Introduction
Chaque produit doit être soumis à des tests avant d'être finalement mis en vente. Il en va de même pour les circuits imprimés (PCB) : le circuit imprimé est l'un des composants majeurs de la plupart des appareils électroniques que nous utilisons régulièrement ; il n'y a donc pas de place pour la négligence.
Le test des circuits imprimés est l'une des principales étapes de leur fabrication. Ce type de test vise principalement à garantir l'absence de défauts sur les circuits imprimés, et permet ainsi de réaliser un contrôle qualité complet.
La discussion sur les tests de circuits imprimés est approfondie. Il y a tant de choses essentielles à savoir, et si vous souhaitez en savoir plus sur l'importance des tests de circuits imprimés et sur la manière de les tester, vous êtes au bon endroit.
Le guide ci-dessous couvre toutes les informations essentielles sur les méthodes de test PCB, alors lisons ci-dessous.
Avantages des tests de PCB
La plupart des fabricants considèrent les tests de circuits imprimés comme une étape essentielle du processus de fabrication, en raison de leurs nombreux avantages. Voici quelques exemples :
Aide à identifier les problèmes
L'un des principaux avantages des tests de circuits imprimés est qu'ils permettent d'identifier les problèmes. Certains problèmes peuvent provenir de la fabrication d'un circuit imprimé, d'autres de sa fonctionnalité. Il est essentiel de tester la carte pour déterminer l'origine du problème et vérifier son bon fonctionnement.
Les tests de circuits imprimés permettent d'identifier les défauts de conception et de disposition du PCB afin qu'il puisse être modifié selon les besoins.
Permet de gagner du temps
Lorsque les tests PCB sont effectués dès les premières étapes, par exemple lors du prototypage, les étapes suivantes deviennent plus fluides. Identifier les problèmes de conception et de fonctionnalité des PCB dès le départ permettra aux concepteurs et aux fabricants de les résoudre immédiatement.
Des ajustements opportuns garantissent une production rapide et réduisent le délai de mise sur le marché.
Réduit les coûts
Assurer des tests de circuits imprimés en temps opportun minimise le gaspillage de produits défectueux. Si les défauts sont identifiés ultérieurement, il y a un risque élevé que l'ensemble du stock de produits assemblés soit perdu. Cela entraîne donc un gaspillage important de ressources et d'argent.
Des tests initiaux effectués en temps opportun permettent de résoudre le problème immédiatement, puis le traitement ultérieur est effectué sans défaut. De plus, les coûts de production sont réduits.
Faible taux de produits retournés
Les entreprises qui effectuent des inspections et des tests de circuits imprimés en temps opportun sont plus sûres lorsqu'elles commercialisent leurs circuits imprimés. Les défauts sont corrigés rapidement et aucun remplacement n'est nécessaire.
Par conséquent, les tests de circuits imprimés contribuent à réduire le taux de retour des produits du marché, ce qui représente toujours un problème pour le fabricant et un coût supplémentaire.
Aide à répondre aux préoccupations en matière de sécurité
Les circuits imprimés sont largement utilisés dans la plupart des équipements électroniques. Leurs performances doivent donc être optimales. Une défaillance des circuits imprimés peut entraîner un risque d'incendie et nuire aux utilisateurs.
Ainsi, lorsque les PCB sont testés de manière appropriée, le risque de tels dangers est réduit et les problèmes de sécurité sont traités de manière adéquate.
Que faut-il tester lors de la fabrication de circuits imprimés ?
Tester les circuits imprimés dès la fabrication est essentiel. Cela permet de corriger immédiatement les problèmes et de gagner du temps et de l'argent. Une fois le circuit imprimé prêt et les défauts détectés, leur résolution devient complexe. Voici quelques aspects essentiels nécessitant des tests approfondis :
Qualité du laminage
La lamination du circuit imprimé est très importante ; une fois laminé, son décollement devient fastidieux. Il est donc conseillé d'en évaluer la qualité dès la fabrication. Un bon laminage ne se décolle pas sous l'effet de la force ou de la chaleur, et c'est précisément ce point qu'il faut vérifier.
Qualité du placage de cuivre
Il est essentiel de tester la qualité du cuivre utilisé sur le circuit imprimé, car il joue un rôle important. Le cuivre assure la conductivité de la carte, mais une qualité compromise risque fort d'altérer la résistance du circuit imprimé.
Qualité du matériau de soudure
La fonctionnalité d'un circuit imprimé dépend de la solidité des composants qui y sont fixés. La soudabilité du matériau est donc essentielle pour garantir la solidité des composants et le bon fonctionnement du circuit imprimé. Il est donc essentiel d'analyser la parfaite réaction de la surface à la soudure.
Qualité de la paroi du trou
Il est essentiel de prendre en compte la réaction d'un circuit imprimé aux contraintes thermiques et aux variations brutales de température. Par conséquent, lors des tests de fabrication, il est essentiel de vérifier la qualité des parois des trous. Ces parois ne doivent pas se fissurer sous l'effet des contraintes thermiques et de la pression.
Conductivité électrique
Un circuit imprimé est utilisé dans les appareils électriques ; il doit donc laisser passer le courant électrique avec le moins de fuites possible. Il est donc essentiel de tester la conductivité électrique du circuit imprimé lors de ses tests en phase de fabrication.
Résistance environnementale
Les PCB sont soumis à différents types d'environnements ; parfois, ces environnements peuvent être humides et, par conséquent, ils doivent être capables de réussir le test d'absorption d'eau pour garantir qu'ils ne tombent pas en panne lorsqu'ils sont soumis à l'humidité.
De même, la corrosion est un problème courant qu'il est essentiel d'éviter pour garantir le bon fonctionnement des circuits imprimés. Il est donc important de les tester, même en les soumettant à des conditions environnementales différentes.
Méthodes courantes de test des PCB
Si vous envisagez des méthodes de test de PCB, vous trouverez ci-dessous de nombreuses façons de vous aider lors d'un test de PCB.
1. Tests en circuit (TIC)
Le test en circuit est l'une des méthodes de test de circuits imprimés les plus utilisées, choisie par la plupart des fabricants. Cette méthode permet d'identifier plus de 90 % des défauts grâce à la diversité des outils de test.
Dans le processus de test en circuit, il y a un testeur de PCB, qui comprend une matrice ayant des capteurs et des pilotes au nombre de centaines et de milliers, et ils effectuent les mesures de test.
Le testeur en circuit comprend également un dispositif de test de circuit imprimé, qui interagit directement avec le circuit imprimé testé. Ce dispositif est constitué de clous fixés aux points de la carte, qui collectent les informations de la carte et les transmettent au dispositif.
Il comprend également un logiciel de test de circuits imprimés qui demande au système d'effectuer les tests pertinents. Il compare les informations aux paramètres, déterminant ainsi les éventuels problèmes de la carte.
Avantages des tests en circuit
● La méthode de test en circuit permet de tester des composants individuels.
● Il aide à mesurer la capacité, la résistance et plusieurs autres mesures.
● Il permet de tester le PCB à l'étape finale et prend en charge les tests de PCB à grand volume.
Inconvénients des tests en circuit
● C’est une méthode de test coûteuse.
● Il ne peut pas être envisagé pour des tests précoces.
● Les tests en circuit ne conviennent pas lorsque le volume de test est faible.
Applications :
La méthode de test en circuit est idéale pour les circuits analogiques et, dans ces circuits, elle permet de mesurer la capacité, la résistance et diverses autres mesures analogiques.
2. Test de sonde volante (FPT)
Le test par sonde volante est une méthode de test de circuits imprimés, également appelée test en circuit sans montage. L'investissement initial remonte à 1986 et, depuis, elle permet de tester des circuits imprimés sans montage personnalisé.
La méthode de test par sonde mobile utilise des fixations qui maintiennent le circuit imprimé ; les broches de test se déplacent sur la carte et la testent en continu. Un logiciel de test de circuits imprimés contrôle ces broches et détecte les problèmes grâce à ce mouvement.
Avantages des tests par sonde volante
● Les tests de sonde volante peuvent s'adapter aux nouvelles cartes en un rien de temps.
● C'est une méthode très pratique pour tester les PCB.
● Cette technique de test des PCB est beaucoup plus abordable que les autres méthodes.
Inconvénients des tests par sonde volante
● Le processus de test est lent.
● Il convient aux tests à faible volume en raison du manque de vitesse et n'est donc pas adapté aux tests à volume élevé.
Applications :
Le test par sonde mobile est une méthode idéale pour vérifier les circuits imprimés complexes et de faible volume. Il est idéal pour le démontage et la réparation des circuits imprimés et permet des tests agiles.
3. Inspection optique automatisée (AOI)
L'inspection optique automatisée est une méthode de test de circuits imprimés sans contact. Elle utilise des microscopes et des caméras pour effectuer les tests.
Lors de l'inspection optique automatisée, des microscopes et des caméras sont utilisés pour prendre des photos du circuit imprimé. Le logiciel de test recherche ensuite les défauts et les incohérences. Chaque carte est inspectée visuellement en détail et les problèmes sont immédiatement détectés afin d'être résolus.
Avantages de l'AOI
● Cette méthode de test peut être utilisée à toutes les étapes de la fabrication du PCB, même après la fabrication du PCB.
● Il détecte les défauts de la carte et des composants du PCB.
● AOI est la meilleure option pour identifier les problèmes avec les connexions sur PCB.
Inconvénients de l'AOI
● L'AOI ne couvre pas tous les types de composants de circuits imprimés ; par conséquent, il doit être combiné avec les autres méthodes de test.
● Il n'identifie pas les défauts non visibles sur la carte.
● Il ne détecte pas les défauts fonctionnels.
Applications :
L'inspection optique automatisée est appliquée pour détecter les défauts, inspecter la soudure, vérifier les composants, inspecter les fils, inspecter les composants traversants, etc.
4. Test de rodage
Les tests de rodage permettent d'identifier les premières erreurs dans les circuits imprimés et contribuent également à l'analyse de la capacité de charge.
Lors des tests de déverminage, le circuit imprimé est soumis à des tests thermiques et électriques. Au début, la carte est soumise à un courant électrique pendant plus de 40 heures. Cette intensité permet d'évaluer les performances du circuit imprimé à haute température.
De plus, les circuits imprimés sont soumis à des pressions et des contraintes afin d'évaluer leur résistance aux tests environnementaux. Lors de ces tests, les cartes sont même maintenues dans un four de rodage pendant quelques heures sous une tension spécifique. Une fois le test terminé, la carte est retirée pour examiner les défauts.
Avantages
● Le test de rodage est une méthode de test de PCB qui permet d'identifier les défaillances précoces des PCB.
● Cette méthode améliore la fiabilité du PCB et des composants présents sur celui-ci en identifiant les composants les plus faibles.
● Les tests de résistance garantissent la résistance du PCB.
Inconvénients
● Les tests de rodage sont coûteux car ils nécessitent un équipement spécialisé.
● Cela entraîne des déchets et consomme beaucoup d’énergie en raison des périodes de rodage prolongées.
● Les tests de rodage peuvent ne pas aider à détecter tous les types de problèmes.
Applications :
La méthode de test de rodage des PCB est largement utilisée dans les équipements médicaux, les centres de données, les systèmes de défense et l'électronique grand public.
5. Inspection aux rayons X
L'inspection par rayons X, comme son nom l'indique, est une méthode de test pour les PCB qui utilise les rayons X pour détecter les défauts du circuit imprimé qui se produisent pendant l'étape de fabrication.
Lors de l'inspection par rayons X, les soudures, les barillets et les pistes internes sont examinés attentivement, ce qui permet de détecter les premiers défauts. Le processus d'inspection par rayons X génère des rayons X, les fait pénétrer dans le circuit imprimé et les atténue. Une fois les défauts détectés, une image est formée. De cette façon, nous pouvons garantir que tous les composants sont correctement soudés et alignés avec les joints du circuit imprimé. Si un composant ne se soude pas correctement, une correction manuelle est nécessaire pour garantir son bon fonctionnement grâce à un système de test fonctionnel du circuit imprimé.
Les composants les plus denses d'un PCB peuvent absorber plus de rayons X que ceux qui ne sont pas denses, et l'arrière du PCB est un détecteur qui continue de capturer les rayons X après transmission.
Avantages
● L'inspection par rayons X permet au PCB d'effectuer l'examen interne, et ce sans endommager les composants.
● Cette méthode donne un aperçu détaillé des défauts en fournissant des images haute résolution.
● L'inspection par rayons X est capable de détecter les défauts cachés, qui incluent également un désalignement des composants.
● L'inspection par rayons X offre une polyvalence, ce qui signifie que différents matériaux utilisés pour les PCB peuvent être inspectés confortablement grâce à ce processus.
Inconvénients
● L'équipement d'inspection par rayons X utilisé dans les tests de PCB est coûteux ; l'entretien augmente également le coût en plus de l'achat.
● Les rayons X provoquent des radiations ; il est donc préoccupant que ces rotations puissent causer des problèmes dans l’environnement dans lequel elles opèrent.
● Seuls des professionnels formés et expérimentés peuvent utiliser cet équipement. Le personnel doit donc être formé avant de pouvoir l'utiliser.
Applications :
Le processus de test PCB est largement utilisé dans l'industrie automobile et aéronautique, l'industrie électronique et des semi-conducteurs, et bien d'autres pour détecter les défauts des PCB utilisés pour l'assemblage des pièces de différents produits.
6. Test de balayage des limites
Le test de limite est une méthode de test de PCB qui inspecte les lignes de câbles et est idéalement adapté pour tester les circuits intégrés car il atteint tous les nœuds du circuit.
Le processus de test boundary scan s'effectue via un contrôleur de port d'accès de test (TAP). Ce contrôleur sélectionne les opérations à effectuer pour détecter les problèmes et forme un registre à décalage série qui décale les données de test entre les broches d'entrée et de sortie.
Au moment des tests, les données et les motifs de test sont chargés dans le registre à décalage. Cela permet d'examiner les tests et les comportements fonctionnels des circuits intégrés.
Avantages
● Il s'agit d'un processus de test complet qui passe en revue chaque détail du PCB et, en plus de détecter les défauts, il évalue également le comportement fonctionnel.
● Cette méthode ne nécessite pas d’accès physique aux composants ; par conséquent, les PCB densément peuplés peuvent être testés sans problème.
● Le test de balayage des limites est une méthode qui permet de tester les circuits imprimés à un stade précoce de la fabrication, déterminant ainsi les défauts à temps.
● Il s’agit d’une méthode de test rentable et efficace pour la production à haut volume.
Inconvénients
● Le processus de test de balayage des limites lui-même est complexe ; il nécessite donc une configuration détaillée.
● Les tests de balayage des limites conviennent aux tests d'interconnexion, mais lorsqu'il s'agit de déterminer les défauts analogiques, ce processus se limite à leur détection.
● Le test de balayage des limites n'est pas fonctionnel et se concentre uniquement sur les interconnexions.
Applications :
Les tests de balayage des limites conviennent aux tests des circuits imprimés au stade de la fabrication et permettent également de vérifier la connectivité des circuits imprimés.
7. Tests fonctionnels
Les tests fonctionnels sont des tests PCB qui permettent de vérifier les circuits et les composants du PCB.
Tester un PCB par des tests fonctionnels commence par une planification, et des cas de test sont développés en fonction de la stratégie définie. Ces tests sont généralement réalisés en fonction des comportements du PCB, définis et attendus, et donc testés.
Le PCB reçoit des signaux d'entrée pendant le processus et l'équipement surveille sa réponse ; cela permet de détecter les défauts.
Avantages
● Ce processus de test permet de garantir que le système répond aux exigences de l’utilisateur final.
● Ce test évalue le système dans son intégralité et couvre chaque processus de bout en bout.
● S'il y a un bug ou une incohérence du système, cette méthode permet de le détecter très efficacement.
Inconvénients
● Les tests fonctionnels présentent certaines limites, comme le fait qu'ils ne vérifient pas les performances, l'évolutivité et la gestion de la charge des aspects non fonctionnels d'un PCB.
● Il ne couvre que certains scénarios, car les tests sont uniquement basés sur les entrées fournies.
Applications :
Les tests fonctionnels permettent de vérifier la distribution de l'énergie et la fonctionnalité du circuit et des composants et d'examiner l'intégration globale du système.
8. Autres tests fonctionnels
Outre les méthodes de test suggérées, d'autres tests fonctionnels permettent d'évaluer un circuit imprimé. Ces tests sont les suivants :
8.1 Test de soudabilité
Le test de soudabilité permet de vérifier si le composant sur le circuit imprimé offre un mouillage suffisant pour une connexion plus robuste. Il est impératif d'effectuer ce test avant de terminer l'assemblage.
8.2 Test de contamination
Les tests de contamination permettent de détecter les résidus laissés sur le circuit imprimé pendant la fabrication ou le soudage. Ils permettent de garantir qu'avant l'application du revêtement final, le circuit imprimé est propre et exempt de toute contamination.
8.3 Analyse du micro-sectionnement
Il s'agit de l'un des outils de test de circuits imprimés les plus essentiels. Il permet d'analyser les défaillances et d'effectuer des vérifications en cours de fabrication. Il vérifie la fabrication interne du circuit imprimé afin d'identifier et de corriger tout défaut ou défaillance.
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Comment tester un PCB qui cesse de fonctionner ?
Il arrive qu'un circuit imprimé parfaitement fonctionnel finisse par poser problème techniquement, et dans ce cas, il cesse de fonctionner. Il existe différentes manières de tester un tel circuit imprimé, les suivantes :
Inspection visuelle
Si un circuit imprimé cesse soudainement de fonctionner, il peut être nécessaire d'en localiser le défaut. Pour cela, vous pouvez procéder à une inspection visuelle de la carte. Vous devez rechercher les composants défectueux, les pistes brisées et les zones brûlées, le cas échéant.
Concentrez-vous sur l'alimentation des ports d'entrée/sortie et examinez les circuits intégrés fissurés. Ces défauts peuvent être facilement détectés par une inspection visuelle.
Inspection du module de puissance
Après avoir inspecté visuellement la carte pour vérifier le bon fonctionnement des composants, vous devez inspecter le module d'alimentation. Vous devrez mesurer la tension du rail d'alimentation à l'aide d'un multimètre.
Soyez attentif si la tension d'entrée du régulateur de tension affiche 0 V. Cela indique généralement un court-circuit, susceptible d'endommager et de chauffer les composants.
Les composants surchauffés doivent être retirés avec précaution et, une fois de plus, la tension doit être vérifiée pour s'assurer qu'aucun autre problème ne persiste.
Inspection des ports d'entrée/sortie
Les ports d'entrée/sortie sont également des points de défaillance fréquents ; lorsqu'ils sont endommagés, ils court-circuitent l'ensemble du circuit et provoquent des anomalies dans tout le système. Si vous avez protégé les ports d'entrée/sortie par des fusibles, assurez-vous de leur bon fonctionnement.
Inspection des ports de communication
Les circuits imprimés équipés de ports de communication comme Ethernet présentent également un risque élevé de défaillance. Dans ce cas, lorsqu'une défaillance est détectée, les circuits intégrés sont vérifiés pour détecter d'éventuelles brûlures et fissures, et les composants de protection sont évalués.
Comment protéger les PCB avec de meilleures conceptions ?
La protection des circuits imprimés est essentielle ; il est donc essentiel d'envisager des conceptions plus performantes. Différentes techniques de conception sont aujourd'hui disponibles, et leur utilisation permet d'obtenir des conceptions plus performantes pour la protection des circuits imprimés. Voici quelques-unes de ces méthodes :
1. Conception pour la fabrication
La conception pour la fabrication (DFM) est un processus qui consiste à créer et à concevoir le circuit imprimé de manière à minimiser les défauts. L'objectif principal de ce type de conception est d'éviter les problèmes qui surviennent généralement lors de la fabrication et de l'assemblage.
La couche du circuit imprimé contient des particules de cuivre flottant librement, susceptibles de provoquer des problèmes de conception. Elles peuvent provoquer des interférences et doivent donc être évitées.
De plus, les broches et les traces avec moins d'espace entre elles conduisent également à l'absence de masque de soudure, ce qui crée des ponts entre les broches et conduit à la corrosion.
En mettant en œuvre la conception pour les tests de fabrication, ces problèmes pourraient être évités, protégeant ainsi la carte PCB.
2. Conception pour l'assemblage (DFA)
L'assemblage des circuits imprimés exige une fixation très solide des composants sur les circuits. Cependant, dans les cas de conception complexe, la fixation des composants peut nécessiter une intervention.
La conception pour l'assemblage permet de concevoir des circuits imprimés simples et rapides. Le processus DFA consiste à minimiser l'apport de matériaux, à choisir des composants facilement disponibles, à garantir un espacement suffisant entre les composants et à marquer clairement leur position.
3. Conception pour les tests (DFT)
La conception pour les tests simplifie et accélère le processus de test des circuits imprimés. Ces conceptions sont conçues pour localiser rapidement les défauts. Ainsi, le temps consacré aux tests est réduit et les coûts sont réduits.
4. Conception pour la chaîne d'approvisionnement
Le cycle de vie des composants du circuit imprimé est également un facteur important à prendre en compte ; s'ils sont obsolètes, leur approvisionnement devient difficile. Il est donc essentiel d'envisager la conception des produits en tenant compte de la chaîne d'approvisionnement et de la disponibilité des composants à long terme.
Lors de la conception de circuits imprimés, il est important de rester en contact avec les fournisseurs ou de disposer de solutions alternatives.
FAQ sur le test d'une carte PCB
1). Comment tester un PCB avec un multimètre ?
Les sondes du multimètre doivent être touchées sur les points de test pour tester le circuit imprimé.
2). Comment tester un PCB pour détecter les défauts ?
Il existe différentes méthodes pour vérifier un circuit imprimé, notamment l'inspection par rayons X, les tests en circuit, les tests fonctionnels, et bien d'autres. Le circuit imprimé peut également être inspecté visuellement pour détecter d'éventuels défauts.
3). Comment les PCB sont-ils testés électriquement ?
Les circuits imprimés peuvent être testés électriquement une fois fabriqués. Ces cartes sont testées à l'aide d'une sonde mobile.
4). Quels sont les défauts courants des PCB ?
Les défauts les plus courants des PCB sont les lacunes dans le placage, les soudures inadéquates, le manque d'espace entre le cuivre et les bords, les pièges à acide, les composants présentant des défauts, etc.
Défaillance du PCB :
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Dommages physiques
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Panne de composant
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Erreurs de fabrication
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Défauts de conception
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Dépannage des circuits imprimés :
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Nettoyage
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Inspection visuelle
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Essais électriques
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PCB Services de réparation :
|
Expérience
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MATERIEL
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Lignes d'alimentation
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Service à la clientèle
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Problèmes courants de PCB :
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thermiques affamés
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Pièges à acide
|
Silvers
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Via dans les pads
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