PCBA-testausmenetelmät: AOI, ICT, Flying Probe ja toiminnallinen testi

PCBA-testaus on sopimusvalmistajien tapa varmistaa, että koottu piirilevy on rakennettu oikein ja toimii – eikä ole olemassa yhtä testiä, joka mittaisi kaiken. Todellisessa tuotannossa käytetään useita menetelmiä: optinen tarkastus sijoittelua varten, sähköinen testaus komponenteille ja liitettävyydelle sekä toiminnallinen testaus käyttäytymiselle. Oikean yhdistelmän valitseminen piirilevylle ja volyymille on se, mikä tasapainottaa kustannukset ja vikasietoisuuden. Tämä opas selittää tärkeimmät PCBA-testausmenetelmät, mitä kukin menetelmä mittaa, miten ne sopivat yhteen ja miten Highleap Electronics soveltaa niitä.

1. Mitkä ovat tärkeimmät PCBA-testausmenetelmät?

Tärkeimmät piirilevyjen testausmenetelmät ovat automaattinen optinen tarkastus (AOI), röntgentarkastus, piirien sisäinen testaus (ICT), lentävä luotaintesti ja toiminnallinen testaus, johon on lisätty sisäänajotesti erittäin luotettaville tuotteille. Ne jakautuvat kolmeen ryhmään sen mukaan, mitä ne tarkistavat: tarkastusmenetelmät tarkistavat, että osat ovat läsnä ja oikein sijoitettu, sähköiset menetelmät tarkistavat liitettävyyden ja komponenttien arvot, ja toiminnalliset menetelmät tarkistavat, että piirilevy todella toimii.

Mikään yksittäinen menetelmä ei riitä – piirilevyjen testauslaite (AOI) näkee liitoksen, mutta ei voi vahvistaa vastuksen arvoa, ICT mittaa arvon, mutta ei voi vahvistaa piirilevyn käynnistymistä, ja toiminnallinen testi vahvistaa käynnistymisen, mutta ei välttämättä paikanna tiettyä viallista liitosta. Siksi tuotannossa nämä menetelmät yhdistetään selkeään testattavuussuunnitelmaan perustuvalla lähestymistavalla , ja kokonaiskuva on se, mitä hyvä piirilevyjen testaus kokoaa yhteen.

2. AOI ja röntgen: sijoituksen ja piilossa olevien nivelten tarkastus

AOI käyttää kameroita varmistaakseen, että komponentit ovat paikallaan, oikein sijoitettuina ja juotettuina näkyviin liitoksiin, kun taas röntgenillä tarkastetaan liitokset, joita kamerat eivät näe – BGA-liittimien ja muiden pohjaan kytkettyjen koteloiden alla. Yhdessä ne havaitsevat sijoitus- ja juotosvirheet, jotka muodostavat suuren osan kokoonpanovirheistä, ennen sähköisiä koeajoja.

Automaattinen optinen tarkastus vertaa kutakin piirilevyä tunnettuun toimivaan referenssiin ja merkitsee puuttuvat osat, väärin kohdistetut tai vääristyneet komponentit, väärän napaisuuden ja näkyvät juotosongelmat suurella nopeudella ja yhdenmukaisuudella – paljon luotettavammin kuin manuaalinen tarkastus. Piiloliitosten röntgentarkastus tarkistaa pakkauksen läpi pallonivelten ja havaitsee BGA-liitosten alla olevat tyhjät kohdat, mikä on ainoa tapa varmistaa kyseiset liitokset ilman rikkovaa testausta. Koska AOI ja röntgen ovat kosketuksettomia, ne eivät tarvitse kiinnitintä ja niitä voidaan käyttää prototyypistä tilavuuteen asti, mikä tekee niistä ensimmäisen puolustuslinjan automaattisessa optiseen tarkastukseen perustuvassa laadunvalvonnassa.

3. ICT vs. lentävä luotain: sähköinen liitettävyystesti

Sisäänrakennetussa testissä (ICT) käytetään räätälöityä naulasänkytestiä katkosten, oikosulkujen ja komponenttien arvojen sähköiseen tarkistamiseen erittäin nopeasti, kun taas lentävällä koettimella tehtävässä testissä samat tarkastukset tehdään liikkuvilla koettimilla ilman kiinnitintä – nopeutta ja työkalukustannuksia ei tarvita. Molemmat testaavat, että piirilevy on sähköisesti koottu oikein; oikea riippuu tilavuudesta:

• Piirin sisäinen testi painaa nastoja jokaiseen koetattuun verkkoon erityisen kiinnittimen kautta ja mittaa jokaisen komponentin ja liitoksen sekunneissa – ihanteellinen tuotantoon, kun kiinnittimen kustannukset on poistettu, kuten tässä yleiskatsauksessa käsitellään piirin sisäinen testaus.
• Lentävä luotain siirtää muutamia anturia levyn poikki samojen mittausten tekemiseksi ilman kiinnitintä, mikä on hitaampaa levyä kohden, mutta sopii täydellisesti prototyyppeihin ja pieniin tuotantomääriin, joissa suunnittelu voi muuttua; katso miten lentävän luotaimen testi toimii.

Päätös heijastelee testilaitteiston taloudellisuutta: mittauslaite lähetetään aikaisin, kun määrät ovat pieniä ja suunnittelu on vielä käynnissä, ja tieto- ja viestintätekniikka myöhemmin, kun tilavuus oikeuttaa kiinnittimen ja tarvitaan läpimenoaikaa. Molemmat perustuvat siihen, että piirilevyllä on riittävät testiyhteydet, minkä vuoksi sähkötestien suunnittelu kuuluu suunnitteluvaiheeseen, ei kokoonpanon jälkeen.

4. Toiminnallinen ja läpikäynnistystestaus: piirilevyn toimivuuden todistaminen

Toiminnallinen testi käynnistää kootun piirilevyn ja testaa sitä samalla tavalla kuin lopputuote – tarkistaen, että se käynnistyy, suorittaa laiteohjelmistonsa ja tuottaa oikeat tulot ja lähdöt – kun taas polttotesti käyttää piirilevyä virran ja rasituksen alaisena pidemmän aikaa havaitakseen varhaiset viat. Nämä ovat menetelmiä, jotka varmistavat, että piirilevy toimii varsinaisesti, eivätkä ainoastaan ​​sitä, että se on koottu oikein.

Toiminnallinen testaus on lähimpänä todellista käyttöä: sillä voidaan tarkistaa tietoliikenneliitäntöjä, anturilukemia, kuormitettuja virtakiskoja ja ohjelmoitua käyttäytymistä, usein käyttämällä mukautettua testiasetusta, joka jäljittelee levyn ympäristöä. Se on luonnollinen täydennys tarkastuksille ja piirin sisäisille testeille – nämä varmistavat, että levy on rakennettu oikein, kun taas toiminnallinen testaus varmistaa, että se toimii oikein. Tuotteissa, joissa kenttäviat ovat kalliita, sisäänajotestaus lisää rasitus- ja liotusjakson, joka karsii pois komponentit, jotka ovat alttiita varhaiselle vikaantumiselle, jotta toimitettavat yksiköt ovat selvinneet riskialtiimmista tunneistaan ​​linjalla kentällä.

5. Kuinka paljon testikattavuutta piirilevysi todellisuudessa tarvitsee?

Oikea testauskattavuuden laajuus on vähimmäismäärä, joka luotettavasti havaitsee viat, joita tuotteesi ei voi toimittaa – luotettavuusvaatimusten, tuotantomäärän, piirilevyn monimutkaisuuden ja kenttävian kustannusten perusteella, ei testaamalla niin paljon kuin mahdollista. Yksinkertaisen ja vähäriskisen piirilevyn ylitestaus tuhlaa rahaa; kriittisen piirilevyn alitestaus riskeeraa kalliit kenttätuotteet. Järkevä tapa laajuuden määrittämiseen on kerrostaa menetelmiä kolmeen kysymykseen:

• Mitä vikoja ei saa koskaan välttää? Kartoita todelliset vikaantumisriskisi – huonot liitokset, väärät arvot, laiteohjelmistoviat, heikko suorituskyky – menetelmiin, jotka havaitsevat ne, jotta huomioiminen on tarkoituksellista eikä tapana.
• Mitä epäonnistuminen kentällä maksaa? Kuluttajalaite ja lääketieteellinen tai autoteollisuuden laite perustelevat hyvin erilaiset testi-investoinnit, koska jälkimmäisen palautus tai takaisinveto on paljon suurempi kuin perusteellisemman testauksen kustannukset.
• Mikä on tilavuus? Prototyypit ja pienet tuotantomäärät perustuvat kiinnikkeettömään lentävään luotaimeen ja tarkastukseen; suurempi tuotantomäärä oikeuttaa ICT-kiinnikkeen ja automaattisen toiminnallisen testauksen läpimenon varmistamiseksi.

Tyypillinen kerrostettu strategia näyttää tältä: AOI ja röntgen jokaisella kokoonpanolla sijoitus- ja piilevien liitosvirheiden havaitsemiseksi, sähkötesti (lentävä luotain aikaisin, ICT suurella volyymilla) katkosten, oikosulkujen ja väärien arvojen havaitsemiseksi sekä toiminnallinen testi sen varmistamiseksi, että piirilevy toimii tarkoitetulla tavalla – sisäänajotestaus lisätään vain erittäin luotettaviin tuotteisiin. Tämä sovittaa testin riskiin ja taloudellisuuteen, samaan kurinalaiseen kompromissiin, jota käytetään pienten ja suurten tuotantomäärien välillä valinnassa. Ratkaisevasti jokainen menetelmä riippuu siitä, että piirilevy paljastaa tarvitsemansa pääsyn, joten kattavuus päätetään suunnittelussa järkevän testattavuussuunnitelman avulla – ei pultaten kiinni kokoonpanon jälkeen, kun halvimmat vaihtoehdot ovat jo menneet.

6. Kuinka Highleap rakentaa piirilevyjen testausstrategiasi

Highleap rakentaa kerrostetun testausstrategian, joka on sovitettu piirilevyllesi ja volyymillesi – AOI ja röntgen jokaiselle kokoonpanolle, sähköinen testaus ICT:llä tai Flying Probella kunkin volyymin osalta ja toiminnallinen tai sisäänajotestaus tuotteen tarpeiden mukaan. Tavoitteena on oikeanlainen vikasuojaus oikeaan hintaan sen sijaan, että yksinkertaista piirilevyä ylitestattaisiin tai kriittistä piirilevyä alitestattaisiin.

Tämä toimitetaan avaimet käteen -kokoonpanona , jossa tarkastus ja testaus ovat osa rakentamista eivätkä jälkikäteen ajateltuja asioita. Kaikki alkaa testattavuustarkastuksella, jotta piirilevy paljastaa kunkin menetelmän tarvitsemat käyttöoikeudet. Koska testausoikeuksia ei voida lisätä asettelun jälkeen, puutteiden korjaaminen varhaisessa vaiheessa valmistettavuustarkastuksen avulla suojaa testien kattavuutta. Kun pyydät tarjousta, kerro meille viat, jotka testin on löydettävä, tavoitemääräsi ja vaaditaanko toiminnallista vai sisäänajotestausta, jotta testaussuunnitelman laajuus on oikein.

7. PCBA-testauksen usein kysytyt kysymykset

Mitä PCBA tarkoittaa?

PCBA tarkoittaa painettua piirilevyä, johon on juotettu komponentteja. PCBA-testaus siis varmistaa koko piirilevyn toimivuuden, toisin kuin paljaan piirilevyn sähköinen testaus ennen kokoonpanoa.

Mikä on kultainen piirilevy piirilevytestauksessa?

Kultainen piirilevy (tai tunnetusti toimiva piirilevy) on varmistettu ja täydellinen kokoonpano, jota käytetään referenssinä AOI- ja toiminnallisissa testeissä. Luotettavan kultaisen näytteen luominen on tärkeä vaihe uuden tuotteen testin ohjelmoinnissa.

Testataanko jokainen piirilevy vai vain näyte?

Se riippuu sovitusta suunnitelmasta: AOI-testaus suoritetaan tyypillisesti jokaiselle piirilevylle, kun taas aikaa vievämmät testit voivat olla 100 %:n testejä tai otantatestejä luotettavuusvaatimuksen ja volyymin perusteella. Kriittiset tuotteet testataan yleensä 100 %:sti, mukaan lukien toiminnallinen testi.

Mitä eroa on inline- ja offline-testauksella?

Linjalla tapahtuva testaus tapahtuu automaattisesti piirilevyjen liikkuessa tuotantolinjalla, mikä maksimoi läpimenon; offline-testaus taas tehdään erillisellä asemalla, mikä on joustavampaa monimutkaisille toiminnallisille testeille ja pienemmille volyymeille. Monilla linjalla yhdistyvät molemmat.

Kuka kehittää toiminnallisen testin piirilevylleni?

Toiminnallisten testien kehittäminen on yleensä yhteistyötä: asiakas määrittelee hyväksymis-/hylkäyskriteerit ja odotetun käyttäytymisen, ja valmistaja rakentaa testiasetelman ja -laitteiston. Selkeät testispesifikaatiot etukäteen tekevät tästä nopeampaa ja halvempaa.

Voiko piirilevyjen testaus havaita viallisen komponentin, joka silti täyttää mittausvaatimukset?

Sisäänpäin tehtävä testi havaitsee vääriä tai toleranssialueen ulkopuolisia arvoja, mutta sähköisesti läpi kulkeva marginaalinen osa voi lipsahtaa läpi – siksi on lisätty toiminnallinen testi (ja kriittisten tuotteiden sisäänajotesti), jotta voidaan havaita käyttäytymistä ja alkuvaiheen vikoja, jotka pelkät mittaukset eivät havaitse.