проверяет отдельные компоненты на плате.

Типичные проверки включают:

• шорты
• открывает
• сопротивление
• емкость
• значения компонентов

Преимущества

• быстрое тестирование
• высокий охват
• подходит для серийного производства

Ограничение

Для ICT часто требуется специальное приспособление.

Это увеличивает первоначальные затраты.

Испытание летающего зонда

Тестирование с помощью летающих датчиков аналогично ICT, но без использования специального приспособления.

Вместо этого подвижные щупы автоматически контактируют с контрольными точками.

Лучшее для

• прототипы
• малосерийное производство
• быстрое изготовление

Trade-Off

Медленнее, чем ICT, но более гибкий.

Именно поэтому многие прототипы печатных плат сначала тестируются с помощью летающих датчиков.

Функциональное тестирование (FCT)

Функциональное тестирование проверяет, действительно ли собранная печатная плата работает.

Вместо того чтобы проверять отдельные компоненты, он проводит тестирование:

“Выполняет ли совет свои предназначенные функции?”

Примеры:

• тестирование при включении питания
• проверка связи
• измерение сигнала
• программное взаимодействие

Функциональное тестирование часто является заключительным этапом проверки.

Испытание на вжигание

Для высоконадежных приложений платы могут подвергаться испытаниям на выгорание.

Доска работает под управлением:

• повышенная температура
• непрерывная работа
• электрическая нагрузка

Цель:

• разоблачать неудачи в ранней жизни
• повысить надежность

Распространено в:

• аэрокосмическая промышленность
• автомобильный
• промышленная электроника

Тестирование методом граничного сканирования (JTAG)

Для плотных печатных плат с ограниченным доступом к датчику полезным оказывается граничное сканирование.

Он позволяет проводить электрическое тестирование через интерфейсы ИС без применения физических датчиков.

Особенно полезно для:

• сложные цифровые системы
• компоненты с мелким шагом
• многослойные платы

Сравнение методов тестирования печатных плат

Метод	Лучшее для	Главная цель	Ограничение
AOI	Контроль SMT	визуальные дефекты	скрытые соединения
Рентген	BGA/QFN	скрытый припой	более высокая стоимость
ИКТ	массовое производство	электрические проверки	необходимое приспособление
Летающий зонд	прототип	электрические испытания	медленнее
Функциональный тест	окончательная проверка	реальная операция	пользовательская настройка
Burn-In	надежность	стресс-тестирование	трудоемкий

Как выбрать правильный метод тестирования печатных плат

Стратегия тестирования зависит от:

• сложность продукта
• объём производства
• требование к надежности
• бюджет

Стадия прототипа

Рекомендуем:

• летающий зонд
• AOI
• функциональный тест

Среднесерийное производство

Рекомендуем:

• AOI
• ICT или летающий зонд
• функциональное тестирование

Высоконадежные изделия

Рекомендуем:

• Рентген
• ИКТ
• функциональное тестирование
• испытание на пригорание

Как улучшить тестируемость печатных плат

Хорошее тестирование начинается на этапе проектирования.

Распространенные ошибки при тестировании печатных плат

Типичные проблемы, встречающиеся на производстве:

• пропуск функционального тестирования
• полагаться только на визуальный осмотр
• плохой доступ к контрольным точкам
• отсутствие рентгеновского излучения для BGA-сборок
• тестирование добавлено слишком поздно в проект

Практические заметки с реального производства

Что обычно происходит на практике:

• В прототипах часто используется летающий датчик + ручная отладка
• массовое производство переходит на ИКТ для повышения скорости
• Сборки BGA почти всегда требуют рентгеновского контроля
• Функциональное тестирование выявляет проблемы, которые электрические тесты не замечают

Ни один тест не позволяет выявить все.

Лучшая стратегия сочетает в себе несколько методов.

Заключение

Тестирование печатных плат необходимо для обеспечения качества, надежности и стабильности производства.

Различные методы служат разным целям - АОИ для выявления визуальных дефектов, ИКТ и летающий датчик для проверки электрических параметров, рентген для поиска скрытых паяных соединений и функциональное тестирование для проверки реальных характеристик.

Выбор правильного сочетания методов испытаний зависит от сложности изделия, объема производства и требований к надежности.