Голые печатные платы, также называемые пустыми печатными платами, не имеют на себе никаких электронных компонентов. При массовом производстве голые печатные платы должны проходить тестирование для обеспечения их надежности и производительности. Этот процесс, известный как тестирование голых плат, направлен на проверку электрической проводимости и обнаружение дефектов. Проводя тестирование на ранней стадии, производители печатных плат могут избежать дорогостоящих сбоев на более поздних этапах сборки.
Что такое тестирование голых плат?
Проще говоря, тестирование голых плат проводится для того, чтобы убедиться, что голые печатные платы изготовлены правильно и не имеют дефектов перед сборкой. В ходе этого процесса производители печатных плат обычно проверяют:
- Электрическую непрерывность — проверяют, что все спроектированные электрические соединения на чистых печатных платах (такие как контактные площадки, переходные отверстия и трасса печатной платы) подключены правильно.
- Изоляцию — убедитесь, что между различными цепями, которые должны быть спроектированы так, чтобы оставаться электрически независимыми, нет соединений.
- Точность компоновки — убедитесь, что дорожки, контактные площадки и переходные отверстия соответствуют компоновке печатной платы.
Как тестировать незаполненные печатные платы?
Перед началом процесса сборки печатных плат очень важно протестировать голые платы, чтобы убедиться в отсутствии дефектов. Итак, как протестировать голые печатные платы? Существует несколько методов, каждый из которых отличается по точности, стоимости и скорости. Ниже приведены 5 лучших методов тестирования.
Тестирование с помощью летающего зонда
Это автоматизированный метод тестирования, в котором используется высокоскоростная система зондов. Во время тестирования эти зонды быстро перемещаются в соответствии с заранее запрограммированной процедурой к назначенным контактным площадкам, переходным отверстиям, выводам компонентов и другим местам, соприкасаясь с печатной платой для завершения теста. Этот метод позволяет оценить такие параметры, как разрывы и короткие замыкания, а также сопротивление, емкость, индуктивность и полярность диодов.
Преимущества:
Экономическая эффективность при небольших партиях: для тестирования с помощью летающих зондов не требуется специальное оборудование, что снижает первоначальные инвестиции и время настройки. Программа для летающих зондов может быть создана и обновлена в течение нескольких часов. Для мелкосерийного производства это идеальное решение.
Точные и надежные результаты: этот метод позволяет получить надежные и точные результаты тестирования, гарантируя выявление потенциальных проблем до того, как они повлияют на функциональность продукта.
Гибкость при изменении конструкции: не требуется специальное оборудование. Тестирование с помощью летающего зонда легко адаптируется к различным конструкциям и компоновкам печатных плат.
Недостатки:
Более низкая скорость при крупносерийном производстве: по сравнению с ICT, скорость тестирования с помощью летающего зонда при массовом производстве ниже.
Ограниченная доступность компонентов: возможности тестирования компонентов со скрытыми контактами, таких как BGA, ограничены.
Ограниченный функциональный охват: это тестирование не может полностью отразить реальную производительность схемы, поскольку тестирует только некоторые точки. Оно является лишь дополнением к функциональному тестированию, но не полной его заменой.
Внутрисхемное тестирование (ICT)
Внутрисхемное тестирование, также называемое тестированием с помощью приспособлений или тестированием с помощью «гвоздей», широко используется в крупносерийном производстве. Этот метод тестирования требует специального тестового приспособления, интегрированного с сотнями зондов, которые точно контактируют с тестовыми точками. Во время тестирования на приспособление оказывается давление, чтобы сжать верхнюю и нижнюю пластины, позволяя зондам одновременно контактировать со всеми тестовыми точками. Таким образом, всестороннее тестирование всех голых печатных плат может быть выполнено за очень короткое время.
Преимущества:
Высокая точность: благодаря точному и индивидуальному приспособлению ICT является очень точным методом обнаружения производственных дефектов. Этот метод проверки позволяет быстро и точно обнаруживать дефекты компонентов, короткие замыкания, разрывы и другие неисправности.
Высокая скорость: тестер с гвоздевым ложем может одновременно контактировать со всеми точками тестирования. Этот метод быстрее, чем пошаговое тестирование, такое как тестирование с помощью летающего зонда. Он хорошо подходит для крупномасштабного производства.
Недостатки:
Более высокие начальные затраты: ICT обычно требует специальных испытательных приспособлений, которые должны быть адаптированы для каждой отдельной печатной платы. Машины ICT также дорого стоят. Для небольших партий продукции начальные инвестиции слишком высоки.
Времязатратная настройка программы: Создание программ тестирования ICT занимает много времени, особенно при работе со сложными голыми печатными платами. Это также может увеличить общий производственный цикл.
Автоматизированный рентгеновский контроль (AXI)
Рентгеновский контроль — это передовой метод неразрушающего контроля, который позволяет обнаруживать дефекты, которые трудно обнаружить невооруженным глазом. Он работает путем излучения рентгеновских лучей через голую печатную плату и анализа полученного изображения на детекторе. Этот метод можно использовать для проверки дефектов в слепых или погребенных переходных отверстиях, несоосности слоев, внутренних дорожках, неисправностях соединений и т. д. AXI обычно используется для проверки паяных соединений и положения компонентов на этапе сборки, но также все чаще применяется для проверки голых печатных плат, особенно сложных или высоконадежных.
Преимущества:
Неразрушающий: рентгеновские лучи могут проникать через материалы и использоваться для проверки голой печатной платы без ее повреждения.
Автоматизация и стабильность: AXI сводит к минимуму человеческий фактор за счет использования сложного программного обеспечения и алгоритмов, обеспечивающих автоматизированные, стабильные и надежные результаты проверки.
Высокоплотные и сложные платы: это необходимо для проверки печатных плат HDI и компонентов со скрытыми паяными соединениями, таких как BGA. Рентгеновские лучи могут проникать через слои печатной платы, выявляя внутренние дефекты, которые невозможно увидеть при оптическом осмотре.
Недостатки:
Требует квалифицированных операторов: хотя AXI является автоматизированным контролем, для работы со сложным оборудованием и интерпретации подробных рентгеновских изображений по-прежнему требуется квалифицированный персонал.
Более низкая скорость проверки: время проверки более низкое и не такое быстрое, как у AOI, поэтому этот метод не подходит для высокоскоростных производственных линий.
Высокая начальная стоимость: начальные инвестиции, включая стоимость оборудования и программного обеспечения, значительно выше, чем у других методов обнаружения.
Автоматический оптический контроль (AOI)
Автоматизированный оптический контроль снимает фотографии голых печатных плат с помощью двух 3D-камер или одной 2D-камеры, а затем сравнивает фотографии со схемой. Любые несоответствия требуют ручной проверки. Он может обнаруживать неправильно просверленные отверстия, дефекты паяльной маски, разорванные дорожки и другие проблемы.
Плюсы:
Быстро и без разрушения: позволяет быстро тестировать голые печатные платы, не соприкасаясь с ними и не разрушая их.
Эффективно для поверхностных дефектов: этот метод позволяет точно обнаруживать поверхностные дефекты на чистых печатных платах, такие как отсутствующие компоненты, ошибки травления, дефекты контактных площадок и т. д.
Экономичность: по сравнению с AXI, AOI имеет более низкие затраты на оборудование и проверку. Хорошо подходит для регулярного контроля качества серийного производства.
Недостатки:
Обнаружение только поверхностных дефектов: AOI может обнаруживать только поверхностные дефекты и не может обнаруживать скрытые паяные соединения, погруженные переходные отверстия, внутренние дорожки и т. д.
Возможные ложные срабатывания: он основан на сравнении изображений, что в некоторых случаях может привести к неправильной оценке исправных голой печатных плат или пропуску дефектов, что требует ручной проверки.
Отсутствие электрических испытаний: AOI не питает плату, поэтому не может обнаружить электрические проблемы, такие как короткие замыкания или разрывы. Поэтому его часто сочетают с другими методами тестирования.
Тестирование на выгорание
Тестирование на выгорание — это разрушающее испытание, используемое для раннего обнаружения потенциальных неисправностей чистых печатных плат и проверки их нагрузочной способности. Оно заключается в длительном воздействии на электронные изделия высоких температур, нагрузок или других стрессов. Этот процесс обычно длится от 48 до 168 часов, что позволяет выявить потенциальные дефекты на ранней стадии в этих экстремальных условиях.
Сравнение методов тестирования голой печатной платы
| Типы | Тип контакта | Тип испытания | Скорость проверки | Стоимость | Пригодность для серийного производства |
| Тестирование с помощью летающего зонда | Контакт | Электрическое тестирование | Умеренная | Умеренная стоимость, не требуется крепление | Небольшие партии |
| ICT | Контакт | Электрические испытания | Быстрое и эффективное решение для массового производства | Высокая стоимость, требуется индивидуальное оборудование | Средние и крупные партии |
| AXI | Бесконтактный | Рентгеновский контроль | Быстрый для плат с высокой плотностью | Высокая стоимость, дорогое оборудование | Средние и большие партии |
| AOI | Бесконтактный | Оптический контроль | Умеренная | Умеренная стоимость, простая настройка | Средние и большие партии |
| Тестирование на выгорание | Бесконтактный | Тестирование надежности | Медленные, длительные циклы испытаний | Высокая стоимость, энергоемкость и трудоемкость | Небольшие и средние партии |
Почему тестирование голых печатных плат так важно?
Хотя многие компании считают тестирование голых плат трудоемким и дорогостоящим, его важность нельзя игнорировать. Оно дает три ключевых преимущества, которые делают его необходимым этапом перед сборкой печатных плат.
Снижение производственных затрат
Небольшие инвестиции в тестирование голых плат могут значительно сократить расходы на ремонт и доработку в дальнейшем. При производстве голых печатных плат могут возникать некоторые распространенные дефекты, такие как избыток или недостаток меди, короткие замыкания и лишние отверстия. После того, как плата заполнена компонентами, ее проверка становится все более сложной. В конечном итоге, если плата выходит из строя, дорогостоящие компоненты могут быть потрачены впустую, а расходы на ремонт также увеличиваются.
Улучшение производительности сборки
Некоторые ошибки могут быть трудно заметить на ранних этапах проектирования печатных плат. Тестирование чистых печатных плат на этапе прототипирования позволяет легко выявить и устранить потенциальные дефекты. Это может обеспечить более плавную сборку в дальнейшем, снижая риски перерывов, задержек и сбоев в сборке.
Повышенная надежность продукта
Проводя тестирование чистых плат перед сборкой, вы можете убедиться, что эти платы работают так, как ожидается. Если пропустить этот процесс, высокий уровень последующих отказов печатных плат может негативно повлиять на репутацию вашей компании. Надежные чистые печатные платы также означают меньшее количество возвратов и претензий, что приводит к большей удовлетворенности клиентов и повышению доверия к продукту.
Как выбрать лучший метод тестирования чистых печатных плат
При выборе подходящих методов тестирования следует учитывать несколько факторов. Вот пять важнейших факторов:
Оцените требования к продукту
Для простых печатных плат, используемых в бытовой электронике, часто достаточно простых и доступных методов проверки. Для плат с высокой плотностью или высокой надежностью рекомендуется инвестировать в более совершенные методы тестирования. Вы можете выбрать комбинацию нескольких методов проверки, что обеспечит надежные результаты тестирования.
Учитывайте сложность компоновки печатной платы
Очень важно учитывать сложность конструкции печатной платы, которая может не соответствовать некоторым методам тестирования. Если это плата высокой плотности с тонкими дорожками и несколькими слоями, для обеспечения надежных результатов тестирования могут потребоваться усовершенствованные методы тестирования.
Учитывайте объем производства
Объем производства печатных плат также влияет на выбор метода тестирования. Тестирование с помощью летающего зонда более гибко и экономично при мелкосерийном производстве. Для крупносерийного производства автоматизированные методы, такие как тестирование с помощью гвоздевого массива, обеспечивают более высокую скорость и стабильные результаты тестирования.
Учитывайте ограничения по стоимости
Некоторые методы тестирования, такие как «кровать из гвоздей» и AXI, требуют более высоких первоначальных инвестиций. Приспособления «кровать из гвоздей» и оборудование AXI являются дорогостоящими и могут не подходить для мелкосерийного производства.
Применение гибридного подхода
В некоторых случаях для баланса между стоимостью и надежностью можно использовать несколько методов. Например, критические области голых печатных плат можно проверять с помощью AXI, а менее критические области — с помощью AOI.
Вывод
Тестирование голой платы является важным этапом перед процессом сборки печатной платы, обеспечивающим бесперебойный производственный цикл. Правильное тестирование имеет решающее значение для обеспечения надежности голой печатной платы и предотвращения дорогостоящих проблем в дальнейшем. В YONGVE мы понимаем важность контроля качества и тестирования и используем современные методы проверки, чтобы обеспечить высочайшее качество голой платы. Если у вас есть вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами, и мы обсудим лучшие методы тестирования для ваших голой печатных плат.
