Introducción
Todo producto debe someterse a pruebas antes de su entrega a los clientes. Algo similar ocurre con las PCB; la placa de circuito impreso es uno de los componentes principales de la mayoría de los dispositivos electrónicos que usamos habitualmente; por lo tanto, no hay margen para la negligencia.
Las pruebas de PCB son una de las etapas principales del proceso de fabricación de PCB. La razón principal para realizar este tipo de pruebas es garantizar la ausencia de defectos en la PCB, lo que también incluye la inspección de calidad de la PCB.
La discusión sobre las pruebas de PCB es detallada. Hay muchos aspectos vitales que saber, y si también le interesa aprender sobre la importancia de las pruebas de PCB y cómo probarlas, está en el lugar correcto.
La siguiente guía cubre toda la información esencial sobre los métodos de prueba de PCB, así que leamos a continuación.
Beneficios de las pruebas de PCB
La mayoría de los fabricantes consideran las pruebas de circuitos impresos como una parte esencial del proceso de fabricación de PCB debido a sus amplios beneficios. Algunos de estos beneficios se describen a continuación:
Ayuda a identificar problemas
Una de las principales ventajas de las pruebas de PCB es que ayudan a identificar problemas. Algunos problemas pueden estar relacionados con la fabricación de una PCB, mientras que otros pueden estar relacionados con su funcionalidad. Es fundamental probar la placa para determinar dónde radica el problema y si la PCB funciona correctamente.
La prueba de la placa de circuito impreso ayuda a identificar los defectos en el diseño y la disposición de la PCB para que pueda modificarse según sea necesario.
Ayuda a ahorrar tiempo
Cuando las pruebas de PCB se realizan en las etapas iniciales, que podrían ser la fase de prototipado, los pasos posteriores se simplifican. Identificar los problemas en el diseño y la funcionalidad de la PCB desde el principio ayudará a los diseñadores y fabricantes a solucionarlos de inmediato.
Los ajustes oportunos garantizan una producción rápida y reducen el tiempo de entrega para que los productos lleguen al mercado.
Reduce el costo
Garantizar las pruebas de PCB a tiempo minimiza el desperdicio de productos defectuosos. Si las fallas se identifican posteriormente, existe una alta probabilidad de que se desperdicie todo el inventario de productos ensamblados. Por lo tanto, esto genera un gran desperdicio de recursos y dinero.
Las pruebas iniciales oportunas ayudan a solucionar el problema de inmediato, y posteriormente se lleva a cabo un procesamiento posterior sin defectos. Además, el costo de producción también disminuye.
Baja tasa de productos devueltos
Las empresas que garantizan una inspección oportuna y realizan pruebas de PCB tienen mayor seguridad al comercializar sus placas. Los defectos se solucionan a tiempo y no es necesario solicitar reemplazos.
Por lo tanto, las pruebas de PCB ayudan a reducir la tasa de retorno de los productos al mercado, lo que siempre supone una molestia para el fabricante y un coste añadido.
Ayuda a abordar las preocupaciones de seguridad
Las placas de circuito impreso (PCB) se utilizan ampliamente en la mayoría de los equipos electrónicos. Por lo tanto, su rendimiento debe ser óptimo. Si fallan, pueden producirse incendios que perjudiquen a los usuarios.
Por lo tanto, cuando los PCB se prueban adecuadamente, se reducen las posibilidades de que surjan tales riesgos y se abordan adecuadamente los problemas de seguridad.
¿Qué se debe probar durante la fabricación de PCB?
Realizar pruebas de PCB durante la fabricación es fundamental. Ayuda a solucionar los problemas de inmediato y ahorra tiempo y dinero. Una vez que la PCB está lista y se detectan fallas, resolverlas se vuelve complicado. Algunos aspectos esenciales que requieren pruebas suficientes son los siguientes:
Calidad de la laminación
La laminación de la PCB es fundamental; una vez laminada, pelarla se vuelve un problema. Por lo tanto, se recomienda evaluar su calidad durante la fabricación. Una laminación de buena calidad no se desprende por la fuerza ni el calor, y esto es lo que debe comprobarse.
Calidad del recubrimiento de cobre
Es fundamental comprobar la calidad del cobre que se utiliza en la PCB, ya que desempeña un papel fundamental. El cobre proporciona conductividad a la placa, pero si su calidad se ve comprometida, existe una alta probabilidad de que se vea afectada la resistencia de la PCB.
Calidad del material de soldadura
La funcionalidad de una PCB depende de la firmeza de los componentes fijados a ella. Por lo tanto, la soldabilidad del material es fundamental para que los componentes sean lo suficientemente firmes y la PCB funcione eficientemente. Por lo tanto, es esencial analizar la respuesta de la superficie a la soldadura.
Calidad de la pared del agujero
Es fundamental considerar cómo reacciona una PCB al estrés térmico y a los cambios drásticos de temperatura. Por lo tanto, al probar una PCB durante la fabricación, es fundamental verificar la calidad de la pared del orificio. Esta no debe agrietarse al someterse a estrés térmico ni a presión durante la fabricación.
Conductividad eléctrica
Una PCB se utiliza en dispositivos eléctricos; por lo tanto, debe permitir el paso de corrientes eléctricas con la menor fuga posible. Por lo tanto, es fundamental comprobar su conductividad eléctrica durante las pruebas de fabricación.
Resistencia Ambiental
Los PCB están sujetos a diferentes tipos de entornos; a veces, estos entornos pueden ser húmedos y, por lo tanto, deben ser capaces de pasar la prueba de absorción de agua para garantizar que no fallen cuando se sometan a la humedad.
De igual manera, la corrosión es un problema común que debe evitarse para un mejor funcionamiento de la PCB. Por lo tanto, es necesario realizar pruebas de corrosión incluso sometiéndola a diferentes condiciones ambientales.
Métodos comunes de prueba de PCB
Si está pensando en métodos de prueba de PCB, a continuación encontrará numerosas formas de ayudarlo con una prueba de PCB.
1. Pruebas en circuito (TIC)
Las pruebas en circuito son uno de los procesos de prueba de PCB más utilizados, elegido por la mayoría de los fabricantes. Este método suele identificar más del 90 % de los defectos gracias a la variedad de herramientas disponibles.
En el proceso de prueba en circuito, hay un comprobador de PCB, que incluye una matriz que tiene cientos y miles de sensores y controladores, y realizan las mediciones de prueba.
El comprobador en circuito también incluye un dispositivo de prueba de PCB que interactúa directamente con la PCB bajo prueba. Este dispositivo consta de clavos conectados a los puntos de la placa, que recopilan la información de la placa y la transmiten al dispositivo.
También incluye un software de pruebas de PCB que indica al sistema que realice las pruebas pertinentes. Compara la información con los parámetros para determinar si la placa presenta algún problema.
Ventajas de las pruebas en circuito
● El método de prueba en circuito ofrece la posibilidad de probar componentes individuales.
● Ayuda a medir capacitancia, resistencia y muchas otras medidas.
● Ayuda a probar la PCB en la etapa final y admite la prueba de PCB de gran volumen.
Desventajas de las pruebas en circuito
● Es un método de prueba costoso.
● No se puede considerar para pruebas en etapa temprana.
● Las pruebas en circuito no son adecuadas cuando el volumen de pruebas es bajo.
Aplicaciones:
El método de prueba en circuito es ideal para circuitos analógicos y, en estos circuitos, ayuda a medir la capacitancia, la resistencia y varias otras medidas analógicas.
2. Prueba de sonda voladora (FPT)
La prueba con sonda voladora es un método para probar PCB, también conocido como prueba en circuito sin accesorios. Invirtió inicialmente en 1986 y, desde entonces, ofrece pruebas de PCB sin accesorios personalizados.
El método de prueba con sonda flotante utiliza fijaciones que sujetan la PCB; los pines de prueba se mueven alrededor de la placa y la prueban continuamente. Un software de prueba de PCB controla estos pines, que detecta los problemas mediante este movimiento.
Ventajas de las pruebas con sondas voladoras
● Las pruebas de sonda voladora se pueden adaptar a nuevas placas en poco tiempo.
● Es un método muy conveniente para probar PCB.
● Esta técnica de prueba de PCB es mucho más asequible que otros métodos.
Desventajas de las pruebas con sondas voladoras
● El proceso de prueba es lento.
● Es adecuado para volúmenes bajos debido a la falta de velocidad y, por lo tanto, no para pruebas de gran volumen.
Aplicaciones:
La prueba con sonda volante es un método adecuado para verificar una placa PCB, ya que es compleja y requiere poco trabajo. Es ideal para desmontar y reparar la PCB y permite realizar pruebas ágiles.
3. Inspección óptica automatizada (AOI)
La inspección óptica automatizada es un método de prueba de PCB sin contacto. Utiliza microscopios y cámaras para realizar la prueba.
En la inspección óptica automatizada, se utilizan microscopios y cámaras para tomar imágenes de la PCB. Posteriormente, el software de prueba de la PCB busca defectos e inconsistencias en la placa. Cada placa se inspecciona visualmente en detalle y se detectan los problemas de inmediato para su solución.
Ventajas de AOI
● Este método de prueba se puede utilizar en todas las etapas de fabricación de PCB, incluso después de su fabricación.
● Encuentra defectos en la placa y los componentes del PCB.
● AOI es la mejor opción para identificar problemas con las conexiones en PCB.
Desventajas de AOI
● AOI no cubre todos los tipos de piezas de la placa PCB; por lo tanto, debe combinarse con otros métodos de prueba.
● No identifica los defectos no visibles en el tablero.
● No detecta los defectos funcionales.
Aplicaciones:
La inspección óptica automatizada se aplica para detectar defectos, inspeccionar soldaduras, verificar componentes, inspeccionar cables, inspeccionar componentes con orificios pasantes, etc.
4. Pruebas de quemado
Las pruebas de quemado ayudan a identificar los primeros errores en las PCB y también ayudan en el análisis de la capacidad de carga.
Durante la prueba de quemado, la PCB se somete a pruebas térmicas y eléctricas. Inicialmente, se aplica electricidad a la placa durante más de 40 horas. Con esta cantidad de electricidad, se puede examinar el rendimiento de la PCB a altas temperaturas.
Además, las PCB también se someten a presión y tensión para evaluar su capacidad de soportar pruebas ambientales. Durante la prueba de tensión, estas placas incluso se mantienen en un horno de precalentamiento durante un par de horas bajo un voltaje específico, y al finalizar la prueba, se retira la placa para examinar los defectos.
Ventajas
● La prueba de quemado es un método de prueba de PCB que ayuda a identificar fallas tempranas de PCB.
● Este método mejora la confiabilidad de la PCB y los componentes presentes en ella al identificar los componentes más débiles.
● Las pruebas de estrés garantizan la resistencia de la PCB.
Contras
● Las pruebas de quemado son costosas porque requieren equipo especializado.
● Produce desperdicio y consume mucha energía debido a los prolongados periodos de rodaje.
● Es posible que las pruebas de quemado no ayuden a detectar todo tipo de problemas.
Aplicaciones:
El método de prueba de quemado para PCB se usa ampliamente en equipos médicos, centros de datos, sistemas de defensa y productos electrónicos de consumo.
5. Inspección por rayos X
La inspección por rayos X, como su nombre lo sugiere, es un método de prueba para PCB que utiliza rayos X para detectar defectos en la placa de circuito impreso que ocurren durante la etapa de fabricación.
Durante la inspección por rayos X, se examinan las conexiones de soldadura, los cilindros y las trazas internas, lo que permite detectar los defectos iniciales. El proceso de inspección por rayos X genera rayos X, los penetra en la PCB y realiza la atenuación. Una vez detectados los problemas, se forma una imagen. De esta manera, podemos garantizar que todos los componentes estén bien soldados y alineados con las uniones de la placa PCB. Si un componente no se suelda correctamente, es necesario realizar una corrección manual para garantizar su funcionalidad mediante un sistema de prueba funcional de la PCB.
Los componentes más densos de una PCB pueden absorber más rayos X que los que no son densos, y la parte posterior de la PCB es un detector que sigue capturando los rayos X después de la transmisión.
Ventajas
● La inspección por rayos X permite realizar el examen interno de la PCB sin causar daños a los componentes.
● Este método proporciona una visión detallada de los defectos al proporcionar imágenes de alta resolución.
● La inspección por rayos X es capaz de detectar defectos ocultos, que también incluyen desalineaciones en los componentes.
● La inspección con rayos X ofrece versatilidad, lo que significa que diferentes materiales utilizados para PCB pueden inspeccionarse cómodamente a través de este proceso.
Contras
● Los equipos de inspección por rayos X utilizados en las pruebas de PCB son costosos; el mantenimiento también aumenta el costo además de comprarlo.
● Los rayos X producen radiación, por lo que es preocupante que estas rotaciones puedan causar problemas en el entorno en el que operan.
● Este equipo lo pueden utilizar profesionales capacitados y con experiencia, por lo que es necesario capacitar al personal antes de permitirle operarlo.
Aplicaciones:
El proceso de prueba de PCB se utiliza ampliamente en la industria automotriz y de aviación, la industria electrónica y de semiconductores, y muchas más para detectar defectos en las PCB utilizadas para ensamblar las partes de diferentes productos.
6. Prueba de escaneo de límites
La prueba de límites es un método de prueba de PCB que inspecciona las líneas de cables y es ideal para probar circuitos integrados ya que llega a todos los nodos del circuito.
El proceso de prueba de escaneo de límites se ejecuta en torno a un controlador de puerto de acceso de prueba (TAP). El TAP selecciona las operaciones a realizar para detectar los problemas y forma un registro de desplazamiento en serie, que desplaza los datos de prueba entre los pines.
Durante la prueba, los datos y los patrones de prueba se cargan en el registro de desplazamiento. Esto permite examinar las pruebas y el comportamiento funcional de los circuitos integrados.
Ventajas
● Es un proceso de prueba integral que recorre cada detalle de la PCB y además de detectar las fallas, también evalúa el comportamiento funcional.
● Este método no requiere acceso físico a los componentes, por lo que se pueden probar PCB densamente pobladas sin preocupaciones.
● La prueba de escaneo de límites es un método que puede probar las PCB en una etapa temprana de fabricación, determinando así las fallas a tiempo.
● Es un método de prueba rentable y funciona bien para producciones de gran volumen.
Contras
● El proceso de prueba de escaneo de límites en sí es complejo; por lo tanto, necesita una configuración detallada.
● La prueba de escaneo de límites es adecuada para pruebas de interconexión, pero cuando se trata de determinar fallas analógicas, este proceso se limita a detectarlas.
● La prueba de escaneo de límites no es funcional y solo se centra en las interconexiones.
Aplicaciones:
La prueba de escaneo de límites es adecuada para probar PCB en la etapa de fabricación y también ayuda a verificar la conectividad en las PCB.
7. Pruebas funcionales
La prueba funcional es una prueba de PCB que ayuda a verificar los circuitos y componentes de la PCB.
La prueba funcional de una PCB comienza con la planificación, y los casos de prueba se desarrollan según la estrategia diseñada. Generalmente, se basa en el comportamiento de la PCB, definido y esperado, y por lo tanto, se prueba.
La PCB recibe señales de entrada durante el proceso y el equipo monitorea su respuesta; esto ayuda a detectar fallas.
Ventajas
● Este proceso de prueba ayuda a garantizar que el sistema cumpla con los requisitos del usuario final.
● Esta prueba evalúa el sistema en su totalidad y cubre cada proceso de principio a fin.
● Si hay algún error o inconsistencia en el sistema, este método ayuda a detectarlo de manera muy eficiente.
Contras
● Las pruebas funcionales tienen algunas limitaciones, ya que no verifican el rendimiento, la escalabilidad y el manejo de carga de aspectos no funcionales de una PCB.
● Solo cubre algunos escenarios, ya que las pruebas solo se basan en las entradas proporcionadas.
Aplicaciones:
Las pruebas funcionales ayudan a verificar la distribución de energía y la funcionalidad del circuito y los componentes y analizan la integración general del sistema.
8. Otras pruebas funcionales
Además de los métodos de prueba sugeridos, existen otras pruebas funcionales que también ayudan a evaluar una PCB. Estas pruebas son las siguientes:
8.1 Prueba de soldabilidad
La prueba de soldabilidad permite comprobar si el componente en la PCB ofrece suficiente humectación para lograr una conexión más robusta. Es imprescindible realizar esta prueba antes de completar el ensamblaje.
8.2 Prueba de contaminación
Las pruebas de contaminación detectan los residuos que quedan en la PCB durante el proceso de fabricación o soldadura. Esto ayuda a garantizar que, antes de aplicar el recubrimiento final, la PCB esté limpia y se haya eliminado toda contaminación.
8.3 Análisis de microsecciones
Es una de las herramientas de prueba de PCB más esenciales, ya que ayuda a analizar las fallas y realiza la verificación durante el proceso. Verifica la fabricación interna de la PCB para identificar y solucionar cualquier defecto o falla abierta.
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¿Cómo probar una PCB que deja de funcionar?
A veces, una PCB que funciona perfectamente puede causar problemas técnicos y, en esos casos, dejar de funcionar. Existen diferentes maneras de probar una PCB de este tipo, a saber:
Inspección visual
Si una PCB deja de funcionar repentinamente, es posible que necesite identificar la falla. Para ello, puede realizar una inspección visual de la placa. Debe buscar componentes defectuosos, pistas rotas y áreas quemadas, si las hubiera.
Concéntrese en la fuente de alimentación de los puertos de entrada/salida y observe los circuitos integrados agrietados. Estos defectos se pueden detectar fácilmente mediante una inspección visual.
Inspección del módulo de potencia
Tras inspeccionar visualmente la placa para comprobar el correcto funcionamiento de los componentes, debe inspeccionar el módulo de alimentación. Deberá medir el voltaje del riel de alimentación con un multímetro.
Preste atención si el voltaje de entrada del regulador de voltaje es 0 V. Esto suele indicar un cortocircuito, lo que puede dañar y sobrecalentar los componentes.
Los componentes sobrecalentados deben retirarse con cuidado y, una vez más, es necesario verificar el voltaje para asegurarse de que no persista ningún otro problema.
Inspección del puerto de entrada/salida
Los puertos de entrada/salida también son puntos de fallo comunes; cuando estas piezas se dañan, provocan un cortocircuito en todo el circuito y causan anomalías en todo el sistema. Si ha protegido los puertos de entrada/salida con fusibles, debe asegurarse de que funcionen correctamente.
Inspección del puerto de comunicaciones
Las placas de circuitos con puertos de comunicación como Ethernet también presentan un alto riesgo de fallo. En tales casos, al detectarse una falla, se revisan los circuitos integrados para detectar quemaduras y grietas, y se evalúan los componentes de protección.
¿Cómo proteger PCB con mejores diseños?
La protección de las PCB es esencial, por lo que es necesario buscar mejores diseños. Actualmente existen diversas técnicas de diseño, y optar por ellas permite obtener mejores diseños que contribuyen a la protección de las PCB. Algunos de estos métodos son los siguientes:
1. Diseño para fabricación
El Diseño para Fabricación (DFM) es un proceso en el que se crea y diseña el diseño de la PCB de forma que se minimicen los defectos. El objetivo principal de este tipo de diseño de PCB es evitar los problemas que suelen surgir durante el proceso de fabricación y ensamblaje.
La capa de PCB contiene fragmentos de cobre que flotan libremente y que podrían causar problemas con el diseño de la PCB. Pueden causar interferencias, por lo que deben evitarse.
Además, los pines y las pistas con menos espacio entre ellos también provocan que no haya máscara de soldadura, lo que crea puentes entre los pines y provoca corrosión.
Al implementar el diseño para pruebas de fabricación, se podrían evitar estos problemas, protegiendo así la placa PCB.
2. Diseño para ensamblaje (DFA)
El proceso de ensamblaje de PCB requiere que la fijación de los componentes a los circuitos se realice de forma muy segura. Sin embargo, en diseños complejos, la fijación de los componentes puede requerir ayuda.
El diseño para ensamblaje facilita el diseño de PCB para que el ensamblaje sea sencillo y rápido. El proceso DFA consiste en minimizar la cantidad de material, seleccionar componentes fácilmente disponibles, garantizar un espaciado adecuado entre ellos y marcar claramente su posición.
3. Diseño para pruebas (DFT)
El Diseño para Pruebas facilita y abarata el proceso de prueba de PCB. Estos diseños se crean para localizar defectos rápidamente. Por lo tanto, se reduce el tiempo dedicado a las pruebas y se ahorran costos.
4. Diseño para la cadena de suministro
El ciclo de vida de los componentes de la PCB también es un factor importante; si estos quedan obsoletos, su abastecimiento se vuelve difícil. Por lo tanto, es fundamental considerar el diseño de productos considerando la cadena de suministro y la disponibilidad de los componentes a largo plazo.
Al diseñar PCB, es importante tener en cuenta mantenerse en contacto con los proveedores o tener soluciones alternativas.
Preguntas frecuentes sobre la prueba de una placa PCB
1) ¿Cómo se prueba una PCB con un multímetro?
Las sondas del multímetro deben tocarse en los puntos de prueba para probar la placa de circuito impreso.
2) ¿Cómo comprobar si una PCB tiene fallas?
Existen diferentes métodos para verificar una placa PCB, como la inspección por rayos X, las pruebas en circuito, las pruebas funcionales y muchas más. La PCB también se puede inspeccionar visualmente para detectar defectos.
3) ¿Cómo se prueban eléctricamente las PCB?
Las placas de circuito impreso (PCB) se pueden probar eléctricamente una vez fabricadas. Estas placas se prueban con una sonda flotante.
4) ¿Cuáles son los defectos más comunes de las PCB?
Los defectos más comunes en PCB son huecos en el enchapado, soldadura inadecuada, falta de espacio entre el cobre y el borde, trampas de ácido, componentes con defectos, etc.
Falla de PCB:
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Daño físico
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Fallo de componente
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Errores de fabricación
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Defectos de diseño
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Solución de problemas de PCB:
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Limpieza
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Inspección visual
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Pruebas electricas
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PCB Servicios de reparación:
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Experiencia
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Equipo
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Líneas de suministro
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Servicio de atención al cliente
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Problemas comunes de PCB:
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Térmicas hambrientas
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Trampas de ácido
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Plateados
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Vía en almohadillas
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