Тестирование печатных плат: как протестировать печатную плату на PCBasic

Введение

Каждый продукт должен пройти тестирование, прежде чем он будет окончательно отправлен на полки для покупателей. Похожая ситуация и с печатными платами; печатная плата является одним из основных компонентов большинства электронных устройств, которые мы регулярно используем; поэтому нет места для халатности.

Тестирование печатных плат является одним из основных этапов, который необходимо соблюдать в процессе производства печатных плат. Основной причиной проведения такого тестирования печатных плат является необходимость убедиться в отсутствии дефектов в печатной плате, и таким образом также выполняется задача по охвату проверки качества печатных плат.

Обсуждение тестирования печатных плат является подробным. Существует так много важных вещей, которые нужно знать, и если вам также интересно узнать о значении тестирования печатных плат и о том, как тестировать печатную плату, вы находитесь в правильном месте. 

Приведенное ниже руководство содержит всю необходимую информацию о методах тестирования печатных плат, поэтому давайте прочитаем ее ниже.

Преимущества тестирования печатных плат

Большинство производителей считают тестирование печатных плат неотъемлемой частью процесса производства печатных плат из-за его многочисленных преимуществ. Некоторые из этих преимуществ обсуждаются ниже:

Помогает выявить проблемы

Одним из существенных преимуществ тестирования печатных плат является то, что оно помогает выявлять проблемы. Некоторые проблемы могут заключаться в производстве печатной платы, а некоторые — в функциональности. Важно протестировать плату, чтобы определить, в чем заключается проблема и является ли печатная плата функциональной.

Тестирование печатных плат помогает выявить дефекты в конструкции и компоновке печатной платы, чтобы при необходимости ее можно было изменить.

Помогает сэкономить время

Когда тестирование печатной платы проводится на начальных этапах, которые могут быть этапом прототипирования, дальнейшие шаги становятся более легкими. Выявление проблем в конструкции и функциональности печатной платы на начальном этапе поможет проектировщикам и производителям немедленно их устранить.

Своевременные корректировки обеспечивают быстрое производство и сокращают время вывода продукции на рынок. 

Снижает стоимость

Обеспечение своевременного тестирования печатных плат минимизирует отходы в виде дефектных изделий. В случаях, когда неисправности выявляются позже, существует высокая вероятность того, что весь запас собранных изделий пропадет даром. Следовательно, это приводит к большой трате ресурсов, а также денег.

Своевременное первоначальное тестирование помогает немедленно устранить проблему, а затем происходит дальнейшая обработка, свободная от дефектов. Более того, себестоимость продукции также снижается.

Низкий процент возврата продукции

Компании, которые обеспечивают своевременную проверку и проводят испытания печатных плат, находятся в безопасности, когда они выпускают печатные платы на рынок. Дефекты устраняются своевременно, и нет необходимости требовать замены.

Таким образом, тестирование печатных плат помогает снизить процент возврата продукции с рынка, что всегда является проблемой для производителя и дополнительными расходами.

Помогает решать проблемы безопасности

Печатные платы широко используются в большинстве электронных устройств. Следовательно, их производительность должна быть на должном уровне. Когда печатные платы выходят из строя, это может привести к пожару, который наносит вред пользователям.

Следовательно, когда ПХБ проходят надлежащее тестирование, вероятность возникновения таких опасностей снижается, а проблемы безопасности решаются должным образом.

Что следует тестировать во время производства печатных плат?

Тестирование печатной платы на этапе производства очень важно. Это помогает устранить проблемы сразу и экономит время и деньги. После того, как печатная плата готова и обнаружены неисправности, их устранение становится проблематичным. Вот некоторые из основных аспектов, которые требуют достаточного тестирования:

Качество ламинирования

Ламинирование печатной платы очень важно; после того, как печатная плата заламинирована, становится хлопотно отслаивать это ламинирование. Поэтому предлагается оценить его качество на этапе производства. Ламинирование хорошего качества не отслаивается под воздействием силы или тепла, и это то, что нужно проверить.

Качество медного покрытия

Важно проверить качество меди, которая играет важную роль на печатной плате. Медь обеспечивает проводимость платы, но если качество меди неудовлетворительное, то высока вероятность того, что прочность печатной платы будет подорвана.

Качество припоя

Функциональность печатной платы зависит от прочности компонентов, прикрепленных к плате. Следовательно, паяемость материала очень важна для того, чтобы компоненты были достаточно прочными, а печатная плата работала эффективно. Поэтому анализ того, насколько хорошо поверхность реагирует на припой, имеет важное значение.

Качество стенки отверстия

Очень важно учитывать, как печатная плата будет реагировать на термическое напряжение и резкие перепады температур. Поэтому, когда дело доходит до тестирования печатной платы на этапе производства, ее необходимо проверить на качество стенок отверстий. Стенки отверстий не должны трескаться при воздействии термического напряжения и давления во время производства.

Электрическая проводимость

Печатная плата используется в электрических устройствах, поэтому она должна пропускать электрические токи с минимальной утечкой. Поэтому важно проверить электропроводность печатной платы при ее тестировании на этапе производства.

Устойчивость к окружающей среде

Печатные платы подвергаются воздействию различных сред; иногда эти среды могут быть влажными, поэтому они должны быть способны пройти испытание на водопоглощение, чтобы гарантировать, что они не разрушатся при воздействии влаги.

Аналогично, коррозия является распространенной проблемой, которую необходимо избегать для лучшей функциональности печатной платы. Следовательно, ее следует проверять на коррозию, даже помещая ее в различные условия окружающей среды.

Распространенные методы тестирования печатных плат 

Если вы думаете о методах тестирования печатных плат, ниже вы найдете множество способов, которые помогут вам в тестировании печатных плат.

1. Внутрисхемное тестирование (ВКТ)

Внутрисхемное тестирование является одним из наиболее популярных процессов тестирования печатных плат, который выбирают большинство производителей печатных плат. Этот метод позволяет выявить более 90 процентов дефектов, поскольку он предлагает разнообразные инструменты тестирования печатных плат.

В процессе внутрисхемного тестирования используется тестер печатных плат, представляющий собой матрицу с датчиками и драйверами в количестве сотен и тысяч, которые и проводят тестовые измерения.

Внутрисхемный тестер также содержит испытательное приспособление для печатных плат, которое напрямую взаимодействует с тестируемой печатной платой. Испытательное приспособление для печатных плат состоит из гвоздей, соединенных с точками на плате, и они собирают информацию с платы и передают ее в приспособление.

Он также включает в себя программное обеспечение для тестирования печатных плат, которое инструктирует систему о проведении соответствующих тестов. Он измеряет информацию относительно параметров, определяя, есть ли у платы какие-либо проблемы.

Плюсы внутрисхемного тестирования 

● Метод внутрисхемного тестирования предполагает тестирование отдельных компонентов.
● Помогает измерять емкость, сопротивление и множество других величин.
● Помогает тестировать печатную плату на заключительном этапе и поддерживает тестирование печатных плат большого объема.

Недостатки внутрисхемного тестирования

● Это дорогостоящий метод тестирования.
● Его нельзя рассматривать для раннего тестирования.
● Внутрисхемное тестирование не подходит, если объем тестирования невелик.

Области применения:

Метод внутрисхемного тестирования идеально подходит для аналоговых цепей, и в этих схемах он помогает измерять емкость, сопротивление и различные другие аналоговые параметры.

2. Испытания летающих зондов (FPT)

Тестирование летающим зондом — это метод тестирования печатных плат, также известный как внутрисхемное тестирование без приспособлений. Впервые он был инвестирован в 1986 году, и с тех пор он может предложить тестирование печатных плат без специальных приспособлений.

Метод тестирования летающим зондом использует приспособления, которые удерживают печатную плату; тестовые штыри перемещаются по плате и продолжают тестирование платы. Программное обеспечение для тестирования печатных плат управляет этими штырями, которое обнаруживает проблемы посредством этого движения.

Преимущества испытаний летающих зондов

● Тестирование с помощью летающих зондов позволяет адаптироваться к новым платам в кратчайшие сроки.
● Это очень удобный метод тестирования печатных плат.
● Этот метод тестирования печатных плат гораздо более доступен, чем другие методы.

Недостатки испытаний летающих зондов

● Процесс тестирования медленный.
● Подходит для небольших объемов из-за недостаточной скорости и, следовательно, не подходит для тестирования больших объемов.

Области применения:

Тестирование летающим зондом является подходящим методом для проверки платы PCB, которая является сложной и малообъемной. Он хорошо подходит для снятия и ремонта платы PCB и выполняет гибкое тестирование.

3. Автоматизированный оптический контроль (AOI)

Автоматизированный оптический контроль — это бесконтактный метод тестирования печатных плат. Для проведения тестирования используются микроскопы и камеры. 

При автоматизированном оптическом контроле используются микроскопы и камеры, которые фотографируют печатную плату. Затем программное обеспечение, используемое для тестирования печатной платы, ищет дефекты и несоответствия на плате. Каждая плата детально проверяется визуально, и проблемы немедленно выявляются для их устранения.

Плюсы АОИ

● Этот метод тестирования можно использовать на всех этапах производства печатной платы, даже после ее изготовления.
● Обнаруживает дефекты в плате и компонентах на печатной плате.
● AOI — лучший вариант для выявления проблем с соединениями на печатной плате.

Минусы АОИ

● AOI не охватывает все типы деталей печатных плат; следовательно, его необходимо комбинировать с другими методами тестирования.
● Не выявляет невидимые дефекты на плате.
● Не обнаруживает функциональные дефекты.

Области применения:

Автоматизированный оптический контроль применяется для обнаружения дефектов, проверки припоя, проверки компонентов, проверки выводов, проверки компонентов сквозных отверстий и т. д.

4. Тестирование на выгорание

Испытания на отказ помогают выявить ранние ошибки в печатных платах, а также помогают в анализе нагрузочной способности.

Во время испытаний на выгорание печатная плата подвергается тепловому и электрическому тестированию. В начале на плату подается электричество в течение более 40 часов. Подавая такое количество электричества, можно проверить производительность печатной платы при высоких температурах.

Кроме того, печатные платы также подвергаются давлению и стрессу для оценки их способности выдерживать испытания на воздействие окружающей среды. В стресс-тесте эти платы даже выдерживаются в печи для обжига в течение нескольких часов под определенным напряжением, а по окончании теста плату извлекают для проверки дефектов.

Плюсы

● Испытание на отказ — это метод тестирования печатных плат, который помогает выявить неисправности печатных плат на ранних стадиях.
● Этот метод повышает надежность печатной платы и компонентов, присутствующих на ней, путем выявления более слабых компонентов.
● Стресс-тестирование обеспечивает прочность печатной платы.

Минусы

● Испытания на отказ обходятся дорого, поскольку требуют специализированного оборудования.
● Это приводит к расточительству и потреблению большого количества энергии из-за длительных периодов выработки.
● Тестирование на отказ не всегда позволяет обнаружить все виды проблем.

Области применения:

Метод испытания печатных плат на отказ широко применяется в медицинском оборудовании, центрах обработки данных, оборонных системах и бытовой электронике.

5. Рентгеновский контроль

Рентгеновский контроль, как следует из названия, — это метод проверки печатных плат, при котором рентгеновские лучи используются для обнаружения дефектов в печатной плате, возникающих на этапе производства.

Во время рентгеновского контроля тщательно исследуются паяные соединения, стволы и внутренние следы, что позволяет обнаружить ранние дефекты. Процесс рентгеновского контроля генерирует рентгеновские лучи, проникает в печатную плату и производит ослабление, и после обнаружения проблем формируется изображение. Таким образом, мы можем гарантировать, что все компоненты хорошо спаяны и выровнены с соединениями платы PCB. Если компонент не спаивается должным образом, требуется ручная коррекция, чтобы гарантировать функциональность компонента с помощью системы функционального тестирования печатной платы.

Более плотные компоненты на печатной плате могут поглощать больше рентгеновских лучей, чем те, которые не являются плотными, а задняя часть печатной платы представляет собой детектор, который продолжает улавливать рентгеновские лучи после передачи.

Плюсы 

● Рентгеновский контроль позволяет проводить внутреннюю проверку печатных плат, не повреждая при этом компоненты.
● Этот метод дает детальное представление о дефектах, предоставляя изображения высокого разрешения.
● Рентгеновский контроль способен обнаружить скрытые дефекты, к которым также относится несоосность компонентов.
● Рентгеновский контроль обеспечивает универсальность, что означает, что с помощью этого процесса можно с удобством проверять различные материалы, используемые для печатных плат.

Минусы 

● Оборудование для рентгеновского контроля, используемое при тестировании печатных плат, является дорогостоящим; техническое обслуживание также увеличивает стоимость, помимо его покупки.
● Рентгеновское излучение вызывает радиацию; следовательно, существует опасение, что эти вращения могут вызвать проблемы для среды, в которой они работают.
● Это оборудование могут использовать обученные и опытные специалисты, поэтому персонал должен пройти обучение, прежде чем ему будет разрешено работать с ним.

Области применения:

Процесс тестирования печатных плат широко используется в автомобильной и авиационной промышленности, электронной и полупроводниковой промышленности и многих других для обнаружения дефектов в печатных платах, используемых для сборки деталей различных изделий.

6. Тестирование периферийного сканирования

Граничное тестирование — это метод тестирования печатных плат, при котором проверяются проводные линии, и он идеально подходит для тестирования интегральных схем, поскольку охватывает все узлы схемы.

Процесс тестирования сканирования границ проходит вокруг контроллера порта тестового доступа, известного как TAP. TAP выбирает операции, выполняемые для обнаружения проблем, и формирует последовательный сдвиговый регистр, который сдвигает тестовые данные через контакты внутрь и наружу.

Во время тестирования данные и тестовые шаблоны загружаются в сдвиговый регистр. Это позволяет исследовать тестовое и функциональное поведение интегральных схем.

Плюсы

● Это комплексный процесс тестирования, который охватывает каждую деталь печатной платы и, помимо обнаружения неисправностей, также оценивает функциональное поведение.
● Этот метод не требует физического доступа к компонентам, поэтому можно без опасений тестировать плотно заполненные печатные платы.
● Тестирование методом периферийного сканирования — это метод, позволяющий тестировать печатные платы на ранней стадии производства, что позволяет своевременно выявлять неисправности.
● Это экономически эффективный метод тестирования, который хорошо подходит для крупносерийного производства.

Минусы 

● Сам процесс тестирования периферийного сканирования сложен, поэтому требует детальной настройки.
● Тестирование с помощью граничного сканирования подходит для тестирования межсоединений, но когда дело доходит до определения аналоговых неисправностей, этот процесс ограничивается их обнаружением.
● Тестирование граничного сканирования не является функциональным и фокусируется только на межсоединениях.

Области применения: 

Тестирование методом периферийного сканирования подходит для тестирования печатных плат на этапе производства, а также помогает проверить надежность соединений в печатных платах.

7. Функциональное тестирование

Функциональное тестирование — это тест печатной платы, который помогает проверить схемы и компоненты печатной платы.

Тестирование печатной платы посредством функционального тестирования начинается с планирования, а тестовые случаи разрабатываются в зависимости от разработанной стратегии. Обычно оно проводится на основе поведения печатной платы, которое определено и ожидается, и поэтому тестируется.

В ходе процесса печатная плата получает входные сигналы, а оборудование отслеживает ее реакцию; это помогает выявлять неисправности.

Плюсы 

● Этот процесс тестирования помогает гарантировать, что система соответствует требованиям конечного пользователя.
● Этот тест оценивает систему в целом и охватывает каждый сквозной процесс.
● Если есть какая-либо системная ошибка или несоответствие, этот метод помогает очень эффективно ее обнаружить.

Минусы 

● Функциональное тестирование имеет некоторые ограничения, например, оно не проверяет производительность, масштабируемость и обработку нагрузки нефункциональных аспектов печатной платы.
● Он охватывает только некоторые сценарии, поскольку тестирование основано только на предоставленных входных данных.

Области применения:

Функциональное тестирование помогает проверить распределение мощности и функциональность схемы и компонентов, а также проверяет общую интеграцию системы.

8. Другие функциональные испытания

Помимо предлагаемых методов тестирования, некоторые другие функциональные тесты также помогают оценить печатную плату. Эти тесты следующие:

8.1 Тест на паяемость

Тест на паяемость помогает проверить, обеспечивает ли компонент на печатной плате достаточное смачивание, что приводит к созданию более прочного соединения. Крайне важно провести этот тест перед завершением процесса сборки.

8.2 Тест на загрязнение

Тестирование на загрязнение позволяет обнаружить остатки, которые остаются на печатной плате в процессе производства или пайки. Это помогает убедиться, что перед нанесением на печатную плату окончательного покрытия она чистая и все виды загрязнений удалены.

8.3 Анализ микрошлифов

Это один из самых важных инструментов тестирования печатных плат, который помогает анализировать отказы, а также выполняет внутрипроцессную проверку. Он проверяет внутреннее изготовление печатной платы, чтобы можно было идентифицировать и устранить любые открытые дефекты или отказы.

Ищете расценки на печатные платы или печатные платы? Свяжитесь с нами сейчас.

Как протестировать печатную плату, которая перестала работать?

Иногда идеально работающая печатная плата в конечном итоге становится причиной технических проблем, и в таких случаях эти печатные платы перестают работать. Существуют различные способы проверки такой печатной платы, и они следующие:

Визуальный осмотр

В ситуации, когда печатная плата внезапно перестает работать, вам может потребоваться определить неисправность, и для этого вы можете провести визуальный осмотр платы. Вам нужно будет искать неисправные компоненты, оборванные дорожки и сгоревшие области, если таковые имеются.

Сосредоточьтесь на питании портов ввода/вывода и посмотрите на микросхемы, которые треснули. Эти дефекты можно легко обнаружить, проведя визуальный осмотр.

Проверка силового модуля

После визуального осмотра платы, чтобы убедиться, что компоненты работают нормально, необходимо осмотреть модуль питания. Вам нужно будет измерить напряжение шины питания с помощью мультиметра.

Обратите внимание на будущее, если на регуляторе напряжения входное напряжение показывает 0 В. Обычно это означает короткое замыкание, приводящее к повреждению и нагреву компонентов.

Перегретые компоненты необходимо осторожно снять и еще раз проверить напряжение, чтобы убедиться в отсутствии других проблем.

Проверка входного/выходного порта

Входные/выходные порты также являются распространенными точками отказа; когда эти части повреждены, они замыкают всю цепь и вызывают аномалию во всей системе. Если вы защитили входные/выходные порты с помощью предохранителей, вы должны убедиться, что они работают хорошо.

Инспекция порта связи

Печатные платы с портами связи, такими как ethernet, также подвержены высокому риску отказа. В таких случаях, когда обнаруживается отказ. Микросхемы проверяются на наличие ожогов и трещин, а также оцениваются защитные компоненты.

Как защитить печатную плату с помощью более совершенных конструкций?

Защита печатной платы имеет важное значение, поэтому вам нужно ожидать лучших разработок. В настоящее время доступны различные методы проектирования, и выбор их позволяет вам иметь лучшие разработки, которые помогают в защите печатной платы. Вот некоторые из этих методов:

1. Проектирование для производства

Проектирование для производства (DFM) — это процесс, в котором макет печатной платы создается и проектируется таким образом, чтобы помочь смягчить дефекты. Основная цель такого макета печатной платы — избежать проблем, которые обычно возникают в процессе изготовления и сборки.

В слое печатной платы есть несколько свободно плавающих кусочков меди, которые могут вызвать проблемы с конструкцией печатной платы. Они могут вызывать помехи, поэтому их следует избегать.

Более того, штыри и дорожки с меньшим зазором между ними также приводят к отсутствию паяльной маски, что создает перемычки между штырями и приводит к коррозии.

Реализовав конструкцию для производственных испытаний, этих проблем можно было бы избежать, тем самым защитив печатную плату.

2. Проектирование для сборки (DFA)

Процесс сборки печатных плат требует очень надежного крепления компонентов на схемах. Однако в сложных случаях проектирования крепление компонентов может потребовать помощи.

Проектирование для сборки помогает проектировать печатные платы так, чтобы сборка стала простой и быстрой. Процесс DFA состоит из минимизации ввода материала, выбора легкодоступных компонентов, обеспечения достаточного расстояния между компонентами и четкой маркировки положения компонентов.

3. Проектирование для тестирования (DFT)

Design for Test помогает сделать процесс тестирования печатных плат удобным и доступным. Эти проекты созданы для быстрого обнаружения дефектов. Таким образом, сокращается время, затрачиваемое на тестирование, и экономится стоимость тестирования.

4. Проектирование цепочки поставок

Жизненный цикл компонентов на печатной плате также является важным фактором; если компоненты устарели, их получение становится затруднительным. Следовательно, важно рассматривать проектирование продуктов с учетом цепочки поставок и доступности компонентов в долгосрочной перспективе.

При проектировании печатных плат важным фактором является поддержание связи с поставщиками или наличие альтернативных решений.

Часто задаваемые вопросы о тестировании печатной платы

1). Как проверить печатную плату с помощью мультиметра?

Для проверки печатной платы необходимо прикоснуться щупами мультиметра к контрольным точкам.

2) Как проверить печатную плату на наличие неисправностей?

Существуют различные методы проверки печатной платы, включая рентгеновский контроль, внутрисхемное тестирование, функциональное тестирование и многое другое. Печатную плату также можно визуально осмотреть на предмет наличия дефектов. 

3) Как проводятся электрические испытания печатных плат?

Печатные платы могут быть проверены электрически после их изготовления. Эти платы тестируются с помощью летающего зонда.

4) Каковы распространённые дефекты печатных плат?

Наиболее распространенными дефектами печатных плат являются зазоры в покрытии, некачественная пайка, отсутствие зазора между медью и кромкой, кислотные ловушки, дефектные компоненты и т. д.

Неисправность печатной платы：	Физический урон	Отказ компонента	Ошибки производства	Недостатки дизайна
Устранение неисправностей печатных плат:	Очистку:	Визуальный осмотр	Электрические испытания
Печатные платы Ремонтные услуги:	Experience	Подобрать оборудование	Линии поставок	Поддержка
Распространенные проблемы с печатными платами:	Голодные термики	Кислотные ловушки	Silvers	Отверстия в колодках