Fases comuns de ensaio de PCBA (com foco na varredura de fronteira na fase de protótipo)

Os ensaios PCBA (Printed Circuit Board Assembly) são um processo em várias etapas concebido para garantir a qualidade, a funcionalidade e a fiabilidade das placas eletrónicas durante todo o seu ciclo de vida.do projeto inicial à produção em sérieEmbora os testes específicos possam variar, aqui estão as fases comuns:

Fases comuns de ensaio de PCBA

1. Controle de qualidade de entrada (IQC) / Inspecção de componentes:

   • Quando:Antes de começar a montagem.
   • Objetivo:Verificar que todos os componentes eletrónicos individuais (resistores, condensadores, circuitos integrados, etc.) e os PCB nus cumprem as especificações e estão isentos de defeitos.
   • Métodos:Inspecção visual, verificações dimensionais, verificação de parâmetros elétricos (usando multimetros, medidores LCR) e verificações de autenticidade dos componentes.

2. Inspecção da pasta de solda (SPI):

   • Quando:Imediatamente após a impressão com pasta de solda.
   • Objetivo:Para garantir o volume, a altura e o alinhamento corretos da pasta de solda nas almofadas antes de colocar os componentes.
   • Métodos:Inspecção óptica 3D com máquinas SPI especializadas.

3. Inspecção óptica automatizada (AOI):

   • Quando:Normalmente após a colocação dos componentes (AOI pré-refluxo) e/ou após a solda por refluxo (AOI pós-refluxo).
   • Objetivo:Para inspecionar visualmente o PCBA para defeitos de fabricação como componentes faltantes, colocação incorreta de componentes, polaridade errada, soldagem curta, abre e outras anomalias visuais.
   • Métodos:Câmaras de alta resolução e software sofisticado de processamento de imagem em máquinas AOI.

4. Inspecção automática por raios-X (AXI):

   • Quando:Após a solda por refluxo, especialmente para placas complexas ou aquelas com juntas de solda ocultas (por exemplo, BGA, QFN).
   • Objetivo:Inspecionar a qualidade das juntas de solda (vazio, curta, abre) e as estruturas dos componentes internos que não são visíveis à inspeção óptica.
   • Métodos:Sistemas de imagem de raios-X.

5. Testes em circuito (TIC):

   • Quando:Após montagem e inspecções visuais/radiográficas iniciais, normalmente em produção de volume médio a elevado.
   • Objetivo:Para testar eletricamente componentes individuais e suas conexões na placa de abertura, curto-circuito, resistência, capacitância e parâmetros funcionais básicos.
   • Métodos:Uma fixação de "cama de pregos" com sondas que entram em contacto com pontos de ensaio específicos no PCBA.

6. Testes com sondas voadoras (FPT):

   • Quando:Frequentemente utilizado como alternativa às TIC, nomeadamente para protótipos, produção de volume baixo a médio ou placas com pontos de ensaio limitados.
   • Objetivo:Para testar eletricamente componentes e interconexões, semelhantes às TIC, mas sem a necessidade de um equipamento customizado caro.
   • Métodos:sondas robóticas que se movem e fazem contacto com pontos de teste conforme programado.

7. Ensaios funcionais (FCT):

   • Quando:Normalmente, o ensaio final, após a confirmação da integridade estrutural e elétrica.
   • Objetivo:Verificar a funcionalidade global do PCBA através da simulação do seu ambiente de funcionamento real e confirmar que ele desempenha todas as suas funções concebidas corretamente.
   • Métodos:Instalações de teste personalizadas e software que aplicam energia, entradas e saídas de monitoramento, muitas vezes incluindo a programação de microcontroladores ou memória de bordo.

8. Teste de envelhecimento (teste de combustão):

   • Quando:Para produtos que exigem elevada fiabilidade, muitas vezes após FCT, antes da montagem final.
   • Objetivo:Submeter o PCBA a uma operação prolongada sob tensão (por exemplo, temperatura elevada, tensão) para detectar falhas na vida precoce ("mortalidade infantil") e melhorar a confiabilidade a longo prazo.
   • Métodos:Fornos ou câmaras de combustão especializados.

Testes de varredura de fronteira na fase de protótipo

Teste de varredura de fronteira, também conhecido comoJTAG (Grupo de Ação Conjunta de Ensaios)O método de ensaio (padrão IEEE 1149.x), é um método poderoso e cada vez mais comum, particularmente valioso durante a fase de desenvolvimento.Fase de protótipode desenvolvimento de PCBA.

• O que é:A varredura de limites usa uma lógica de teste dedicada incorporada em circuitos integrados (ICs) compatíveis no PCBA.que pode controlar e observar os sinais que entram e saem do chipUm caminho de dados em série (a "cadeia de digitalização") conecta estas células, permitindo que um controlador de teste comunique e teste as interconexões entre dispositivos compatíveis com o JTAG.

• Por que é crucial para Protótipos:

  1. Testes sem fixação:Ao contrário das TIC, a varredura de limites não requer um dispositivo custoso e personalizado de "leito de unhas".tornar os acessórios fixos impraticáveis e caros.
  2. Detecção precoce de defeitos:Permite que os engenheiros de projeto detectem rapidamente defeitos de fabricação como shorts, abre e problemas de montagemantesIsto é fundamental para que um protótipo funcione corretamente mais rápido.
  3. Acesso físico limitado:Os PCBs modernos são muitas vezes muito densos em componentes e têm pontos de teste físicos limitados.A varredura de limites fornece acesso virtual a pinos e interconexões que são fisicamente inacessíveis ou escondidos sob componentes (como BGA), melhorando consideravelmente a cobertura dos testes.
  4. Debug mais rápido:Ao identificar falhas até o nível específico do pino ou da rede, a varredura de limites reduz significativamente o tempo e o esforço necessários para depurar placas de protótipo não funcionais.
  5. Programação no sistema (ISP):O JTAG também pode ser usado para programar memória flash, microcontroladores e FPGAs diretamente no quadro, o que é altamente benéfico durante as etapas de desenvolvimento de protótipos e validação de firmware.
  6. Reutilização de ensaio:Os vetores de teste de varredura de limites desenvolvidos durante a prototipagem podem muitas vezes ser reutilizados ou adaptados para testes de produção, simplificando a transição para a fabricação.

Em essência, a varredura de limites fornece uma maneira altamente eficaz, não intrusiva e econômica de verificar a integridade estrutural de PCBAs de protótipo complexos,acelerar todo o ciclo de desenvolvimento do produto.