Gemeinsame PCBA-Prüfphasen (mit Schwerpunkt auf dem Grenzscan in der Prototypenphase)

PCBA-Tests (Printed Circuit Board Assembly) sind ein mehrstufiges Verfahren, das die Qualität, Funktionalität und Zuverlässigkeit elektronischer Platten während ihres gesamten Lebenszyklus gewährleistet.vom ersten Entwurf bis zur SerienproduktionWährend die spezifischen Tests unterschiedlich sein können, sind hier die häufigsten Phasen:

Gemeinsame PCBA-Prüfphasen

1. Eingangsqualitätskontrolle (IQC) / Komponentenprüfung:

   • Wann:Bevor die Montage beginnt.
   • Zweck:Um zu überprüfen, ob alle einzelnen elektronischen Komponenten (Widerstände, Kondensatoren, ICs usw.) und die nackten Leiterplatten den Spezifikationen entsprechen und fehlerfrei sind.
   • Methoden:Visuelle Inspektion, Dimensionsprüfungen, Überprüfung elektrischer Parameter (mit Multimetern, LCR-Messgeräten) und Echtheitsprüfungen von Bauteilen.

2. Inspektion der Lötpaste (SPI):

   • Wann:Unmittelbar nach dem Drucken mit Lötpaste.
   • Zweck:Um vor dem Anbringen der Bauteile das richtige Volumen, die richtige Höhe und die richtige Ausrichtung der Lötmasse auf den Pads sicherzustellen.
   • Methoden:3D-optische Inspektion mit spezialisierten SPI-Maschinen.

3. Automatische optische Inspektion (AOI):

   • Wann:Normalerweise nach der Platzierung der Bauteile (AOI vor dem Rückfluss) und/oder nach dem Rückflusslöten (AOI nach dem Rückfluss).
   • Zweck:Die PCBA visuell auf Herstellungsfehler wie fehlende Komponenten, falsche Komponentenplatzierung, falsche Polarität, Schweißschlange, Öffnungen und andere visuelle Anomalien zu untersuchen.
   • Methoden:Hochauflösende Kameras und ausgeklügelte Bildverarbeitungssoftware auf AOI-Maschinen.

4. Automatisierte Röntgenuntersuchung (AXI):

   • Wann:Nach dem Rückflusslöten, insbesondere für komplexe Platten oder solche mit versteckten Lötverbindungen (z. B. BGA, QFN).
   • Zweck:Prüfung der Qualität der Lötverbindungen (Leere, Kurzschlüsse, Öffnungen) und der inneren Bauteilstrukturen, die für eine optische Prüfung nicht sichtbar sind.
   • Methoden:Röntgenbildsysteme.

5. Prüfungen im Kreislauf (ICT):

   • Wann:Nach der Montage und ersten visuellen/Röntgenuntersuchungen, typischerweise bei der Produktion mit mittlerem bis hohem Volumen.
   • Zweck:Elektrische Prüfung einzelner Komponenten und ihrer Verbindungen auf dem Brett auf Öffnungen, Kurzschlüsse, Widerstand, Kapazität und grundlegende Funktionsparameter.
   • Methoden:Ein "Nägelbett" mit Proben, die mit bestimmten Prüfstellen auf dem PCBA in Berührung kommen.

6. Flugsondeprüfung (FPT):

   • Wann:Häufig als Alternative zu IKT verwendet, insbesondere für Prototypen, geringe bis mittlere Produktionsmengen oder Platinen mit begrenzten Prüfpunkten.
   • Zweck:Elektrische Prüfung von Komponenten und Verbindungen, ähnlich wie bei IKT, jedoch ohne die Notwendigkeit einer teuren kundenspezifischen Vorrichtung.
   • Methoden:Roboter-Sonden, die sich bewegen und Kontakt zu Testpunkten aufnehmen, wie programmiert.

7. Funktionelle Prüfung (FCT):

   • Wann:Typischerweise die letzte Prüfung, nachdem die strukturelle und elektrische Integrität bestätigt wurde.
   • Zweck:Überprüfung der Gesamtfunktionalität des PCBA durch Simulation seiner realen Betriebsumgebung und Bestätigung, dass alle entworfenen Funktionen korrekt ausgeführt werden.
   • Methoden:Benutzerdefinierte Prüfvorrichtungen und Software, die Strom, Eingänge und Monitor-Ausgänge anwenden, oft einschließlich der Programmierung von Bordmikrocontrollern oder Speichern.

8. Alterungstest (Burn-in-Test):

   • Wann:Bei Produkten, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordern, häufig nach FCT, vor der Endmontage.
   • Zweck:Um die PCBA einem längeren Betrieb unter Belastung (z. B. erhöhte Temperatur, Spannung) zu unterziehen, um Fehlfunktionen im frühen Leben zu erkennen ("Kindersterblichkeit") und die Langzeitzuverlässigkeit zu verbessern.
   • Methoden:Spezielle Brennöfen oder -kammern.

Grenzscan-Prüfung in der Prototypenphase

Grenzscan-Tests, auch bekannt alsJTAG (Gemeinsame Aktionsgruppe für Prüfungen)Die Erprobung der Qualität von Produkten, die in der Industrie eingesetzt werden, ist eine sehr wichtige Methode, die in derPrototypenphaseder Entwicklung von PCBA.

• Was ist es:Der Grenz-Scan verwendet eine dedizierte Testlogik, die in kompatiblen integrierten Schaltungen (ICs) auf dem PCBA integriert ist.die die Signale steuern und beobachten kann, die in den Chip ein- und ausfließenEin serieller Datenpfad (die "Scankette") verbindet diese Zellen und ermöglicht es einem Prüfcontroller, mit JTAG-konformen Geräten zu kommunizieren und die Verbindungen zwischen ihnen zu testen.

• Warum es für Prototypen entscheidend ist:

  1. Prüfungen ohne Befestigungen:Im Gegensatz zu IKT erfordert die Grenzscanung keine kostspielige, maßgeschneiderte "Nägelbett" -Lösung. Dies ist ein großer Vorteil für Prototypen, bei denen die Konstruktion häufig geändert wird.Festanlagen unpraktisch und teuer zu machen.
  2. Früherkennung von Defekten:Es erlaubt Designingenieuren, schnell Fertigungsfehler wie Shorts, Öffnungen und Montageprobleme zu erkennenVorherDas ist entscheidend, damit ein Prototyp schneller richtig funktioniert.
  3. Beschränkter physischer Zugang:Moderne PCBs sind oft sehr dicht mit Komponenten und haben nur begrenzte physikalische Prüfpunkte.Grenz-Scan ermöglicht virtuellen Zugriff auf Pins und Verbindungen, die physisch unzugänglich oder unter Komponenten (wie BGA) versteckt sind, wodurch der Testbedarf erheblich verbessert wird.
  4. Schnellere Fehlerbehebung:Durch die Bestimmung von Fehlern bis zur spezifischen Nadel- oder Netzebene reduziert der Grenz-Scan die Zeit und den Aufwand für das Debuggen nicht funktionsfähiger Prototypenplatten erheblich.
  5. Systeminterne Programmierung (ISP):JTAG kann auch verwendet werden, um Flash-Speicher, Mikrocontroller und FPGA direkt auf dem Board zu programmieren, was während der Prototypenentwicklung und Firmware-Validierung sehr nützlich ist.
  6. Test Wiederverwendung:Die während der Prototypenbildung entwickelten Testvektoren für den Grenzschutz können oftmals wiederverwendet oder für die Produktionstests angepasst werden, wodurch der Übergang zur Fertigung optimiert wird.

Im Wesentlichen bietet der Grenz-Scan eine hochwirksame, nicht aufdringliche und kostengünstige Möglichkeit, die strukturelle Integrität komplexer Prototypen von PCBAs zu überprüfen.Beschleunigung des gesamten Produktentwicklungszyklus.