8 最常见的 PCB 测试方法

小夏 健康 更新 2024-01-31

客户最不想看到的就是PCB组装完成后,甚至在产品组装好后,发现PCB出了问题,造成巨大的损失。 尽管PCB的设计很完美, 整个制造过程很复杂,并受到许多因素的影响. 电路板上可能有数百个组件和数千个焊点, 如果没有充分的验证,PCB 也可能表现出较差的功能. 百能云深知这一点,因此我们认为测试印刷电路板(PCB)非常重要,因为测试可以帮助在早期阶段发现问题,提高良率并降低成本,并提高整体质量和安全性。 由于每种测试方法都有其优点和缺点,因此很难确定适合您的情况和预算的最佳测试方法。

PCB测试的好处:

1.发现的错误:PCB测试的主要好处是它可以有效地识别PCB中的问题。 无论问题是功能性的、可制造的还是其他方面的,PCB 测试都可以发现 PCB 设计和布局中的问题,以便设计人员可以进行相应的调整。

2.降低成本:通过使用原型和小规模组件来测试产品,PCB测试可以防止浪费产生有缺陷的产品。 通过在设计过程的早期完成全面测试,设计人员可以防止有缺陷的 PCB 被大规模生产,确保设计在投入生产之前尽可能没有缺陷。 此步骤有助于显著降低生产成本。

3.节省时间:从长远来看,早期阶段的PCB测试有助于节省时间,并允许设计人员在原型设计阶段识别主要问题。 完整的测试使设计人员能够快速轻松地识别问题的根源并进行调整,从而更快地恢复生产并缩短产品交付时间。

4.降低退货率:当公司进行PCB测试时,可以有效减少销售有缺陷的产品或不符合性能标准的产品的机会。 这降低了与退款客户和处理有缺陷商品相关的成本。 此外,更少的退货产品可以提高客户满意度并提高公司的声誉。

5.提高安全性:由于印刷电路板通常用于基本的电子技术,因此它们的故障可能会对公司的生产力或组织提供基本服务的能力造成重大问题。 有缺陷的印刷电路板可能会导致事故等事故,严重时可能会对附近的工人造成伤害。 制造前测试还可以确保机器和工人在生产过程中不会因设计不当而损坏或受伤。

虽然没有必要彻底测试所有类型的 PCB,尤其是那些技术成熟的 PCB. 但大多数新的和定制的PCB设计都需要在设计过程中进行稳健、频繁的测试。 百能云板通过建立适合客户需求的PCB测试程序,为客户提供优质可靠的PCB。

PCB测试内容

PCB测试和检验的目的是检查PCB是否符合标准印刷电路板的性能。 确保所有PCB制造过程都按照项目规范正常运行,没有任何缺陷.

PCB由不同的元件、元件组成,每个元件都会影响电子电路的整体性能。 对这些元件进行详细分析,以确保PCB质量。 要执行的测试应包括以下检查。

紧迫。 层压的质量对PCB的寿命至关重要。 层压板剥落会直接导致电路板功能出现问题。 通常,层压测试用于测试层压板在力或热作用下对剥落的抵抗力。

孔壁质量:通常在具有周期和快速温度变化的环境中分析孔壁,以了解它们对热效应的反应。 确保PCB投入使用时孔壁不会开裂或分层。

电镀铜:印刷电路板上的铜箔附着在电路板上以提供导电性。 对铜的质量进行测试,并详细分析其抗拉强度和伸长率。

清洁:印刷电路板的清洁度是衡量电路板承受环境因素(如风化、腐蚀和湿度)的能力的指标。

可焊性:对材料进行可焊性测试,以确保组件可以牢固地连接到电路板上,并防止最终产品出现焊接缺陷。

电气测试:电导率对任何 PCB 都至关重要,测量 PCB 最小泄漏电流的能力也是如此。 详见电气测试内容及方法"全面了解PCB电子测试"。

清洁:印刷电路板的清洁度是对电路板抵抗腐蚀和潮湿等环境因素的能力的测试。

环境测试:这是对PCB在潮湿环境中运行时的性能和质量变化的测试。 重量比较通常是在将PCB置于潮湿环境中之前和之后进行的,如果重量变化很大,则视为废品。

8 最常见的 PCB 测试方法

1.目视检查

目视检查是目视检查的一部分,目视检查是一种手动测试方法,需要有经验的检查员使用放大镜或显微镜检查焊缝缺陷和其他肉眼可见的缺陷。 外观检查适用于电路板的目视检查,看似不良的阻焊层应用、元件方向或划痕污渍都可能导致电路板失效。

优点:

* 价格低廉,操作简单 – 无需测试夹具或复杂的设置。

大多数主要的焊接缺陷都可以识别出来。

缺点:

受人为错误的影响。 这可能取决于技术人员的技能。

只能检查可见的焊点,不能评估隐藏的焊点。

2.自动光学检测(AOI)。

AOI检测可以在开发的早期阶段发现PCB中的故障或缺陷。 AOI使用单个(2D)或两个(3D)相机来捕获PCB的高分辨率图像,程序将其与详细的原理图或合格和不良电路板图像的数据库进行比较,以检测缺陷。 AOI通常被用作质量保证的第一步。 确保及早发现问题并尽快停止生产。

可以检测到不同类型的缺陷,如果电路板在某种程度上与原理图不一致,则会在电路板上标记以供技术人员检查。

不要仅仅依赖自动化光学检测。 AOI应与其他测试结合使用。 百能云板建议提供的一些组合包括:

AOI和飞针。

AOI 和 ** 测试 (ICT)。

AOI和功能测试。

优点:

大多数主要的焊接缺陷都可以识别出来。

比人工目视检查更一致、更准确。

可直接添加到生产线上,及早发现缺陷。

缺点:

AOI是一种被动检测方法,只能检测表面缺陷。 视线控制仅限于检测被 BGA 或其他类型的封装隐藏的连接。

不可能覆盖所有零件类型的 100%。

模板匹配的设置和编程非常耗时,并且每次设计更改都必须重做。

基于数据库的匹配可能不那么准确,并且取决于数据库的质量。

3.测试(ICT)。

PCBA ICT是目前针对大批量和成熟产品最强大和最受欢迎的PCBA测试类型,也是许多PCB制造商和客户信赖的流行PCB测试方法。 其故障覆盖率达95%以上。 在 PCBA ICT 期间,钉床形式的电探头通过电路板上指定测试点的特定位置发送电流。 这些测试用于验证 PCB 上每个电子元件的正确功能、位置、方向和缺陷。 测试包括短路、开路、电阻、电容等参数的验证。 指甲测试仪的床只需将电路板推到探针床上即可开始测试。 接入点在电路板上预先设计,允许将 ICT 测试探针连接到电路。

对于大批量或重复性批量,可以定制测试夹具,以实现更快、更高效的在线测试。 这种测试方法很昂贵,并且取决于电路板和夹具尺寸等因素。 因此,强烈建议不要在生产过程中改变主意,转而采用ICT战略。

该测试方法使用特殊的PCB测试程序和设备,包括:

在线测试仪:测试仪系统由成百上千个驱动器和传感器组成的矩阵组成,用于执行测试测量。

夹具:连接到测试仪, 它是直接与被测电路板相互作用的部件. 该夹具看起来像钉子床,专为相应的电路板而设计。 每"指甲"或将传感器点连接到测试板上的相关点,以将信息反馈给测试仪。 固定装置通常是系统中最昂贵的部分。

软件:测试仪的软件指示系统在每种类型的被测电路板上执行测试,并指示通过或失败的参数。

优点:

故障覆盖率可高达98%。

为量产产品提供高效、快速的测试方法。

缺点:

测试夹具需要支付额外费用。

不适合小批量生产或原型制作,因为对设计的任何更改都需要修改测试夹具。

只能使用测试点,设计人员需要在板子上添加测试点。

某些缺陷,例如焊料过多或过少、空隙,无法评估。

4.飞针测试(FPT)。

与传统ICT工作的性质类似,飞针测试通常被视为针刺ICT床的改进版本。 除了测试点外,飞针机还可以进入未覆盖的通孔或元件本身的末端作为测试点,并可以编程检查无源元件的值,直接检查二极管晶体管的方向,并进行电压测量。 通过简单的编程修改,它可以快速、轻松且经济高效地适应新电路板。 这种测试方法使其成为小批量生产测试和原型测试的理想选择,但对于大规模生产来说,速度较慢且成本效益较低。

飞针测试用于检查:

开路、短路、背流、电容、电感、二极管问题。

优点:

实施或修改更便宜、更快捷。 不需要固定装置。

更高的测试覆盖率 - 能够使用通孔和元件焊盘作为测试点。

无需添加额外的测试点。 节省电路板空间。

缺点:

对于大规模测试来说,测试速度太慢。

某些缺陷,例如焊料过多或过少、空隙,无法评估。

5.自动 X 射线检测 (AXI)。

当带有焊点或无铅元件的焊盘无法通过显微镜或肉眼看到时,需要对PCB进行X射线检查。 X 射线可以穿透 PCB 和元件主体,产生焊点的 2D 甚至 3D 图像。 这使得它非常适合检测隐藏的焊点,例如芯片封装和球栅阵列封装下的焊点。 Axi检测还可以检测焊缝空隙,这是许多其他光学检测方法无法做到的。 虽然这种检查可能非常有用,但它需要训练有素且经验丰富的操作员。 有经过专门培训和经验丰富的员工来执行此操作, 您可以放心地将您的 PCB 项目交付给我们.

当与生产过程结合使用时,AXI 可以成为早期检测缺陷的有用工具,使工程师能够进行工艺调整以消除问题的根源。 在这项测试中,X射线技术人员能够在制造过程的早期通过观察缺陷来定位缺陷。

焊接连接。 内部痕迹

优点:

在普通的检测方法中,缺陷检测率最高。

重点放在长期的焊点质量上,而不仅仅是连接。

缺点:

需要训练有素且经验丰富的操作员。

非常耗时和昂贵的过程。

6.编程(环境)测试

老化测试是一种更密集的PCB测试,可以帮助您在投入使用之前检查电路板的性能并发现隐藏的缺陷。 在编程测试过程中,由于测试强度高,编程测试可能会对被测组件造成损坏。 电路板要承受超过额定工作条件的条件,以检测早期故障并测试负载能力,以消除实际使用过程中的过早故障。 电源通过其他电子设备,通常以最大额定电流通过电路板,并连续工作 48 至 170 小时。 当然,并不是每个PCB产品都需要进行老化测试,它只会在具有特定要求和环境的PCB项目中发挥作用。

测试的工作条件可能包括温度、电压和电流、工作频率或与设计相关的任何其他工作条件。 通过这个过程收集的数据反过来可以帮助工程师了解缺陷的原因,并优化设计或制造过程。

优点:

在实际使用条件下检查性能(这在其他测试中是不可能的)。

更高的产品可靠性。

缺点:

测试过程可能会缩短产品的使用寿命。

降低总产量。

一个耗时耗力的过程。

7.功能测试(FCT)。

功能测试是制造过程中的最后一步,使用功能测试仪来检查成品PCB是否正常工作。 这并不能测试电路板是否处于良好状态,是否有焊料,或者零件是否具有耐受性。 该电路通过接口连接器正确供电和通电,验证其是否符合设计规范。

根据设计的复杂程度和具体的测试要求,功能测试可以是简单的开关电源测试,也可以是具有严格协议和测试软件的综合测试。 由于其灵活性,功能测试可用于取代更昂贵的测试程序。 功能测试模拟实际操作环境,因此可以比其他测试方法更简单、更清晰。 在小批量生产中越来越多地使用完整的 100% 功能测试,以确保从生产线上下来的每一块电路板都能正常工作。

优点:

发现潜在的电路异常。

测量电路中特定点的功率吸收。

灵活且高度可定制, 几乎可以测试所有类型的PCB.

它比其他需要专用设备的测试方法更便宜、更方便。

缺点:

缺陷发现率取决于测试计划所涵盖的检查。

需要训练有素的技术人员来隔离缺陷的原因。

在不同的压力下,电路板可能会在通过功能测试后不久发生故障。 因此,复杂的PCB也要进行老化测试。

8.边界扫描测试

边界扫描测试是一种适用于测试 PCB 上组件之间互连的技术。 在这种类型的测试中,电池被放置在从硅晶圆到外部引脚的导线上,以测试电路板的功能。

这种测试的最大区别在于它能够在不到达所有节点的情况下评估电路板。 这种质量对于评估多层和高密度的集成电路很重要,因为这些类型的 PCB 近年来变得越来越普遍。

事实上,这种测试方法用途广泛,可用于各种应用,包括系统级测试、内存测试、闪存编程和处理器 (CPU) 功能。 在现场服务中,它通常用于检测功能系统的问题。

除了上面提到的常见测试方法外, 其他类型的PCB组装测试包括:

显微切割分析:调查缺陷、开路、短路和其他故障。

可焊性测试:确保表面牢固,增加可靠焊点的机会。

剥离测试:找出将层压板从电路板上剥离所需的强度测量值。

PCB污染测试:检测高浓度的离子,这些离子会污染电路板,导致腐蚀和其他问题。

时域反射仪 (TDR):查找高频板中的故障。

浮焊测试:确定PCB孔可以承受的热应力水平。

无论选择哪种方法,PCB测试都是电路板设计和制造过程中的必要步骤,在进入最终生产之前,可以节省大量不必要的时间和成本来识别可能影响电路的缺陷。 一般来说,上述检查和测试方法的正确组合可以检测出所有可能的缺陷,其成本取决于被测电路的具体应用和复杂性。

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