Guia de métodos de teste de PCB

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Guia de métodos de teste da placa de circuito impresso

A última coisa que qualquer designer quer é descobrir de última hora que seu produto está com defeito. Eletrônicos de todos os tipos, mesmo que sejam adequadamente projetados e meticulosamente construídos, são propensos a problemas. Muitos eletrônicos saem do estágio de protótipo com muitos bugs e problemas para seus projetistas solucionarem. No entanto, quando algo é deixado despercebido até que o produto esteja em campo, isso pode significar grandes problemas para a empresa.

Testar a eletrônica é muito importante, principalmente para placas de circuito impresso (PCBs), pois evita que diversos problemas ocorram. Para ter uma ideia mais clara de como o teste de PCB pode melhorar seus produtos de PCB, saiba mais sobre o que é o teste de PCB e quais métodos primários são usados ​​para avaliar PCBs.

Por que o teste de PCB é necessário

O teste é uma parte crucial do processo de fabricação de PCBs. Quando o teste de PCB é realizado durante todo o ciclo de produção, pode ajudar a economizar dinheiro e evitar problemas quando se trata da execução final da produção.

Algumas técnicas de análise de projeto podem ser usadas durante os estágios iniciais para ajudar a minimizar os principais problemas durante o processo de fabricação, mas também há uma ampla variedade de métodos de teste de PCB que podem ser usados ​​em placas físicas. Esses testes, executados em protótipos ou montagens de pequena escala, analisam mais de perto possíveis curtos, problemas de juntas de solda e funcionalidade, garantindo que cada PCB testada funcione conforme o esperado.

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Benefícios do teste de PCB

Muitas empresas veem o teste de PCB como uma necessidade absoluta devido às muitas vantagens que ele oferece. Confira algumas das seguintes vantagens principais do teste de PCB:

• Identificação do bug: O principal benefício do teste de PCB é que ele ajuda a identificar problemas em PCBs. Independentemente de o problema estar na funcionalidade, capacidade de fabricação ou em outro lugar, os testes de PCB identificam problemas em um design e layout de PCB para que os designers possam ajustar adequadamente.
• Economia de tempo: O teste de PCB nos estágios iniciais pode ajudar a economizar tempo a longo prazo, permitindo que os projetistas identifiquem os principais problemas durante o estágio de prototipagem. Testes completos permitem que os projetistas determinem a causa raiz de cada problema apresentado de maneira rápida e fácil, fazendo ajustes para que possam prosseguir com a produção em um ritmo mais rápido e reduzir o tempo de entrega do produto.
• Redução de custos: O teste de PCB evita a produção desnecessária de produtos defeituosos usando protótipos e montagens em pequena escala para testar os produtos. Ao concluir testes completos no início do processo de design, os projetistas podem evitar montagens em grande escala de PCBs defeituosas, garantindo que o projeto seja o mais perfeito possível antes de entrar em produção. Essa etapa ajuda a reduzir significativamente os custos de produção.
• Menos produtos devolvidos: Quando as empresas realizam testes de PCB, diminuem as chances de vender produtos defeituosos ou que não atendem aos padrões de desempenho. Como resultado, eles não veem tantos produtos devolvidos, levando a custos reduzidos associados ao reembolso de clientes e ao manuseio de mercadorias defeituosas. Além disso, ter menos produtos devolvidos pode resultar em maior satisfação do cliente e uma melhor reputação da empresa.
• Aumento da segurança: Como os PCBs são frequentemente usados ​​em tecnologias eletrônicas essenciais, sua falha pode causar grandes problemas para a produtividade de uma empresa ou a capacidade de uma organização de realizar serviços essenciais. Uma placa de circuito impresso defeituosa pode causar um incêndio, colocando potencialmente em perigo as pessoas próximas a ela. Os testes antes da fabricação também podem garantir que as máquinas e os trabalhadores não sejam danificados ou feridos devido a um projeto inadequado durante a produção.

Embora testes completos não sejam necessários para todos os tipos de PCBs, especialmente produtos amadurecidos em seu ciclo de vida do produto, a maioria dos novos designs de PCBs precisa de testes robustos e frequentes do processo de design. Ao estabelecer um procedimento de teste de PCB apropriado para as necessidades de sua organização, você pode experimentar os benefícios do teste de PCB.

O que é teste de PCB e o que está sendo testado?

O teste e a inspeção de PCB abrangem uma ampla variedade de métodos de teste de placa de circuito impresso que verificam se uma PCB atende aos padrões. Alguns desses padrões de PCB giram em torno de garantir que o PCB funcione corretamente de acordo com as especificações de um projeto e que não tenha defeitos. Testadores de placa elétrica e outros métodos de teste de placa de circuito são usados ​​para realizar essas inspeções e testes de PCB.

Os procedimentos de teste de placa de circuito avaliam vários componentes de PCBs. Esses componentes são analisados ​​detalhadamente para garantir sua qualidade. Os principais componentes testados podem ser encontrados abaixo:

• Laminação: A qualidade da laminação é essencial para a vida útil de um PCB – descascar o laminado pode causar problemas na funcionalidade final de uma placa. Geralmente, os testes de laminação analisarão a resistência do laminado ao descascamento por força ou aplicação de calor.
• Chapeamento de cobre :a folha de cobre em uma placa de circuito impresso é laminada na placa para fornecer condutividade, mas a qualidade do cobre é frequentemente testada, com a resistência à tração e o alongamento analisados ​​em detalhes.
• Soldabilidade: Testar a soldabilidade de um material é essencial para um PCB em funcionamento, pois garante que os componentes possam ser fixados firmemente à placa e evita defeitos de soldagem no produto final. O fator mais comumente analisado é a molhabilidade, que se refere a quão bem uma superfície aceita a solda líquida.
• Qualidade da parede do furo: A qualidade da parede do furo é outra parte essencial de um PCB, garantindo que as paredes do furo não rachem ou se desfaçam quando o PCB for para o campo. As paredes dos furos geralmente são analisadas em ambientes com ciclos e temperaturas que mudam rapidamente para ver como elas reagem ao estresse térmico.
• Elétrico: A condutividade elétrica é essencial para qualquer PCB, portanto, a capacidade de um PCB de passar correntes elétricas com vazamento mínimo é um teste comum.
• Ambiente: Muitos PCBs operam em ambientes úmidos, portanto, um teste comum para PCBs é para absorção de água. Nesses tipos de testes, o PCB é pesado antes e depois de ser colocado em um ambiente úmido, e qualquer mudança significativa de peso resulta em uma nota reprovada.
• Limpeza: A limpeza para PCBs é a capacidade de resistir a fatores ambientais como corrosão e umidade. Geralmente, esses testes incluem a análise de PCBs antes e depois de passarem por diversas condições ambientais.

A maioria desses fatores é analisada nos primeiros testes de materiais e testes ambientais. No entanto, fatores como condutividade elétrica e funcionalidade geral são analisados ​​com vários métodos e equipamentos.

Tipos de métodos de teste de PCB

Vários métodos de teste de PCB estão disponíveis e nenhum deles detectará todos os problemas ou atenderá aos requisitos de todos os projetistas. Cada método de teste deve ser considerado cuidadosamente para determinar se atende às necessidades específicas de seu ambiente de fabricação. Alguns fatores a serem considerados incluem o tipo de produto que você está testando, os problemas que você está testando e a confiabilidade do método de teste. Para fornecer uma visão geral dos métodos de teste disponíveis, resumimos as principais qualidades de quatro tipos populares de métodos de teste de PCB abaixo:

1. Teste em circuito (TIC)

O teste no circuito é um método popular de teste de PCB que muitos fabricantes de PCB preferem empregar e pode encontrar 98% das falhas. Este método de teste usa etapas e equipamentos especiais de teste de PCB, incluindo:

• Testador no circuito: O sistema testador contém uma matriz de centenas ou milhares de drivers e sensores, que realizam as medições para o teste.
• Acessório: Um acessório se conecta ao testador no circuito e é a parte que interage diretamente com a placa que está sendo testada. Este acessório parece uma cama de pregos e é projetado especificamente para a placa em questão. Cada “prego”, ou ponto sensor, conecta-se a pontos relevantes na placa de teste, fornecendo informações de volta ao testador. As luminárias são geralmente a parte mais cara deste sistema.
• Software: O software para o testador instrui o sistema sobre quais testes devem ser executados para cada tipo de placa sendo testada e dita os parâmetros para aprovação ou reprovação.

Usando o método ICT, um fabricante pode testar componentes individuais e medir seu desempenho, independentemente dos outros componentes anexados a eles. Geralmente, esse tipo de teste é melhor para 3 circuitos analógicos, pois é melhor para medir resistência, capacitância e outras medidas analógicas. Além disso, o custo do equipamento significa que este método de teste é mais adequado para o teste final de produtos estáveis ​​e de alto volume, não para produções de baixo volume ou estágios de teste iniciais, onde o design pode mudar várias vezes.

2. Teste In-Circuit sem Fixação (FICT)/Teste de Sonda Voadora

O teste de circuito sem instalação (FICT), também conhecido como teste de sonda voadora, é um tipo de TIC que opera sem as luminárias personalizadas, reduzindo o custo geral do teste. Introduzido pela primeira vez em 1986, o FICT usa um acessório simples para segurar a placa enquanto os pinos de teste se movem e testam pontos relevantes usando um programa controlado por software. Desde a sua introdução, o FICT ganhou amplo uso em toda a indústria de fabricação de eletrônicos por sua versatilidade.

O teste FICT é usado para as mesmas coisas que o ICT tradicional, mas devido à maneira como ele é testado, oferece diferentes vantagens e desvantagens. Embora o FICT seja capaz de se adaptar a novas placas de forma rápida, fácil e econômica, com uma simples mudança de programação, ele tende a ser mais lento do que o ICT tradicional. Essa qualidade o torna um método de teste ideal para testes de pequena produção e testes de protótipos, mas menos eficaz para produção em grande escala.

3. Teste de circuito funcional

Um teste de circuito funcional é exatamente o que parece - ele testa a função do circuito. Esse tipo de teste sempre ocorre no final do plano de fabricação, usando um testador funcional para verificar se uma PCB acabada atende às especificações.

Algumas respostas para perguntas comuns sobre testes de circuitos funcionais e como eles funcionam podem ser encontradas abaixo:

• Como funcionam os testadores funcionais? Os testadores funcionais vêm em vários tipos, mas geralmente compartilham a mesma função - eles simulam o ambiente final no qual o PCB deve funcionar. Os testadores funcionais geralmente fazem isso interagindo com o PCB por meio de seus pontos de sonda de teste ou conectores de borda e testando para certificar que o PCB funciona de acordo com as especificações do projeto.
• Os circuitos funcionais são os mesmos que as TICs? De certa forma, os testes de circuito funcional são semelhantes aos ICTs, pois usam conectores para conectar à placa. No caso de testadores de circuitos funcionais, eles usam dispositivos de pinos pogo para conectar ao PCB e geralmente precisam de menos pinos do que um dispositivo de ICT. O equipamento de teste executa programas para testar o PCB, garantindo que o equipamento funcione exatamente como pretendido.
• Quando ocorrem os testes de circuito funcional? Como dito anteriormente, os testes de circuito funcional são o último tipo de teste a ser concluído em um plano de fabricação de PCB, garantindo que o produto que sai funcione de acordo com as especificações.
• O que um teste de circuito funcional avalia? Geralmente, os testes de circuito funcional apenas analisam a funcionalidade do produto como um todo e o classificam com base em aprovação ou reprovação. Como resultado, não é um método de teste ideal para protótipos iniciais, pois não identifica detalhes sobre o que há de errado com o produto.

4. Teste de varredura de limite

O teste de varredura de limite analisa as linhas de fio em PCBs e é amplamente utilizado como forma de testar circuitos integrados quando não é possível alcançar todos os nós do circuito. Nesse tipo de teste, células são colocadas nos terminais do silício para os pinos externos, testando a funcionalidade da placa.

O grande diferencial desse tipo de teste é sua capacidade de avaliar uma placa sem atingir todos os seus nós. Essa qualidade é importante para avaliar circuitos integrados com múltiplas camadas e alta densidade, uma vez que esses tipos de PCBs vêm se tornando mais comuns nos últimos anos.

Na verdade, esse método de teste é bastante versátil e pode ser usado para diversas aplicações, incluindo testes em nível de sistema, teste de memória, programação flash e emulação de unidade central de processamento (CPU), entre outras funções. É comumente usado em serviço de campo para detectar problemas em sistemas em funcionamento.

Como proteger seu PCB com designs melhores

Para proteger melhor seu PCB e fazer com que ele passe por uma inspeção e teste, você pode considerar utilizar algumas das principais técnicas de projeto disponíveis hoje. Design for Manufacturing (DFM), Design for Assembly (DFA), Design for Test (DFT) e Design for Supply Chain (DFSC) são algumas das melhores técnicas de design usadas para garantir que um PCB seja fabricado corretamente.

Essencialmente, os projetistas usam essas técnicas no estágio de esquemas e simulação para garantir que um PCB atenda a vários parâmetros e padrões antes de ser enviado para o estágio de fabricação. Saiba mais sobre DFM, DFA, DFSC e DFT abaixo.

Projeto para fabricação

DFM é o processo de organização de uma topologia de PCB com o processo de fabricação em mente. Com essa mentalidade de projeto, a topologia de layout de PCB visa mitigar problemas que normalmente ocorrem durante os processos de fabricação e montagem, incluindo:

• Faixas e ilhas: Pedaços de cobre flutuante em uma camada de PCB podem causar problemas em um projeto de PCB, o que tende a acontecer quando um projeto inclui várias áreas com pequenas ilhas de cobre entre os traços. Essas peças podem se soltar e causar interferência em outras partes do tabuleiro e ilhas, impedância de rastreamento, imprecisões de rastreamento, impedância e outros problemas.
• Pontes de solda: Quando traços e pinos são colocados muito próximos e uma máscara de solda não é usada em um projeto, a solda pode criar pontes entre os pinos, causando curtos e corrosão, além de outros problemas.
• Cobre até a borda: Às vezes, o cobre em uma PCB está muito próximo da borda da placa, causando curtos durante o processo de gravação quando uma corrente elétrica é aplicada.

Os testes DFM devem ser implementados no início do cronograma do projeto para reduzir os custos gerais e o tempo de desenvolvimento. Existem muitos programas de software disponíveis que identificam problemas como os listados acima.

Projeto para montagem

Para qualquer montagem de PCB, é essencial conectar os componentes com segurança à placa de circuito. Infelizmente, isso pode ser difícil quando o design é difícil de montar, e é por isso que o DFA é essencial. Com o DFA, o objetivo é determinar como projetar o PCB para que o montador possa concluir seu trabalho de forma rápida e eficaz.

O processo do DFA inclui as seguintes etapas:

• Minimize as entradas de materiais.
• Escolha componentes facilmente disponíveis.
• Dê aos componentes uma quantidade adequada de espaço entre si.
• Aplicar padrões gerais de design de PCB.
• Faça marcações para componentes precisas e claras.

Assim como o DFM, os testes do DFA devem ser implementados no início do processo de design do projeto para minimizar os custos de produção e o tempo de desenvolvimento do produto. Programas de software de teste de PCB estão disponíveis para ajudar a garantir que os projetos de PCB atendam aos padrões DFA.

Projeto para teste

DFT é um tipo de design que ajuda a tornar os testes mais completos e menos dispendiosos. Essencialmente, os PCBs projetados com DFT em mente são projetados para facilitar a detecção e localização de falhas. Dessa forma, é mais fácil executar testes com rapidez e precisão, reduzindo o tempo necessário para os testes. Para que isso funcione, os designers precisam saber exatamente que tipo de métodos de teste usarão em cada estágio da produção e projetar o PCB para funcionar de maneira ideal com eles.

A DFT pode exigir muito esforço adicional de projeto e engenharia no processo de projeto de PCB, compensando facilmente a quantidade de tempo economizada durante os testes. A quantidade de tempo gasto, no entanto, é facilmente compensada com uma diminuição geral nos custos de fabricação. Com falhas mais fáceis de encontrar, é menos provável que PCBs com falhas ocultas sejam enviados, reduzindo o custo da insatisfação do cliente e possíveis recalls.

Projeto para Cadeia de Suprimentos

Uma coisa que muitos designers não consideram é o ciclo de vida de um produto ou componente. Muitas vezes, certos componentes tornam-se obsoletos durante o ciclo de vida do produto de uma PCB e torna-se mais difícil obter esse componente de maneira econômica. É essencial considerar os ciclos de vida dos componentes ao projetar novos produtos com técnicas DFSC.

Estar ciente dos ciclos de vida inclui conversar com um fabricante experiente de eletrônicos para determinar a disponibilidade de estoque e a fonte alternativa dos componentes de uma PCB no início do processo de design. A longo prazo, essa estratégia DFSC ajudará a economizar dinheiro, garantindo uma longa vida útil para um projeto de PCB.

Escolha os circuitos Millennium para teste de PCB

Independentemente do método que você usa, o teste de PCB é uma etapa essencial no processo de design, ajudando a economizar muito tempo e dinheiro para sua empresa, evitando bugs antes que eles afetem sua produção. No entanto, para executar testes com sucesso em seus PCBs, você precisa de um fornecedor em quem possa confiar para garantir que seus protótipos sejam feitos sempre sob encomenda. A Millennium Circuits Limited pode ajudar.

Fornecemos vários protótipos e serviços de produção em pequena escala que podem ajudar a acelerar seu processo de teste. Com incrível confiabilidade e sem taxas ocultas, garantimos que você pode confiar em nós para fornecer protótipos de alta qualidade para sua próxima rodada de testes de PCB. Faça uma cotação hoje!

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