Teste PCB – O guia definitivo de perguntas frequentes em 2022

Introdução:

Se você planeja construir suas próprias placas, você deve ter um guia abrangente de teste de PCB. Você aprenderá como realizar testes de PCB e quais perguntas você deve se fazer antes de começar a usar sua abordagem abrangente e fácil de usar. Não há melhor maneira de começar do que lendo este guia. O teste de PCB é uma parte importante de qualquer projeto de produto eletrônico, e qualquer falha pode resultar em milhares de dólares em perda de receita.

O teste de envelhecimento é um tipo rigoroso de teste de PCB que identifica falhas precoces e determina a capacidade de carga da placa. Embora o teste de envelhecimento possa ser prejudicial aos componentes eletrônicos, ele pode ajudá-lo a economizar tempo e dinheiro a longo prazo. Ao contrário dos testes funcionais, os testes de envelhecimento fornecem energia à placa continuamente por 48 a 168 horas. Se uma placa estiver com defeito após esse período, ela precisará ser retrabalhada ou devolvida ao fabricante.

Ao criar um PCB, considere a espessura e o design do PCB. 1.6 mm FR-4 é usado para criar padrões PCB de 12 camadas. essas e outras perguntas serão respondidas no guia de perguntas frequentes final. A espessura do PCB pode afetar o desempenho da placa. Além disso, lembre-se da integridade do sinal ao projetar sua PCB. Antes da montagem, realize testes de integridade de sinal para garantir que seu projeto atenda às suas expectativas.

PCBs foram amplamente utilizados para reatores de lâmpadas fluorescentes antes de serem banidos em 1979. Isso é uma preocupação se o lastro vazar, e se isso acontecer, o lastro contendo o PCB será descartado como resíduo perigoso. Mas não se preocupe, o melhor guia de perguntas frequentes responderá a todos os seus testes de PCB e outras perguntas relacionadas a PCB. A cobertura abrangente dos regulamentos de PCB no guia é essencial para qualquer pessoa interessada em usar testes de PCB.

O que é teste de PCB?

O que exatamente é o teste de PCB? Você pode estar se perguntando o que é, e você pode estar confuso sobre o que fazer. Aqui estão algumas coisas que você deve estar ciente. Por exemplo, o teste de envelhecimento envolve a aplicação de potência máxima a um dispositivo eletrônico por 48 a 168 horas. Como não determina se o PCB está pronto para implantação, esse tipo de teste é chamado de teste de mortalidade infantil. Também não é apropriado para todos os projetos, mas pode ajudá-lo a evitar um lançamento de produto potencialmente embaraçoso ou perigoso. O teste de envelhecimento também ajuda a eliminar falhas prematuras, que podem reduzir a vida útil de um produto ou placa.

Por que preciso de testes de PCB? Como os PCBs são uma parte importante da eletrônica, os PCBs defeituosos podem reduzir a produtividade e até causar incêndios. A melhor maneira de evitar esses problemas é realizar testes de PCB antes da fabricação. Isso ajuda a evitar erros que podem comprometer a funcionalidade do produto e garante um produto final livre de defeitos. Como resultado, reduz os custos de produção e manutenção, além de garantir a satisfação do cliente com a qualidade do produto.

Teste de sonda voadora de PCB

AOI é o teste de PCB mais básico e geralmente é o primeiro passo. Ele verifica se a placa corresponde ao esquema. Erros mecânicos, por outro lado, não podem ser detectados visualmente e devem ser detectados usando um microscópio. O teste de PCB é necessário para todos os PCBs, mas é caro, custando dezenas de milhares de dólares por placa. Felizmente, a Absolute Electronics oferece PCBs confiáveis ​​de fontes confiáveis.

Como você executa um teste de PCB?

Por que o teste de PCB é necessário?

Há muitas respostas para esta pergunta. Por exemplo, PCBs são uma parte importante de equipamentos eletrônicos. No entanto, eles são caros e demorados para produzir, e muitas vezes você não sabe por que precisa de testes de PCB. Para responder a esta pergunta, você deve primeiro entender as vantagens do teste de PCB. Aqui estão alguns exemplos.

O teste de PCB é necessário se você quiser garantir que seu produto esteja totalmente funcional. Existem dois tipos de teste de PCB: teste no circuito e teste de sonda voadora. O teste no circuito envolve a comparação das características elétricas de componentes eletrônicos com as especificações de uma placa de circuito padrão. O primeiro requer o uso de acessórios especiais que se parecem com placas de circuito e permitem que você visualize a placa real antes da inicialização.

Quando você usa o teste no circuito, você injeta tensão no circuito, o que fornecerá um diagnóstico das áreas problemáticas na placa. Usando esse método, você pode detectar problemas antes que eles afetem toda a montagem. A desvantagem do teste em circuito é que ele é caro, custando dezenas de milhares de dólares. Além disso, nem sempre é possível obter uma PCB que tenha passado em todos os testes exigidos.

Máquina de teste AOI

O teste de envelhecimento, comumente usado nas forças armadas, é um teste de PCB muito mais intenso. Ele determina a capacidade de carga de uma placa e decide se ela pode suportar a carga. No entanto, não é uma boa escolha para aplicações médicas ou militares e pode levar à morte prematura de sua placa. Também pode ter um impacto na forma como o dispositivo funciona. É fundamental testar a placa antes de liberá-la ao público.

7 métodos de teste de PCB mais populares durante a fabricação e montagem de PCB

In Fabricação e montagem de PCB, os sete métodos de teste de PCB mais comuns são usados. Cada um desses métodos tem vantagens e desvantagens distintas. Dependendo do tipo de placa, esses métodos podem ser aplicados a ela. O teste do PCB da placa nua verifica a continuidade após a fabricação da placa, enquanto o teste netlist/funcional verifica os curtos antes da fabricação da placa. Um método de teste manual comum é uma inspeção visual. A inspeção óptica automática (AOI) é outro tipo de inspeção que usa um sistema de visão para capturar uma placa de circuito e compará-la a um conjunto de regras de projeto. Teste de impedância TDR garante a função adequada do sinal e pode ajudar na prevenção de problemas de desempenho e confiabilidade. O Grupo de Inspeção de PCB Militar A (A) também aborda padrões visuais, resistência química e mudanças físicas.

Sala de Testes AOI

Os métodos comuns incluem testes de estresse e testes funcionais. Esses testes são realizados para eliminar falhas e garantir a qualidade de um produto. Os três primeiros métodos de teste são incomuns, enquanto o último é o mais comum. Os testes de estresse são normalmente realizados em produtos recém-lançados. Esses testes são usados ​​para garantir a segurança dos componentes antes de serem enviados aos clientes. Este guia fornecerá uma compreensão básica do processo se você estiver se perguntando qual método de teste de PCB é melhor para o seu PC.

O método de teste de PCB mais comum é a inspeção óptica automatizada (AOI). Ele emprega duas ou três câmeras de alta resolução para capturar imagens de vários componentes no PCB. Ele pode detectar possíveis defeitos no início do processo e economizar uma quantia significativa de dinheiro quando comparado a consertar uma placa que falha após o teste final. Para garantir que seus PCBs estejam livres de defeitos, alguns fabricantes de PCBs usam esse método várias vezes durante o processo de fabricação e montagem.

1. Inspeção Visual PCB

A ferramenta de software PCB Visual Inspection (PVC) ajuda a detectar defeitos nas placas de circuito. A inspeção é realizada apontando um microscópio digital para o ponto de inspeção da placa de circuito impresso e, em seguida, ajustando a altura e o ângulo da câmera. Em seguida, o software gera uma imagem ao vivo da área do PCB, que pode ser salva como um relatório pós-inspeção. O software de inspeção visual de PCB pode ser usado para verificar uma variedade de fatores, como se as peças estão presentes e na posição correta, bem como sua polaridade e soldagem.

O software usa nove câmeras para capturar imagens 3D do PCB. O software AOI usa essas imagens para avaliar as propriedades 3D da placa e ainda permite comparar uma PCB ativa com uma amostra de ouro. Você pode determinar se algum componente está com defeito comparando as duas imagens. As imagens que você vê geralmente são muito escuras ou muito claras, e é por isso que o software MVI é a melhor escolha para muitos engenheiros.

Inspeção Visual PCB

A ferramenta de inspeção visual de PCB também o ajudará a detectar erros que podem não ter sido detectados antes. Ao avaliar as características elétricas de uma placa, é fundamental determinar se as juntas de solda são fortes o suficiente para suportar a carga. A resistência e a estabilidade da junta de solda podem fazer ou quebrar um dispositivo. O software de inspeção visual de PCB é uma ferramenta essencial para essa tarefa. O software de inspeção pode ajudá-lo a localizar defeitos com rapidez e precisão.

2. Testes em circuito (TIC)

O teste no circuito é um tipo de teste de caixa branca em que as pontas de prova elétricas são usadas para verificar aberturas e curtos em uma placa de circuito impresso preenchida. Quantidades básicas como resistência e capacitância também são verificadas para determinar se o circuito foi construído corretamente. Como não possui componentes visíveis e pode ser realizado remotamente, o teste no circuito também é conhecido como teste de “caixa branca”.

O teste de leito de pinos é o primeiro método de teste em circuito. Este teste envolve a inserção de um conjunto de pinos de mola em um acessório com base no layout da PCB. Falhas em PCBs podem ser facilmente identificadas e reparadas ou descartadas usando este método. Este método é útil para verificar rapidamente a funcionalidade de pequenos PCBs.

O teste no circuito nem sempre é tão confiável quanto outros tipos de teste. Apesar dos testes rigorosos, os circuitos ainda podem apresentar defeitos, mas é difícil determinar a localização exata de uma falha usando testes internos. Alguns fabricantes podem não ter acesso a todos os nós da placa. Além disso, os pontos de acesso para alguns ICs podem ser protegidos por componentes grandes. Testes em circuito, apesar de suas limitações, podem ser um ativo valioso para os fabricantes.

O teste no circuito é mais confiável, mais fácil de usar e mais econômico do que outros métodos de teste. O método também é capaz de detectar defeitos de fabricação. Sua principal vantagem é que é econômico para execuções de produção de médio e alto volume. O teste no circuito também garante a cobertura adequada de defeitos de fabricação. Além disso, pode ser feito em uma escala muito menor sem afetar a confiabilidade do produto.

3. Teste de Sonda Voadora (FPT)

O processo de determinar se um componente está funcionando corretamente é chamado de teste de sonda voadora. Como o nome indica, este método envolve a inserção de sondas na placa. As sondas medem os valores dos componentes conforme eles se movem de uma posição para outra para determinar se estão instalados corretamente. Ao contrário dos métodos tradicionais de teste de TIC, o Flying Probe não requer fixação.

Normalmente, o FPT é usado para placas de protótipo e montagem de PCB de baixo volume. É mais conveniente, econômico e, muitas vezes, mais rápido do que os métodos tradicionais para pequenos lotes com alta cobertura. Dependendo da complexidade da placa, os resultados dos testes geralmente ficam disponíveis em poucas horas. Esse método é normalmente realizado em um computador offline usando um aplicativo gerador de programa de teste. O testador de sonda voadora também requer Gerber, BOM, ou arquivos ECAD.

O Masterboard define o pontos de teste, formato do componente e depuração do testador FTP. Uma vez que a placa mestre esteja completa, os componentes da placa são colocados dentro do testador FTP. A sonda compara o sinal com os dados de base para testar a operação e a falha de cada componente. Isso ajuda o fabricante a determinar se o PCB está funcionando corretamente. Caso contrário, o dispositivo precisará ser reparado. O testador FTP usa um processo patenteado chamado voo de sondagem.

O Flying Probe é uma excelente opção para produção de pequeno a médio volume. Devido ao baixo custo dos testes, não há necessidade de dispendiosos dispositivos de fixação de pregos. Além disso, o Flying Probe pode ser usado no processo de prototipagem. Mais preciso que o ICT, o Flying Probe pode detectar 99% dos defeitos. O custo de desenvolvimento de um programa de teste é comparável ao custo de compra de um equipamento.

4. Inspeção óptica automatizada (AOI)

Na fabricação, um sistema automatizado de inspeção óptica (AOI) pode ser um ativo valioso. O uso de equipamento de varredura por câmera é um método de teste sem contato que pode detectar defeitos de qualidade e falhas catastróficas. Este é um esboço do procedimento. Vamos começar com o básico: Qual é a definição de inspeção óptica automatizada? Que aplicações tem na fabricação? Quais são as vantagens e desvantagens?

A tecnologia subjacente dos sistemas AOI é muito semelhante. Uma ou mais câmeras se movem na direção XY em um componente em cada sistema AOI. A câmera é então posicionada com precisão em um local específico e a imagem resultante é capturada. As imagens são então processadas por um software que usa algoritmos sofisticados de processamento de imagem para detectar defeitos com base em recursos de inspeção predefinidos. Embora não seja tão preciso quanto a inspeção manual, esse processo é útil para fabricantes que precisam inspecionar produtos com rapidez e precisão.

AOI tem muitas vantagens. É rápido e sem contato e pode detectar pequenos defeitos em componentes de PCB. Além de ser sem contato, o AOI pode ser usado antes e depois da solda, bem como na pasta de solda. A inspeção manual costumava ser a única maneira de inspecionar PCBs, mas isso mudou. Com a AOI, a produção e os testes podem ser feitos em menos tempo e com menor custo.

5. Inspeção Automatizada de Raios-X (AXI)

A inspeção automatizada por raios X é uma técnica de inspeção de produtos que usa raios X. Ao contrário da inspeção óptica, os raios X são completamente invisíveis, mas são usados ​​como fonte para esses sistemas de inspeção automatizados. Esses sistemas podem verificar os produtos com rapidez e precisão quanto a defeitos. As empresas podem melhorar facilmente o desempenho dos negócios usando esses dispositivos, e os consumidores podem se beneficiar de resultados mais precisos. Aqui estão alguns dos benefícios da inspeção automatizada de raios-X.

Os tubos de raios X produzem raios X. Existem dois tipos de tubos de raios X. O tipo escolhido depende da resolução desejada. Uma resolução mais alta significa que é mais fácil detectar os detalhes complexos nos raios X. Por exemplo, CSP e BGA requerem uma resolução de 2 mm. A etapa de manipulação da amostra é uma parte importante do processo de inspeção. Isso permite que o operador examine a amostra de vários ângulos, incluindo ângulos de inclinação. Os raios X são então convertidos em uma representação visual por um detector.

Outra vantagem da AOI é a capacidade de escanear produtos sem interromper o processo de fabricação. Devido à sua alta flexibilidade e facilidade de uso, o método AXI é ideal para produção de alto volume. A interface de usuário do serviço é amigável e intuitiva, e existem várias maneiras de personalizá-lo. A resolução e a ampliação da imagem são dois parâmetros-chave na inspeção de volume. A AXI pode inspecionar até mesmo os menores produtos e peças.

6. Teste de Burn-In

Os testes de envelhecimento podem ser realizados de duas maneiras. A primeira envolve a execução de todo o sistema, enquanto a segunda envolve componentes individuais. O objetivo do envelhecimento é coletar dados sobre o desempenho e as condições de falha para melhorar os procedimentos de teste futuros. O envelhecimento também ajuda a eliminar componentes defeituosos, detectando a temperatura na qual eles falham. Por essas razões, o teste de envelhecimento é uma parte importante do desenvolvimento e avaliação do produto.

O objetivo principal dos testes de envelhecimento é identificar dispositivos que são propensos a falhas prematuras antes de serem colocados no mercado. Em suma, este teste envolve submeter os componentes a condições extremas de temperatura e tensão. O objetivo do teste de envelhecimento é identificar falhas devido a defeitos de fabricação e, em seguida, identificá-las com antecedência suficiente para corrigi-las e demonstrar uma operação sem problemas. O tempo gasto nestas condições é somado ao tempo total necessário para o envelhecimento.

Embora o envelhecimento possa ser benéfico, também pode ser ineficaz. O processo pode levar centenas de horas de testes contínuos e requer um planejamento extensivo. É fundamental considerar todas as restrições potenciais, como tempo, equipamento e mão de obra. Além disso, o processo de envelhecimento deve ser cuidadosamente planejado e um buffer embutido para qualquer potencial retrabalho. Normalmente leva mais de 50 horas, mas depende do produto.

7. Teste Funcional

O teste funcional é uma parte importante do desenvolvimento de software. Embora os testes unitários e não funcionais possam demonstrar que um aplicativo está operacional, o objetivo principal do teste funcional é garantir que o programa atenda às expectativas do usuário. A funcionalidade quebrada pode fazer com que todo o aplicativo falhe. Os testes devem ser cuidadosamente planejados e devem cobrir todas as fases da jornada do usuário. Isso requer colaboração entre as equipes de produto e de teste. A seguir estão alguns ponteiros de teste funcional.

Primeiro, o teste funcional simula o comportamento real do usuário. Isso significa que o teste não é baseado em suposições sobre a estrutura do sistema, mas em simulações do comportamento real do cliente. Um produto funcionalmente testado estará livre de bugs e erros. O tamanho do projeto é o aspecto mais difícil do teste funcional. Portanto, é fundamental começar pequeno e simples e depois progredir para níveis mais complexos de sofisticação. Em seguida, combine várias condições de teste para garantir que o software esteja funcionando corretamente.

AUT (Automated Functional Testing) é uma ferramenta eficaz para automatizar testes funcionais. As ferramentas de teste automatizadas reduzem o trabalho manual, economizam tempo e evitam que os erros passem despercebidos. Esse tipo de teste também é muito útil ao testar sistemas complexos. Ferramentas de automação como o Selenium são muito úteis, mas é importante notar que elas não estão isentas de falhas. Use ferramentas de teste não funcionais apropriadas para garantir a confiabilidade dos testes automatizados.

Como proteger seu PCB com designs melhores?

Uma abordagem é proteger os dados de projeto. Anteriormente, os próprios engenheiros precisavam filtrar os dados do projeto antes que pudessem publicar, o que consumia tempo e era propenso a erros. O melhor design agora usa informações sequenciais de peças para proteger dados de peças que só podem ser acessados ​​pela equipe de engenharia na fonte. Somente o proprietário sabe de onde vieram os dados e pode copiá-los.

A blindagem EMI é outra maneira de proteger o PCB. As blindagens EMI são uma parte importante do PCB. Eles protegem os componentes da interferência eletromagnética causada pela radiação difusa de outros componentes da placa de circuito impresso. Essas blindagens devem envolver a placa e os componentes individuais. Dependendo da aplicação, eles podem ser feitos de metal, cerâmica ou outros materiais.

Um design melhor incluirá linhas paralelas para ocultar a visibilidade da sonda. Linhas paralelas reduzem o ruído na eletrônica fonte de energia enquanto aumenta a expansão dinâmica. A placa PCB com o sensor é protegida por uma carcaça rígida. O invólucro protege o dispositivo agindo como um escudo. Um adesivo de supressão de sinal deve ser usado para fixar o PCB. este adesivo impede que todos os sinais cheguem ao PCB. esses escudos também ajudarão a engenharia reversa a entender o Montagem PCB.

Teste Burn-In

A umidade é outra das principais causas de corrosão e danos ao PCB. Mesmo vestígios de umidade podem causar problemas que vão desde a distorção da forma de onda até a falha completa. A umidade também pode afetar a placa durante a fabricação e instalação. Uma maneira de proteger PCBs com um design melhor é usar revestimentos de PCB. No entanto, lembre-se de que a proteção contra umidade requer uma barreira de umidade adequada.