Тепловое проектирование и испытания: решения для аномального нагрева PCBA
Аномальное нагревание в PCBA (сборка печатных плат) является критической проблемой, которая может серьезно повлиять напроизводительность, надежность и срок службыЭффективностьтепловая конструкция и строгое испытаниенеобходимы для решения и смягчения этих проблем, связанных с теплом.
Понимание ненормального нагрева PCBA
Чрезмерное нагревание на PCBA обычно вызвано несколькими факторами:
Высокое энергопотребление:Компоненты (например, процессоры, графические процессоры, силовые интерфейсы, светодиоды) генерируют тепло пропорционально мощности, которую они рассеивают.
Неэффективная компоновка компонента:Плохое расположение может привести к локализации горячих точек или нарушить поток воздуха.
Недостаточные пути рассеивания тепла:Недостаточная медь в следах ПКБ, отсутствие тепловых каналов или плохие тепловые интерфейсы с теплоотводами.
Недостаточные механизмы охлаждения:Отсутствие теплоотводов, вентиляторов или надлежащей вентиляции помещения.
Факторы окружающей среды:Высокая температура окружающей среды может усугубить проблемы с отоплением.
Тепловая конструкция: предотвращение тепла до его возникновения
Эффективное тепловое проектирование заключается в внедрении управления теплом в PCBA с нуля.
Выбор компонента:
Приоритетыэнергоэффективные компонентыс более низким тихим током и более высокой эффективностью.
Выберите компоненты ссоответствующее тепловое сопротивлениедля их ожидаемого расхода энергии.
Оптимизация макетов печатных плат:
Стратегическое размещение компонента:Размещать высокопроизводительные компоненты (например, силовые интегральные интегралы, процессоры, регуляторы напряжения) вдали от теплочувствительных компонентов (например, датчики, точные аналоговые схемы, электролитические конденсаторы).
Тепловые пути:Incorporate a grid of thermal vias (small holes filled with copper) under power components to conduct heat efficiently from the component pad through to internal copper layers or to the other side of the board for heat sinking.
Медный полив/планы:Используйте большие медные литья или специальные наземные/мощные самолеты в качестветеплораспределяющие слоиЧем больше меди, тем лучше теплопроводность.
Размер следа:Убедитесь, что линии питания достаточно широкие, чтобы нести требуемый ток без чрезмерного сопротивления нагрева (Я...2Rпотери).
Теплоотводы и вентиляторы:
Теплоотводы:Подключайте теплоотводы непосредственно к высокомощным компонентам, которые увеличивают площадь поверхности для конвекции тепла в окружающий воздух.Правильный тепловой интерфейсный материал (TIM) между компонентом и теплоотводом имеет решающее значение.
Фанаты:Для повышения рассеивания энергии активное охлаждение с помощью вентиляторов может значительно увеличить поток воздуха над теплоотводами и PCBA, способствуя удалению тепла.и энергопотребление.
Конструкция корпуса:
Вентиляция:Проектировать корпус с достаточными вентиляционными отверстиями и стратегически расположенными отверстиями, чтобы обеспечить естественную конвекцию (эффект дымохода) или принудительный поток воздуха из вентиляторов.
Выбор материала:Металлические корпуса могут выступать в качестве дополнительных теплоотводов, рассеивая тепло через их поверхности.
Тепловая симуляция:
ИспользоватьИнструменты компьютерной инженерии (CAE)ипрограммное обеспечение для тепловой моделирования(например, ANSYS, Mentor Graphics FloTHERM, COMSOL) на ранней стадии проектирования.
Цель:Для прогнозирования распределения температуры, выявления потенциальных горячих точек и оценки эффективности различных решений охлаждения до физического прототипирования, экономия времени и затрат.
Тепловые испытания: проверка конструкции
После того, как PCBA будет прототипирован, необходимо провести тщательное тепловое испытание для проверки конструкции и подтверждения того, что она работает в пределах безопасных температурных пределов в различных условиях.
Тепловая камера/инфракрасная термография:
Цель:Визуально определить и отобразить распределение температуры по поверхности PCBA.
Метод:Инфракрасная камера получает тепловые изображения, показывая горячие точки и температурные градиенты в режиме реального времени.
Измерение термопарой/датчиком температуры:
Цель:Для получения точных показаний температуры в определенных точках на компонентах или ПКБ.
Метод:К ключевым точкам интереса прикреплены крошечные термопары или датчики RTD (отражатели температуры сопротивления).особенно при функциональной эксплуатации и стрессовых испытаниях.
Палаты по охране окружающей среды:
Цель:Испытать тепловую производительность PCBA в различных контролируемых условиях окружающей среды.
Метод:PCBA помещается вТемпературная камера(иликамера теплового удараЭто позволяет проверить производительность и выявить сбои, вызванные тепловым напряжением.
Испытание старения (испытание сгорания) с контролем температуры:
Цель:Для работы ПКБА под постоянным напряжением (включая повышенную температуру) в течение длительного периода, чтобы выявить "ранние сбои" и обеспечить долгосрочную надежность.
Метод:PCBA обычно работают впечь сгоранияили камеры, часто при более высоких, чем нормальные, эксплуатационных температурах, контролируя при этом их функциональность и температуру ключевых компонентов.
Измерение воздушного потока и давления:
Цель:Для конструкций, включающих активное охлаждение (вентыляторы), обеспечить адекватный воздушный поток и падение давления в помещении.
Метод:Для характеристики эффективности охлаждения используются анемометры (скорости воздушного потока) и датчики давления.
Интегрируя принципы проактивного теплового проектирования с комплексным тестом, производители могут эффективно бороться с аномальным нагреванием PCBA, что приводит к более надежному, надежному,и высокопроизводительных электронных продуктов.
Общие фазы испытаний PCBA (с акцентом на граничное сканирование на стадии прототипа)
PCBA (PCBA) - это многоступенчатый процесс, предназначенный для обеспечения качества, функциональности и надежности электронных плат на протяжении всего их жизненного цикла.от первоначального проектирования до серийного производстваВ то время как конкретные тесты могут варьироваться, вот общие фазы:
Общие этапы испытаний PCBA
Контроль качества входящего оборудования (IQC) / проверка компонентов:
Когда:Перед началом сборки.
Цель:Для проверки того, что все отдельные электронные компоненты (резисторы, конденсаторы, интерфейсы и т.д.) и обнаженные ПКБ соответствуют спецификациям и не имеют дефектов.
Методы:Визуальная проверка, проверка размеров, проверка электрических параметров (с использованием мультиметров, LCR-метров) и проверка подлинности компонентов.
Инспекция пасты для сварки (SPI):
Когда:Немедленно после печати пастой с парой.
Цель:Чтобы обеспечить правильный объем, высоту и выравнивание пасты для сварки на подушках перед размещением компонентов.
Методы:3D оптическая инспекция с использованием специализированных машин SPI.
Автоматизированная оптическая инспекция (AOI):
Когда:Обычно после размещения компонента (AOI до обратного потока) и/или после обратной сварки (AOI после обратного потока).
Цель:Для визуального осмотра PCBA на производственные дефекты, такие как отсутствующие компоненты, неправильное размещение компонентов, неправильная полярность, шорты для сварки, открытия и другие визуальные аномалии.
Методы:Камеры высокого разрешения и сложное программное обеспечение для обработки изображений на машинах AOI.
Автоматизированная рентгеновская инспекция (AXI):
Когда:После повторной сварки, особенно для сложных пластин или пластин с скрытыми сварными соединениями (например, BGA, QFN).
Цель:Для проверки качества сварного соединения (пустоты, короткие шорты, открытия) и внутренних компонентных структур, которые не видны при оптическом осмотре.
Методы:Системы рентгеновской визуализации.
Испытания в цепи (ICT):
Когда:После сборки и первоначальных визуальных/рентгеновских проверок, как правило, в среднем и большом объеме производства.
Цель:Для электрического тестирования отдельных компонентов и их соединений на платке на открытие, короткие, сопротивление, емкость и основные функциональные параметры.
Методы:"Легкое устройство с гвоздями" с зондами, которые контактируют с конкретными точками испытания на PCBA.
Испытания на летающей сонде (FPT):
Когда:Часто используется в качестве альтернативы ИКТ, особенно для прототипов, производства небольших и средних объемов или плат с ограниченными точками испытаний.
Цель:Для электрического тестирования компонентов и взаимосвязей, аналогичного ИКТ, но без необходимости дорогостоящей индивидуальной установки.
Методы:Роботизированные зонды, которые перемещаются и контактируют с испытательными точками, как запрограммировано.
Функциональное испытание (FCT):
Когда:Обычно это заключительное испытание после подтверждения структурной и электрической целостности.
Цель:Проверка общей функциональности ПКБА путем моделирования его реальной среды работы и подтверждения того, что он выполняет все свои предназначенные функции правильно.
Методы:Специальные тестовые приборы и программное обеспечение, применяющие питание, входы и выходы монитора, часто включающие программирование бортовых микроконтроллеров или памяти.
Испытание старения (испытание сгорания):
Когда:Для продуктов, требующих высокой надежности, часто после FCT, до окончательной сборки.
Цель:Подвергать PCBA длительной работе под давлением (например, повышенная температура, напряжение) для обнаружения неисправностей в ранней жизни ("младенческая смертность") и улучшения долгосрочной надежности.
Методы:Специализированные печи или камеры сгорания.
Пограничное сканирование на этапе прототипа
Испытание граничного сканирования, также известный какJTAG (Совместная группа действий по испытаниям)Испытания (стандарт IEEE 1149.x), является мощным и все более распространенным методом, особенно ценным во времяфаза прототипаразработки ПКБА.
Что это такое:Пограничное сканирование использует специальную логику тестирования, встроенную в совместимые интегральные схемы (IC) на PCBA.который может контролировать и наблюдать сигналы, поступающие и выходящие из чипаСерийный путь передачи данных ("цепочка сканирования") соединяет эти ячейки, позволяя контролеру тестирования общаться и тестировать взаимосвязи между устройствами, совместимыми с JTAG.
Почему это важно для прототипов:
Испытание без фиксатора:В отличие от ИКТ, граничное сканирование не требует дорогостоящего, индивидуального "крова ногтей".Это огромное преимущество для прототипов, где часто происходят изменения в конструкции.сделать фиксированные светильники непрактичными и дорогими.
Раннее выявление дефектов:Это позволяет инженерам-конструкторам быстро обнаружить производственные дефекты, такие как шорты, открывается, и проблемы сборкидо этогоЭто очень важно для того, чтобы прототип работал быстрее.
Физический доступ ограничен:Современные ПХБ часто очень плотны компонентами и имеют ограниченные физические точки испытания.Пограничное сканирование обеспечивает виртуальный доступ к пиннам и взаимосвязям, которые физически недоступны или скрыты под компонентами (например, BGA), значительно улучшая охват испытаниями.
Быстрее отладки:Выявление неисправностей до уровня конкретного булава или сетки значительно сокращает время и усилия, необходимые для отладки нефункциональных прототипов.
Программирование в системе (ISP):JTAG также может быть использован для программирования флэш-памяти, микроконтроллеров и FPGAs непосредственно на доске, что очень полезно во время стадии разработки прототипа и проверки прошивки.
Испытание повторного использования:Векторы испытаний граничного сканирования, разработанные во время прототипирования, часто могут быть повторно использованы или адаптированы для производственных испытаний, упрощая переход к производству.
По сути, граничное сканирование обеспечивает высокоэффективный, ненавязчивый и экономичный способ проверки структурной целостности сложных прототипов PCBA,ускорение всего цикла разработки продукта.
Машина для очистки панелей PCBA: особенности и применение
А.Машины для дефанирования ПКБАСпециализированное оборудование, используемое в производстве электроники для отделения отдельных сборов печатных плат (PCBA) от более крупной панели.PCBA часто производятся в массивах (панелях) для повышения эффективности производства, а дефанелинг - это процесс точной резки или разрыва этих отдельных досок.
Ключевые характеристики машин для очистки панелей PCBA:
Машины для депанелирования бывают различных типов, каждая из которых имеет специфические особенности, предназначенные для различных потребностей:
Точность и точность:
Высокая точность:Обеспечивает чистые, точные разрезы с минимальным напряжением на компоненты или саму доску, предотвращая повреждение чувствительных частей.
Повторяемость:Способен последовательно воспроизводить те же самые точные резки для большого объема производства.
Виды режущих механизмов:
Удаление панелей маршрутизатора (фрезерная работа):Использует высокоскоростной вращающийся бит для фрезы вдоль заранее запрограммированных путей, идеально подходит для досок со сложными формами, узкими допустимыми значениями или компонентами, близкими к краю.
Лазерная отделка панелей:Использует лазерный луч для испарения материала, обеспечивая бесконтактный, безоттяжной метод резки.Он обеспечивает высокую точность и отсутствие механического напряжения..
Пробивание Депанелирование (резание штампом):Использует специально сделанный штамп, чтобы пробивать отдельные доски.Это требует новой формы для каждой конструкции и может вызвать больше механического напряжения..
V-Scoring/V-Groove Depaneling:Машина использует роликовое лезвие или специальное режущее колесо для разделения досок вдоль этих канавок.Он быстрый и экономичный, но ограничен прямыми разрезами и досками, спроектированными с V-грывками.
Окрашивание с помощью стрижки/гильотины:Простой и быстрый для прямых разрезов, но может вызвать значительное напряжение и не подходит для досок с компонентами близко к линии резки.
Автоматизация и управление:
Автоматический или полуавтоматический:Машины могут варьироваться от ручной погрузки/разгрузки до полностью автоматизированных систем с роботизированной обработкой.
Управление программным обеспечением:Усовершенствованные машины имеют интуитивно понятные программные интерфейсы для программирования режущих путей, управления параметрами и интеграции с MES (системами производства).
Системы зрения:Многие автоматизированные системы включают в себя камеры для точного выравнивания, распознавания фидуциальных знаков и послерезания.
Управление пылью и мусором:
Системы сбора пыли:Необходимо для маршрутизатора и лазерного дефанлинга для удаления пыли, мусора и паров, возникающих во время процесса резки, защищая как машину, так и операторов.
Снижение стресса:
Конструкция с низким уровнем напряжения:Ключевая особенность, особенно для маршрутизаторов и лазерных систем, для минимизации механического напряжения на компоненты и сварные соединения во время процесса отделения.
Использование ПКБА-машин для очистки панелей:
Машины для дефолтации ПКБА незаменимы на различных этапах и типах производства электроники:
Производство большого объема:Необходимо для эффективного отделения большого количества ПКБА от производственных панелей, что значительно улучшает пропускную способность.
Сложные конструкции досок:Рутер и лазерное дефанирование имеют решающее значение для плат с нерегулярными формами, внутренними вырезами или очень плотными макетами компонентов, где традиционные методы сбора баллов невозможны.
Чувствительные компонентыДля платок с хрупкими компонентами (например, керамические конденсаторы, датчики MEMS) или чувствительными к механическому напряжению предпочтительнее использовать лазерный или низкоуровневый маршрутизатор для предотвращения повреждений.
Гибкие ПХБ (FPCB):Лазерное дефанлингирование особенно эффективно для резки гибких схем без повреждения хрупкой подложки.
Прототипирование и производство малого объема:В то время как специализированные машины в основном предназначены для массового производства,Гибкие системы, такие как летающие маршрутизаторы или более мелкие лазерные системы, также могут использоваться для создания прототипов и малого объема из-за их программируемости..
Контроль качества:Точное разборка предотвращает микро трещины или другие скрытые повреждения, которые могут привести к неисправности продукта вниз по линии.
Автоматизация послесборки:Интеграция деталей в автоматизированные производственные линии способствует более рациональному производственному потоку после сборки и сварки компонентов.
По сути, машины для дефанирования ПКБА являются жизненно важными инструментами, которые преодолевают разрыв между эффективностью панельного производства и потребностью в индивидуальном,Высококачественные платы, готовые к интеграции в конечный продукт.
Оборудование для тестирования печатных плат
Оборудование для тестирования ПКБА (сборка печатных плат) относится к специализированным машинам и инструментам, используемым для проверки качества, функциональности и надежности сборных плат.Это оборудование имеет решающее значение для выявления дефектов и обеспечения того, чтобы PCBA работал так, как было разработано, прежде чем быть интегрированным в конечный продукт.
Типы оборудования для испытаний PCBA:
Тип используемого оборудования зависит от конкретного метода испытаний и стадии производственного процесса.
1Инспекционное оборудование (фокус на качестве производства)
Эти машины в первую очередь проверяют физические дефекты и ошибки сборки.
Машина для проверки пасты для сварки (SPI):
Цель:Проверяет качество применения пасты для сваркидо этогоОн измеряет объем сварки, высоту, площадь и выравнивание.
Функция:Использует 3D визуализацию для обеспечения точной и последовательной отложения пасты сварки, предотвращая распространенные дефекты сварки.
Автоматизированная оптическая инспекция (AOI):
Цель:Автоматически проверяет PCBA на визуальные дефектыпослеразмещение компонентов и/или рефлюксная сварка.
Функция:Использует камеры высокого разрешения для захвата изображений доски и сравнивает их с "золотым" изображением отсчета.неправильное размещение компонента, и дефекты сварных суставов.
Автоматизированная рентгеновская инспекция (AXI):
Цель:Использует рентгеновские лучи для осмотра сварных соединений и компонентов, которые скрыты от вида, таких как Ball Grid Arrays (BGAs), Quad Flat No-leads (QFNs) или компоненты под другими компонентами.
Функция:Предоставляет неразрушительный способ изучения качества сварного соединения (пустоты, короткие, открывается) и внутренних структур компонентов, которые не могут быть замечены с оптическим осмотром.
2Электрическое и функциональное испытательное оборудование (фокус на производительности и надежности)
Эти машины запускают PCBA и проверяют его электрические характеристики и рабочее поведение.
Машины для испытаний в схеме (ICT) / "оболочки" для испытаний:
Цель:Электрически проверяет отдельные компоненты и соединения на ПКБА на правильные значения и непрерывность.
Функция:Использует специально сделанное оборудование с пружинными зондами, которые контактируют с конкретными точками испытания на доске.и часто могут проверить наличие и правильную ориентацию компонентов.
Лучше всего для:Высокий объем производства из-за его скорости и всеобъемлющего покрытия производственных дефектов, хотя затраты на арматуру могут быть высокими.
Испытатель летающего зонда (FPT):
Цель:Похожие на ИКТ, но используют роботизированные подвижные зонды для проверки отдельных точек на ПКБА без фиксированного устройства.
Функция:Он более гибкий и экономичный для производства небольшого и среднего объема или прототипов, так как не требует специального оборудования.и основные значения компонентов.
Лучше всего для:Быстрое создание прототипов и небольшие производственные серии, где затраты на оборудование для ИКТ не оправданы.
Функциональное испытание (FCT):
Цель:Проверяет общую функциональность PCBA путем имитации реальной среды работы.
Функция:PCBA включается, вводные данные предоставляются, а выводы контролируются, чтобы гарантировать выполнение предполагаемых функций в соответствии со спецификациями конструкции.Это часто включает в себя пользовательское программное обеспечение и аппаратное обеспечение, специфическое для продукта..
Лучше всего для:Подтверждение производительности конечного продукта и проверка всей работы ПКБА.
Печи/камеры для испытаний старения (сгорания):
Цель:Подвергает PCBA длительной работе при повышенных температурах, напряжении или других стрессовых условиях.
Функция:Разработанный для ускорения потенциальных сбоев компонентов, которые могут произойти на ранних этапах их жизненного цикла ("младшая смертность").Этот процесс помогает отделить слабые компоненты и улучшить общую надежность продукта.
Экологические испытательные камеры:
Цель:Симулирует различные условия окружающей среды (например, экстремальные температуры, влажность, вибрации, удар) для оценки долговечности и производительности ПКБА в суровых условиях.
Функция:Помогает выявить недостатки конструкции или недостатки материала, которые могут привести к неудаче при стрессе в реальном мире.
3Общее лабораторное и отладливое оборудование:
Несмотря на то, что они не являются машинами производственной линии, они являются важными инструментами для тестирования, отладки и исследований и разработок PCBA.
Мультиметр:Измеряет напряжение, ток и сопротивление для устранения неполадок в схемах.
Осциллоскоп:Визуализирует электрические сигналы с течением времени, что имеет решающее значение для анализа форм волн, времени и шума.
Силовое питание (программируемое):Предоставляет управляемое напряжение и ток для питания ПКБА во время испытаний.
Электронная нагрузка:Симулирует переменные нагрузки на выходы PCBA для проверки его производительности в различных условиях.
Анализатор логики:Захватывает и анализирует цифровые сигналы, полезные для отладки микроконтроллеров и цифровых интерфейсов.
Анализатор спектра:Измеряет мощность сигнала по частотному спектру, необходимый для испытаний RF и EMI/EMC.
Увеличители/микроскопы:Для детального визуального осмотра и переработки небольших компонентов и сварных соединений.
Как проводится тестирование PCBA?
Тестирование PCBA является критическим этапом в производстве электроники, обеспечивающим полную функциональность и надежность собранных печатных плат перед их использованием в конечных продуктах. Этот процесс выходит за рамки простого обнаружения производственных дефектов (что является инспекцией PCBA). Вместо этого тестирование PCBA включает в себя включение платы и ее испытание для подтверждения работы всех компонентов и цепей в соответствии с назначением.
Вот основные методы, используемые для тестирования PCBA:
1. Внутрисхемное тестирование (ICT)
Что это такое: Часто называемое тестом "кровать гвоздей", ICT использует изготовленный на заказ прибор с многочисленными подпружиненными контактами, которые соприкасаются с определенными контрольными точками на PCBA.
Как это работает: Он электрически тестирует отдельные компоненты и соединения на наличие дефектов, таких как короткие замыкания, обрывы, сопротивление, емкость и правильные значения компонентов. По сути, он проверяет, правильно ли размещен каждый компонент и работает ли он изолированно в цепи.
Лучше всего подходит для: Больших объемов, отлаженных конструкций, когда оправдана первоначальная стоимость прибора. Он обеспечивает высокий уровень обнаружения неисправностей.
2. Тестирование летающими щупами (FPT)
Что это такое: В отличие от ICT, FPT использует роботизированные подвижные щупы, которые "летают" к различным контрольным точкам на плате, управляемые программным обеспечением.
Как это работает: Он тестирует на обрывы, короткие замыкания, сопротивление, емкость, индуктивность и может измерять напряжение и проверять ориентацию компонентов.
Лучше всего подходит для: Прототипов, производства малых и средних объемов или плат со сложными конструкциями, которые не оправдывают стоимость прибора ICT. Он более гибкий, но, как правило, медленнее, чем ICT.
3. Функциональное тестирование (FCT)
Что это такое: Это самый прямой тест, при котором PCBA включается, и проверяется его фактическая функциональность.
Как это работает: Он имитирует предполагаемую рабочую среду PCBA. Предоставляются входные данные, и контролируются выходные данные, чтобы убедиться, что плата выполняет все свои разработанные функции правильно. Это часто включает в себя программирование встроенных микросхем.
Лучше всего подходит для: Подтверждения общей производительности готовой PCBA, обеспечения соответствия требованиям конечного продукта. Обычно это делается после ICT или FPT.
4. Тестирование на старение (Burn-in Testing)
Что это такое: PCBA подвергается длительной работе в стрессовых условиях, таких как повышенные температуры и напряжения.
Как это работает: Это ускоряет процесс старения для обнаружения "ранних отказов" – компонентов, которые могут выйти из строя вскоре после ввода в эксплуатацию. Это помогает отбраковать слабые компоненты и повышает общую надежность партии.
Лучше всего подходит для: Продуктов, требующих высокой надежности и длительного срока службы.
5. Экологическое тестирование
Что это такое: PCBA подвергается воздействию различных экстремальных условий окружающей среды.
Как это работает: Это может включать температурный цикл (от горячего к холодному), воздействие влажности, вибрацию и ударные испытания для обеспечения долговечности и производительности PCBA в реальных условиях.
Лучше всего подходит для: Продуктов, используемых в суровых условиях или с высокими требованиями к надежности.
Сочетая эти различные методы тестирования, производители могут добиться всестороннего охвата, гарантируя, что платы PCBA не только свободны от производственных дефектов, но и полностью функциональны и достаточно надежны для предполагаемого использования.
Эффективные по стоимости решения PCBA для испытаний соединения для отрасли хранения энергии
Индустрия хранения энергии требует очень надежных и безопасных решений PCBA (сборочная сборка печатной платы). Когда дело доходит доТестирование PCBA, поискэкономически эффективные решения для подключенияимеет решающее значение для балансировки строгого контроля качества с эффективностью производства. Эти решения направлены на оптимизацию процессов тестирования, сокращение времени настройки и минимизации долгосрочных эксплуатационных расходов.
Вот ключевые аспекты достижения экономически эффективного соединения PCBA в хранении энергии:
1. Стандартизированный и модульный конструкция приспособления
Многоразовые компоненты:Проектируйте тестовые приспособления сстандартизированные и модульные интерфейсыЭто обеспечивает легкую замену компонентов износа, таких как Pogo Pins и разъемы. Это уменьшает необходимость создания совершенно новых приборов для незначительных изменений в PCBA.
Сменные тестовые головки:Для семей с подобными печатными платами разрабатывайтесменные испытательные головкиили модули личности, которые можно быстро поменять на общую, более сложную испытательную базу. Это максимизирует использование дорогих базовых приспособлений и испытательного оборудования.
Общие интерфейсы:Используйте общие или широко доступные тестовые разъемы, где это возможно, а не высокоспециализированные или запатентованные, для снижения затрат на поиск и сроков выполнения запасных частей для запчастей.
2. Высококачественные, долгосрочные испытательные зонды и разъемы
Прочные булавки Pogo:Инвестировать вВысококачественные, золотопроверкаЭто предлагает более длительный срок службы и более стабильную контактную сопротивление в течение тысяч циклов. Несмотря на то, что они немного выше в начальных затратах, они резко снижают частоту замены и ложные сбои.
Надежные разъемы:Выбиратьразъемы промышленного классаДля межфикс-проводки и соединений с тестированием оборудования. Они должны выдерживать частые вставки и удаления, противостоять факторам окружающей среды (например, пыль) и поддерживать целостность сигнала. Ищите разъемы с высокими оценками.
Оптимизированная плотность зонда:Спроектировать тестовый прибор с помощьюминимальное необходимое количество тестовых зондовДля достижения желаемого испытательного покрытия. Чрезвычайно повышает сложность, стоимость и бремя обслуживания без обязательно добавления значительной ценности.
3. Интегрированное и автоматизированное управление проводкой
Предварительные жгуты:ИспользоватьПредварительно изготовленные и предварительно проверенные жгуты проводкиЭто может быть быстро подключено к тестовому прибору и оборудованию. Это устраняет ручные ошибки проводки и ускоряет время настройки.
Системы управления кабелями:ОсуществлятьЭффективные системы управления кабелями(Например, кабельные лотки, снятие деформации, маркировка) в тестовой установке, чтобы предотвратить запутывание, уменьшить износ на кабелях и упростить устранение неполадок.
Уменьшенная длина кабеля:Держите длину кабеля настолько коротки, насколько это практически возможно, чтобы минимизировать деградацию сигнала и снизить затраты на материал.
4. Умные функции приспособления
Poka-igoke (защита от ошибки):Включитьфизическое ключ, асимметричные конструкции и четкие визуальные индикаторына приспособлении, чтобы предотвратить неправильную вставку PCBA. Это предотвращает дорогостоящий ущерб как PCBA, так и приспособления.
Светодиодные индикаторы:ИспользоватьСветодиодные индикаторыНа приспособлении, чтобы подтвердить правильное размещение PCBA, состояние мощности или статус теста (например, Pass/Fail), обеспечивая немедленную визуальную обратную связь с операторами.
Встроенная диагностика:Для сложных приспособлений рассмотрите возможность интеграцииПростые диагностические цепиЧтобы быстро определить общие проблемы, такие как открытые или короткие зонды, сокращение времени отладки.
5. Стратегии эффективного обслуживания и калибровки
Доступный дизайн:Проектировать светильники, которые позволяютЛегкий и быстрый доступдля зондов и проводки для обычной очистки, осмотра и замены.
Запланированная уборка:Реализовать астрогий, обычный график уборкиДля Pogo Pins и контактных поверхностей, чтобы предотвратить загрязнение (например, остаток потока, пыль), которые могут привести к прерывистым соединениям и ложным результатам испытания.
Упреждающая замена:Следите за циклами использования Pogo Pins и других компонентов износа, иЗаменить ихПрежде чем они достигнут своего окончания жизни, предотвращая незапланированное время простоя.
Подробная документация:ПоддерживатьКомплексная документацияДля каждого прибора, включая схемы подключения, списки деталей и журналы обслуживания. Это оптимизирует устранение неполадок и ремонта.
Сосредоточив внимание на этих стратегиях, компании по хранению энергии могут реализоватьэкономически эффективные решения для подключения к тестам PCBAЭто не только соответствует строгим требованиям к качеству, но и повышению эффективности эксплуатации и минимизирует долгосрочные расходы.
Тестирование на хранение энергии: как избежать ошибочных внедрений и задач по техническому обслуживанию
В отрасли хранения энергии обеспечение надежности и безопасностиPCBA (сборка печатных плат)Во время фазы тестирования возникают две общие и значительные проблемы:неправильное вставление испытательных зондов или кабелей(приводит к повреждению или неправильным результатам) итрудности с обслуживанием испытательных приборов и оборудованияРешение этих вопросов имеет решающее значение для эффективного и точного тестирования.
1. Избегание неправильных вставки во время PCBA тестирования
Неправильные вставки могут привести к дорогостоящему повреждению проверяемого ПКБА, самого испытательного оборудования или даже испытательного оборудования. Они также вызывают задержки и неточные показания.
Проектирование для светильников Poka-Yoke (устойчивое к ошибкам):
Асимметричная конструкция:Проектирование испытательных приборов с асимметричной планировкой или уникальными механизмами блокировки, которые физически предотвращают неправильное вставление ПКБА (например, в обратном направлении или неправильно выровненные).
Указатели и локаторы:На устройстве должны быть установлены прочные проводники и точные локаторы, которые будут точно выстраивать PCBA до того, как испытательные зонды начнут контактировать.
Цветовое кодирование и маркировка:Используйте ясные, однозначныецветовой кодибольшие, видимые этикеткиНапример, конкретные линии напряжения могут быть красными, наземные линии - черными, а линии передачи данных - синими.
Уникальные соединители:Работаразличные типы разъемовдля различных интерфейсов на испытательном светильнике и PCBA, что делает невозможным подключение неправильного кабеля к неправильному порту.
Номерированные порты/кабели:Для обеспечения правильного соединения, особенно для сложных настройки, присваивают уникальные номера всем испытательным портам на светильнике и соответствующим им кабелям.
Автоматические или полуавтоматические фиксаторы:
Пневматические или моторизированные крышки:Используйте устройства с пневматическими или моторизованными крышками, которые обеспечивают постоянное и равномерное давление на ПКБА, предотвращая частичный или неправильный контакт.
Системы зрения:Использоватьсистемы зрения на основе камерыкоторые подтверждают правильное расположение и выравнивание PCBA до начала последовательности испытаний, останавливая процесс, если обнаружена ошибка.
Стандартные операционные процедуры (СОП) и обучение:
Ясные инструкции:Разработать подробные, пошаговые SOP для загрузки PCBA, подключения кабелей и выполнения теста. Использовать схемы и фотографии.
Всестороннее обучение:Тщательно обучать испытателей правильным методам обработки, работе светильников и определению правильных точек соединения.
Проверка до смены:Перед началом смены операторы должны проводить рутинные проверки, чтобы убедиться, что светильник чист, свободен от мусора и готов к использованию.
2. Преодоление проблем с испытательными приспособлениями и техническим обслуживанием
Для обеспечения постоянного качества испытаний и минимизации времени простоя необходимо поддерживать оборудование и оборудование.
Модульная конструкция светильников:
Заменяемые компоненты:Проектирование светильников с модульными, легко заменяемыми компонентами (например, отдельные зондовые пластины, заменяемые пиг-пого, взаимозаменяемые проволочные решетки).Это сокращает время и стоимость ремонта, когда детали изнашиваются.
Стандартизированные детали:Используйте стандартизированные, готовые компоненты для зондов, соединителей и механических деталей, где это возможно, что облегчает и дешевле приобретает запасные части.
График проактивного обслуживания:
Регулярная чистка:Соблюдайте строгий графикПробовочные зонды и светильники для очисткидля предотвращения загрязнения потоком сварки, пылью или обломками, которые могут привести к прерывистому контакту или ложным сбоям.
Калибровка и проверка:Создайте привычкуиспытательное оборудование для калибровки(например, источники питания, мультиметры, осциллоскопы) ипроверка точности светильниковИспользуйте калиброванные эталонные стандарты.
Замена изнашиваемой части:Основываясь на исторических данных или рекомендуемых интервалах обслуживания, незамедлительно заменяйте изношенные части, такие как штифты, уплотнения и пневматические уплотнения, прежде чем они потерпят неисправность.
Диагностические инструменты и регистрация:
Диагностика устройств:Интегрировать базовые диагностические возможности в систему испытаний для быстрого выявления распространенных проблем с светильниками (например, открытые или короткозадержанные зонды).
Регистрация данных испытаний:Сохранять подробные журналы результатов испытаний, включая любые сбои или аномалии.
Доступ и эргономика:
Легкий доступ для обслуживания:Проектировать устройства, которые позволяют легко получить доступ к зондам, проводке и другим внутренним компонентам для очистки, ремонта или замены.
Эргономичный дизайн:Для уменьшения нагрузки и повышения эффективности следует учитывать эргономику операторов как во время испытаний, так и во время технического обслуживания.
Документация и обучение персонала по техническому обслуживанию:
Подробные руководства по техническому обслуживанию:Предоставьте четкие и исчерпывающие руководства по процедурам технического обслуживания, руководства по устранению неполадок и списки деталей.
Специализированное обучение:Обеспечить, чтобы техники по техническому обслуживанию были хорошо обучены спецификам испытательных приборов и оборудования, включая электрические, механические и программные аспекты.
Используя эти стратегии, испытания ПКБА для хранения энергии могут стать более надежным, эффективным и менее проблематичным процессом.в конечном итоге способствуют повышению качества продукции и снижению производственных затрат.
От прототипа к массовому производству: как PCBA сжигание в испытаниях гарантирует качество продукта
Когда электронный продукт переходит от этапа прототипа к массовому производству, тестирование PCBA на выгорание играет решающую роль. Оно выступает в качестве "хранителя качества" и "устранителя рисков" для вашего продукта, гарантируя, что конечные устройства, поставляемые клиентам, будут обладать исключительной надежностью и стабильностью.
Что такое тестирование PCBA на выгорание?
Тестирование PCBA на выгорание - это метод, при котором PCBA (сборка печатной платы) работает непрерывно в течение длительного периода времени в условиях смоделированных или ускоренных стрессовых воздействий. Его основная цель - ускорить выявление потенциальных отказов на ранних этапах эксплуатации. Это тестирование обычно проводится в средах с температурами выше нормального рабочего диапазона PCBA, и оно может включать в себя подачу повышенного напряжения, тока или более высоких частот переключения для имитации экстремальных или долгосрочных эксплуатационных нагрузок.
Почему тестирование PCBA на выгорание так важно?
Важность тестирования PCBA на выгорание можно увидеть в нескольких ключевых аспектах:
Фильтр для отказов "младенческой смертности":
Почти все электронные компоненты соответствуют модели кривой отказов "ванны": частота отказов выше на ранних и поздних стадиях жизненного цикла продукта, оставаясь относительно стабильной в середине. Высокая частота ранних отказов известна как "младенческая смертность" или "ранние отказы".
Тестирование на выгорание эффективно отсеивает PCBA, имеющие врожденные дефекты производственного процесса (например, холодные пайки, сухие пайки, повреждение компонентов) или внутренние дефекты компонентов. Если эти дефекты не обнаружены, они могут привести к выходу продукта из строя в течение нескольких часов или дней после использования клиентом, что серьезно повредит репутации бренда.
Проверка надежности конструкции и процесса:
Работая в жестких условиях, таких как высокая температура и напряжение, тестирование на выгорание может выявить слабые места в конструкции, такие как недостаточный отвод тепла, необоснованная конструкция пути питания или неправильный выбор компонентов.
Оно также подтверждает надежность производственного процесса, гарантируя, что качество пайки, размещения компонентов и других операций может выдержать суровые условия длительной эксплуатации.
Улучшение согласованности и выхода продукции из партии:
Проведение испытаний на выгорание на одной и той же партии PCBA позволяет своевременно выявлять и исправлять проблемы, связанные с партией. Анализируя PCBA, которые выходят из строя во время выгорания, производители могут отслеживать и улучшать производственные процессы, тем самым увеличивая общий выход продукции и согласованность между партиями.
Прогнозирование срока службы продукта и предоставление данных о надежности:
Хотя тестирование на выгорание не может напрямую предоставить точный срок службы продукта, путем ускорения старения оно может предложить важную поддержку данных для прогнозирования надежности продукта и оценки срока службы. Это важно для определения гарантийных сроков на продукт, оптимизации цепочки поставок и позиционирования продукта на рынке.
Снижение затрат на послепродажное обслуживание и повышение удовлетворенности клиентов:
Устраняя отказы на ранних этапах эксплуатации до того, как продукты покинут завод, частоту отказов на рынке можно значительно снизить, тем самым снижая затраты, связанные с послепродажным ремонтом и возвратом.
Что еще более важно, это значительно повышает доверие клиентов и удовлетворенность качеством продукции, помогая создать положительный имидж и репутацию бренда.
Применение тестирования на выгорание на этапах "от прототипа до массового производства":
Этап прототипа/малой партии: После завершения разработки продукта и до начала массового производства крайне важно провести тщательное тестирование на выгорание на первоначальных прототипах PCBA. Это подтверждает надежность конструкции, правильность выбора компонентов и осуществимость первоначальных производственных процессов. Любые проблемы, обнаруженные на этом этапе, можно изменить и оптимизировать с меньшими затратами.
Этап массового производства: После начала массового производства тестирование на выгорание часто становится критической точкой контроля качества на производственной линии. Хотя может быть нецелесообразно проводить полное, длительное выгорание на каждой отдельной PCBA (из-за соображений стоимости и времени), выборочные испытания на выгорание или ускоренные испытания на долговечность проводятся для непрерывного мониторинга состояния качества производственной линии и обеспечения стабильности качества партии.
Заключение
Тестирование PCBA на выгорание ни в коем случае не является необязательным шагом; это "краеугольный камень качества", который ведет электронные продукты от проектирования к успеху. От раннего обнаружения и устранения потенциальных скрытых опасностей до проверки конструкции и производственных процессов и, в конечном итоге, повышения качества партии и удовлетворенности клиентов, тестирование на выгорание обеспечивает надежные "меры предосторожности" для долгосрочной стабильной работы продукта, что приводит к сильному конкурентному преимуществу на рынке.
Тепловое проектирование и испытания: решения для аномального нагрева PCBA
Аномальное нагревание в PCBA (сборка печатных плат) является критической проблемой, которая может серьезно повлиять напроизводительность, надежность и срок службыЭффективностьтепловая конструкция и строгое испытаниенеобходимы для решения и смягчения этих проблем, связанных с теплом.
Понимание ненормального нагрева PCBA
Чрезмерное нагревание на PCBA обычно вызвано несколькими факторами:
Высокое энергопотребление:Компоненты (например, процессоры, графические процессоры, силовые интерфейсы, светодиоды) генерируют тепло пропорционально мощности, которую они рассеивают.
Неэффективная компоновка компонента:Плохое расположение может привести к локализации горячих точек или нарушить поток воздуха.
Недостаточные пути рассеивания тепла:Недостаточная медь в следах ПКБ, отсутствие тепловых каналов или плохие тепловые интерфейсы с теплоотводами.
Недостаточные механизмы охлаждения:Отсутствие теплоотводов, вентиляторов или надлежащей вентиляции помещения.
Факторы окружающей среды:Высокая температура окружающей среды может усугубить проблемы с отоплением.
Тепловая конструкция: предотвращение тепла до его возникновения
Эффективное тепловое проектирование заключается в внедрении управления теплом в PCBA с нуля.
Выбор компонента:
Приоритетыэнергоэффективные компонентыс более низким тихим током и более высокой эффективностью.
Выберите компоненты ссоответствующее тепловое сопротивлениедля их ожидаемого расхода энергии.
Оптимизация макетов печатных плат:
Стратегическое размещение компонента:Размещать высокопроизводительные компоненты (например, силовые интегральные интегралы, процессоры, регуляторы напряжения) вдали от теплочувствительных компонентов (например, датчики, точные аналоговые схемы, электролитические конденсаторы).
Тепловые пути:Incorporate a grid of thermal vias (small holes filled with copper) under power components to conduct heat efficiently from the component pad through to internal copper layers or to the other side of the board for heat sinking.
Медный полив/планы:Используйте большие медные литья или специальные наземные/мощные самолеты в качестветеплораспределяющие слоиЧем больше меди, тем лучше теплопроводность.
Размер следа:Убедитесь, что линии питания достаточно широкие, чтобы нести требуемый ток без чрезмерного сопротивления нагрева (Я...2Rпотери).
Теплоотводы и вентиляторы:
Теплоотводы:Подключайте теплоотводы непосредственно к высокомощным компонентам, которые увеличивают площадь поверхности для конвекции тепла в окружающий воздух.Правильный тепловой интерфейсный материал (TIM) между компонентом и теплоотводом имеет решающее значение.
Фанаты:Для повышения рассеивания энергии активное охлаждение с помощью вентиляторов может значительно увеличить поток воздуха над теплоотводами и PCBA, способствуя удалению тепла.и энергопотребление.
Конструкция корпуса:
Вентиляция:Проектировать корпус с достаточными вентиляционными отверстиями и стратегически расположенными отверстиями, чтобы обеспечить естественную конвекцию (эффект дымохода) или принудительный поток воздуха из вентиляторов.
Выбор материала:Металлические корпуса могут выступать в качестве дополнительных теплоотводов, рассеивая тепло через их поверхности.
Тепловая симуляция:
ИспользоватьИнструменты компьютерной инженерии (CAE)ипрограммное обеспечение для тепловой моделирования(например, ANSYS, Mentor Graphics FloTHERM, COMSOL) на ранней стадии проектирования.
Цель:Для прогнозирования распределения температуры, выявления потенциальных горячих точек и оценки эффективности различных решений охлаждения до физического прототипирования, экономия времени и затрат.
Тепловые испытания: проверка конструкции
После того, как PCBA будет прототипирован, необходимо провести тщательное тепловое испытание для проверки конструкции и подтверждения того, что она работает в пределах безопасных температурных пределов в различных условиях.
Тепловая камера/инфракрасная термография:
Цель:Визуально определить и отобразить распределение температуры по поверхности PCBA.
Метод:Инфракрасная камера получает тепловые изображения, показывая горячие точки и температурные градиенты в режиме реального времени.
Измерение термопарой/датчиком температуры:
Цель:Для получения точных показаний температуры в определенных точках на компонентах или ПКБ.
Метод:К ключевым точкам интереса прикреплены крошечные термопары или датчики RTD (отражатели температуры сопротивления).особенно при функциональной эксплуатации и стрессовых испытаниях.
Палаты по охране окружающей среды:
Цель:Испытать тепловую производительность PCBA в различных контролируемых условиях окружающей среды.
Метод:PCBA помещается вТемпературная камера(иликамера теплового удараЭто позволяет проверить производительность и выявить сбои, вызванные тепловым напряжением.
Испытание старения (испытание сгорания) с контролем температуры:
Цель:Для работы ПКБА под постоянным напряжением (включая повышенную температуру) в течение длительного периода, чтобы выявить "ранние сбои" и обеспечить долгосрочную надежность.
Метод:PCBA обычно работают впечь сгоранияили камеры, часто при более высоких, чем нормальные, эксплуатационных температурах, контролируя при этом их функциональность и температуру ключевых компонентов.
Измерение воздушного потока и давления:
Цель:Для конструкций, включающих активное охлаждение (вентыляторы), обеспечить адекватный воздушный поток и падение давления в помещении.
Метод:Для характеристики эффективности охлаждения используются анемометры (скорости воздушного потока) и датчики давления.
Интегрируя принципы проактивного теплового проектирования с комплексным тестом, производители могут эффективно бороться с аномальным нагреванием PCBA, что приводит к более надежному, надежному,и высокопроизводительных электронных продуктов.
Общие фазы испытаний PCBA (с акцентом на граничное сканирование на стадии прототипа)
PCBA (PCBA) - это многоступенчатый процесс, предназначенный для обеспечения качества, функциональности и надежности электронных плат на протяжении всего их жизненного цикла.от первоначального проектирования до серийного производстваВ то время как конкретные тесты могут варьироваться, вот общие фазы:
Общие этапы испытаний PCBA
Контроль качества входящего оборудования (IQC) / проверка компонентов:
Когда:Перед началом сборки.
Цель:Для проверки того, что все отдельные электронные компоненты (резисторы, конденсаторы, интерфейсы и т.д.) и обнаженные ПКБ соответствуют спецификациям и не имеют дефектов.
Методы:Визуальная проверка, проверка размеров, проверка электрических параметров (с использованием мультиметров, LCR-метров) и проверка подлинности компонентов.
Инспекция пасты для сварки (SPI):
Когда:Немедленно после печати пастой с парой.
Цель:Чтобы обеспечить правильный объем, высоту и выравнивание пасты для сварки на подушках перед размещением компонентов.
Методы:3D оптическая инспекция с использованием специализированных машин SPI.
Автоматизированная оптическая инспекция (AOI):
Когда:Обычно после размещения компонента (AOI до обратного потока) и/или после обратной сварки (AOI после обратного потока).
Цель:Для визуального осмотра PCBA на производственные дефекты, такие как отсутствующие компоненты, неправильное размещение компонентов, неправильная полярность, шорты для сварки, открытия и другие визуальные аномалии.
Методы:Камеры высокого разрешения и сложное программное обеспечение для обработки изображений на машинах AOI.
Автоматизированная рентгеновская инспекция (AXI):
Когда:После повторной сварки, особенно для сложных пластин или пластин с скрытыми сварными соединениями (например, BGA, QFN).
Цель:Для проверки качества сварного соединения (пустоты, короткие шорты, открытия) и внутренних компонентных структур, которые не видны при оптическом осмотре.
Методы:Системы рентгеновской визуализации.
Испытания в цепи (ICT):
Когда:После сборки и первоначальных визуальных/рентгеновских проверок, как правило, в среднем и большом объеме производства.
Цель:Для электрического тестирования отдельных компонентов и их соединений на платке на открытие, короткие, сопротивление, емкость и основные функциональные параметры.
Методы:"Легкое устройство с гвоздями" с зондами, которые контактируют с конкретными точками испытания на PCBA.
Испытания на летающей сонде (FPT):
Когда:Часто используется в качестве альтернативы ИКТ, особенно для прототипов, производства небольших и средних объемов или плат с ограниченными точками испытаний.
Цель:Для электрического тестирования компонентов и взаимосвязей, аналогичного ИКТ, но без необходимости дорогостоящей индивидуальной установки.
Методы:Роботизированные зонды, которые перемещаются и контактируют с испытательными точками, как запрограммировано.
Функциональное испытание (FCT):
Когда:Обычно это заключительное испытание после подтверждения структурной и электрической целостности.
Цель:Проверка общей функциональности ПКБА путем моделирования его реальной среды работы и подтверждения того, что он выполняет все свои предназначенные функции правильно.
Методы:Специальные тестовые приборы и программное обеспечение, применяющие питание, входы и выходы монитора, часто включающие программирование бортовых микроконтроллеров или памяти.
Испытание старения (испытание сгорания):
Когда:Для продуктов, требующих высокой надежности, часто после FCT, до окончательной сборки.
Цель:Подвергать PCBA длительной работе под давлением (например, повышенная температура, напряжение) для обнаружения неисправностей в ранней жизни ("младенческая смертность") и улучшения долгосрочной надежности.
Методы:Специализированные печи или камеры сгорания.
Пограничное сканирование на этапе прототипа
Испытание граничного сканирования, также известный какJTAG (Совместная группа действий по испытаниям)Испытания (стандарт IEEE 1149.x), является мощным и все более распространенным методом, особенно ценным во времяфаза прототипаразработки ПКБА.
Что это такое:Пограничное сканирование использует специальную логику тестирования, встроенную в совместимые интегральные схемы (IC) на PCBA.который может контролировать и наблюдать сигналы, поступающие и выходящие из чипаСерийный путь передачи данных ("цепочка сканирования") соединяет эти ячейки, позволяя контролеру тестирования общаться и тестировать взаимосвязи между устройствами, совместимыми с JTAG.
Почему это важно для прототипов:
Испытание без фиксатора:В отличие от ИКТ, граничное сканирование не требует дорогостоящего, индивидуального "крова ногтей".Это огромное преимущество для прототипов, где часто происходят изменения в конструкции.сделать фиксированные светильники непрактичными и дорогими.
Раннее выявление дефектов:Это позволяет инженерам-конструкторам быстро обнаружить производственные дефекты, такие как шорты, открывается, и проблемы сборкидо этогоЭто очень важно для того, чтобы прототип работал быстрее.
Физический доступ ограничен:Современные ПХБ часто очень плотны компонентами и имеют ограниченные физические точки испытания.Пограничное сканирование обеспечивает виртуальный доступ к пиннам и взаимосвязям, которые физически недоступны или скрыты под компонентами (например, BGA), значительно улучшая охват испытаниями.
Быстрее отладки:Выявление неисправностей до уровня конкретного булава или сетки значительно сокращает время и усилия, необходимые для отладки нефункциональных прототипов.
Программирование в системе (ISP):JTAG также может быть использован для программирования флэш-памяти, микроконтроллеров и FPGAs непосредственно на доске, что очень полезно во время стадии разработки прототипа и проверки прошивки.
Испытание повторного использования:Векторы испытаний граничного сканирования, разработанные во время прототипирования, часто могут быть повторно использованы или адаптированы для производственных испытаний, упрощая переход к производству.
По сути, граничное сканирование обеспечивает высокоэффективный, ненавязчивый и экономичный способ проверки структурной целостности сложных прототипов PCBA,ускорение всего цикла разработки продукта.
Машина для очистки панелей PCBA: особенности и применение
А.Машины для дефанирования ПКБАСпециализированное оборудование, используемое в производстве электроники для отделения отдельных сборов печатных плат (PCBA) от более крупной панели.PCBA часто производятся в массивах (панелях) для повышения эффективности производства, а дефанелинг - это процесс точной резки или разрыва этих отдельных досок.
Ключевые характеристики машин для очистки панелей PCBA:
Машины для депанелирования бывают различных типов, каждая из которых имеет специфические особенности, предназначенные для различных потребностей:
Точность и точность:
Высокая точность:Обеспечивает чистые, точные разрезы с минимальным напряжением на компоненты или саму доску, предотвращая повреждение чувствительных частей.
Повторяемость:Способен последовательно воспроизводить те же самые точные резки для большого объема производства.
Виды режущих механизмов:
Удаление панелей маршрутизатора (фрезерная работа):Использует высокоскоростной вращающийся бит для фрезы вдоль заранее запрограммированных путей, идеально подходит для досок со сложными формами, узкими допустимыми значениями или компонентами, близкими к краю.
Лазерная отделка панелей:Использует лазерный луч для испарения материала, обеспечивая бесконтактный, безоттяжной метод резки.Он обеспечивает высокую точность и отсутствие механического напряжения..
Пробивание Депанелирование (резание штампом):Использует специально сделанный штамп, чтобы пробивать отдельные доски.Это требует новой формы для каждой конструкции и может вызвать больше механического напряжения..
V-Scoring/V-Groove Depaneling:Машина использует роликовое лезвие или специальное режущее колесо для разделения досок вдоль этих канавок.Он быстрый и экономичный, но ограничен прямыми разрезами и досками, спроектированными с V-грывками.
Окрашивание с помощью стрижки/гильотины:Простой и быстрый для прямых разрезов, но может вызвать значительное напряжение и не подходит для досок с компонентами близко к линии резки.
Автоматизация и управление:
Автоматический или полуавтоматический:Машины могут варьироваться от ручной погрузки/разгрузки до полностью автоматизированных систем с роботизированной обработкой.
Управление программным обеспечением:Усовершенствованные машины имеют интуитивно понятные программные интерфейсы для программирования режущих путей, управления параметрами и интеграции с MES (системами производства).
Системы зрения:Многие автоматизированные системы включают в себя камеры для точного выравнивания, распознавания фидуциальных знаков и послерезания.
Управление пылью и мусором:
Системы сбора пыли:Необходимо для маршрутизатора и лазерного дефанлинга для удаления пыли, мусора и паров, возникающих во время процесса резки, защищая как машину, так и операторов.
Снижение стресса:
Конструкция с низким уровнем напряжения:Ключевая особенность, особенно для маршрутизаторов и лазерных систем, для минимизации механического напряжения на компоненты и сварные соединения во время процесса отделения.
Использование ПКБА-машин для очистки панелей:
Машины для дефолтации ПКБА незаменимы на различных этапах и типах производства электроники:
Производство большого объема:Необходимо для эффективного отделения большого количества ПКБА от производственных панелей, что значительно улучшает пропускную способность.
Сложные конструкции досок:Рутер и лазерное дефанирование имеют решающее значение для плат с нерегулярными формами, внутренними вырезами или очень плотными макетами компонентов, где традиционные методы сбора баллов невозможны.
Чувствительные компонентыДля платок с хрупкими компонентами (например, керамические конденсаторы, датчики MEMS) или чувствительными к механическому напряжению предпочтительнее использовать лазерный или низкоуровневый маршрутизатор для предотвращения повреждений.
Гибкие ПХБ (FPCB):Лазерное дефанлингирование особенно эффективно для резки гибких схем без повреждения хрупкой подложки.
Прототипирование и производство малого объема:В то время как специализированные машины в основном предназначены для массового производства,Гибкие системы, такие как летающие маршрутизаторы или более мелкие лазерные системы, также могут использоваться для создания прототипов и малого объема из-за их программируемости..
Контроль качества:Точное разборка предотвращает микро трещины или другие скрытые повреждения, которые могут привести к неисправности продукта вниз по линии.
Автоматизация послесборки:Интеграция деталей в автоматизированные производственные линии способствует более рациональному производственному потоку после сборки и сварки компонентов.
По сути, машины для дефанирования ПКБА являются жизненно важными инструментами, которые преодолевают разрыв между эффективностью панельного производства и потребностью в индивидуальном,Высококачественные платы, готовые к интеграции в конечный продукт.
Оборудование для тестирования печатных плат
Оборудование для тестирования ПКБА (сборка печатных плат) относится к специализированным машинам и инструментам, используемым для проверки качества, функциональности и надежности сборных плат.Это оборудование имеет решающее значение для выявления дефектов и обеспечения того, чтобы PCBA работал так, как было разработано, прежде чем быть интегрированным в конечный продукт.
Типы оборудования для испытаний PCBA:
Тип используемого оборудования зависит от конкретного метода испытаний и стадии производственного процесса.
1Инспекционное оборудование (фокус на качестве производства)
Эти машины в первую очередь проверяют физические дефекты и ошибки сборки.
Машина для проверки пасты для сварки (SPI):
Цель:Проверяет качество применения пасты для сваркидо этогоОн измеряет объем сварки, высоту, площадь и выравнивание.
Функция:Использует 3D визуализацию для обеспечения точной и последовательной отложения пасты сварки, предотвращая распространенные дефекты сварки.
Автоматизированная оптическая инспекция (AOI):
Цель:Автоматически проверяет PCBA на визуальные дефектыпослеразмещение компонентов и/или рефлюксная сварка.
Функция:Использует камеры высокого разрешения для захвата изображений доски и сравнивает их с "золотым" изображением отсчета.неправильное размещение компонента, и дефекты сварных суставов.
Автоматизированная рентгеновская инспекция (AXI):
Цель:Использует рентгеновские лучи для осмотра сварных соединений и компонентов, которые скрыты от вида, таких как Ball Grid Arrays (BGAs), Quad Flat No-leads (QFNs) или компоненты под другими компонентами.
Функция:Предоставляет неразрушительный способ изучения качества сварного соединения (пустоты, короткие, открывается) и внутренних структур компонентов, которые не могут быть замечены с оптическим осмотром.
2Электрическое и функциональное испытательное оборудование (фокус на производительности и надежности)
Эти машины запускают PCBA и проверяют его электрические характеристики и рабочее поведение.
Машины для испытаний в схеме (ICT) / "оболочки" для испытаний:
Цель:Электрически проверяет отдельные компоненты и соединения на ПКБА на правильные значения и непрерывность.
Функция:Использует специально сделанное оборудование с пружинными зондами, которые контактируют с конкретными точками испытания на доске.и часто могут проверить наличие и правильную ориентацию компонентов.
Лучше всего для:Высокий объем производства из-за его скорости и всеобъемлющего покрытия производственных дефектов, хотя затраты на арматуру могут быть высокими.
Испытатель летающего зонда (FPT):
Цель:Похожие на ИКТ, но используют роботизированные подвижные зонды для проверки отдельных точек на ПКБА без фиксированного устройства.
Функция:Он более гибкий и экономичный для производства небольшого и среднего объема или прототипов, так как не требует специального оборудования.и основные значения компонентов.
Лучше всего для:Быстрое создание прототипов и небольшие производственные серии, где затраты на оборудование для ИКТ не оправданы.
Функциональное испытание (FCT):
Цель:Проверяет общую функциональность PCBA путем имитации реальной среды работы.
Функция:PCBA включается, вводные данные предоставляются, а выводы контролируются, чтобы гарантировать выполнение предполагаемых функций в соответствии со спецификациями конструкции.Это часто включает в себя пользовательское программное обеспечение и аппаратное обеспечение, специфическое для продукта..
Лучше всего для:Подтверждение производительности конечного продукта и проверка всей работы ПКБА.
Печи/камеры для испытаний старения (сгорания):
Цель:Подвергает PCBA длительной работе при повышенных температурах, напряжении или других стрессовых условиях.
Функция:Разработанный для ускорения потенциальных сбоев компонентов, которые могут произойти на ранних этапах их жизненного цикла ("младшая смертность").Этот процесс помогает отделить слабые компоненты и улучшить общую надежность продукта.
Экологические испытательные камеры:
Цель:Симулирует различные условия окружающей среды (например, экстремальные температуры, влажность, вибрации, удар) для оценки долговечности и производительности ПКБА в суровых условиях.
Функция:Помогает выявить недостатки конструкции или недостатки материала, которые могут привести к неудаче при стрессе в реальном мире.
3Общее лабораторное и отладливое оборудование:
Несмотря на то, что они не являются машинами производственной линии, они являются важными инструментами для тестирования, отладки и исследований и разработок PCBA.
Мультиметр:Измеряет напряжение, ток и сопротивление для устранения неполадок в схемах.
Осциллоскоп:Визуализирует электрические сигналы с течением времени, что имеет решающее значение для анализа форм волн, времени и шума.
Силовое питание (программируемое):Предоставляет управляемое напряжение и ток для питания ПКБА во время испытаний.
Электронная нагрузка:Симулирует переменные нагрузки на выходы PCBA для проверки его производительности в различных условиях.
Анализатор логики:Захватывает и анализирует цифровые сигналы, полезные для отладки микроконтроллеров и цифровых интерфейсов.
Анализатор спектра:Измеряет мощность сигнала по частотному спектру, необходимый для испытаний RF и EMI/EMC.
Увеличители/микроскопы:Для детального визуального осмотра и переработки небольших компонентов и сварных соединений.
Как проводится тестирование PCBA?
Тестирование PCBA является критическим этапом в производстве электроники, обеспечивающим полную функциональность и надежность собранных печатных плат перед их использованием в конечных продуктах. Этот процесс выходит за рамки простого обнаружения производственных дефектов (что является инспекцией PCBA). Вместо этого тестирование PCBA включает в себя включение платы и ее испытание для подтверждения работы всех компонентов и цепей в соответствии с назначением.
Вот основные методы, используемые для тестирования PCBA:
1. Внутрисхемное тестирование (ICT)
Что это такое: Часто называемое тестом "кровать гвоздей", ICT использует изготовленный на заказ прибор с многочисленными подпружиненными контактами, которые соприкасаются с определенными контрольными точками на PCBA.
Как это работает: Он электрически тестирует отдельные компоненты и соединения на наличие дефектов, таких как короткие замыкания, обрывы, сопротивление, емкость и правильные значения компонентов. По сути, он проверяет, правильно ли размещен каждый компонент и работает ли он изолированно в цепи.
Лучше всего подходит для: Больших объемов, отлаженных конструкций, когда оправдана первоначальная стоимость прибора. Он обеспечивает высокий уровень обнаружения неисправностей.
2. Тестирование летающими щупами (FPT)
Что это такое: В отличие от ICT, FPT использует роботизированные подвижные щупы, которые "летают" к различным контрольным точкам на плате, управляемые программным обеспечением.
Как это работает: Он тестирует на обрывы, короткие замыкания, сопротивление, емкость, индуктивность и может измерять напряжение и проверять ориентацию компонентов.
Лучше всего подходит для: Прототипов, производства малых и средних объемов или плат со сложными конструкциями, которые не оправдывают стоимость прибора ICT. Он более гибкий, но, как правило, медленнее, чем ICT.
3. Функциональное тестирование (FCT)
Что это такое: Это самый прямой тест, при котором PCBA включается, и проверяется его фактическая функциональность.
Как это работает: Он имитирует предполагаемую рабочую среду PCBA. Предоставляются входные данные, и контролируются выходные данные, чтобы убедиться, что плата выполняет все свои разработанные функции правильно. Это часто включает в себя программирование встроенных микросхем.
Лучше всего подходит для: Подтверждения общей производительности готовой PCBA, обеспечения соответствия требованиям конечного продукта. Обычно это делается после ICT или FPT.
4. Тестирование на старение (Burn-in Testing)
Что это такое: PCBA подвергается длительной работе в стрессовых условиях, таких как повышенные температуры и напряжения.
Как это работает: Это ускоряет процесс старения для обнаружения "ранних отказов" – компонентов, которые могут выйти из строя вскоре после ввода в эксплуатацию. Это помогает отбраковать слабые компоненты и повышает общую надежность партии.
Лучше всего подходит для: Продуктов, требующих высокой надежности и длительного срока службы.
5. Экологическое тестирование
Что это такое: PCBA подвергается воздействию различных экстремальных условий окружающей среды.
Как это работает: Это может включать температурный цикл (от горячего к холодному), воздействие влажности, вибрацию и ударные испытания для обеспечения долговечности и производительности PCBA в реальных условиях.
Лучше всего подходит для: Продуктов, используемых в суровых условиях или с высокими требованиями к надежности.
Сочетая эти различные методы тестирования, производители могут добиться всестороннего охвата, гарантируя, что платы PCBA не только свободны от производственных дефектов, но и полностью функциональны и достаточно надежны для предполагаемого использования.
Эффективные по стоимости решения PCBA для испытаний соединения для отрасли хранения энергии
Индустрия хранения энергии требует очень надежных и безопасных решений PCBA (сборочная сборка печатной платы). Когда дело доходит доТестирование PCBA, поискэкономически эффективные решения для подключенияимеет решающее значение для балансировки строгого контроля качества с эффективностью производства. Эти решения направлены на оптимизацию процессов тестирования, сокращение времени настройки и минимизации долгосрочных эксплуатационных расходов.
Вот ключевые аспекты достижения экономически эффективного соединения PCBA в хранении энергии:
1. Стандартизированный и модульный конструкция приспособления
Многоразовые компоненты:Проектируйте тестовые приспособления сстандартизированные и модульные интерфейсыЭто обеспечивает легкую замену компонентов износа, таких как Pogo Pins и разъемы. Это уменьшает необходимость создания совершенно новых приборов для незначительных изменений в PCBA.
Сменные тестовые головки:Для семей с подобными печатными платами разрабатывайтесменные испытательные головкиили модули личности, которые можно быстро поменять на общую, более сложную испытательную базу. Это максимизирует использование дорогих базовых приспособлений и испытательного оборудования.
Общие интерфейсы:Используйте общие или широко доступные тестовые разъемы, где это возможно, а не высокоспециализированные или запатентованные, для снижения затрат на поиск и сроков выполнения запасных частей для запчастей.
2. Высококачественные, долгосрочные испытательные зонды и разъемы
Прочные булавки Pogo:Инвестировать вВысококачественные, золотопроверкаЭто предлагает более длительный срок службы и более стабильную контактную сопротивление в течение тысяч циклов. Несмотря на то, что они немного выше в начальных затратах, они резко снижают частоту замены и ложные сбои.
Надежные разъемы:Выбиратьразъемы промышленного классаДля межфикс-проводки и соединений с тестированием оборудования. Они должны выдерживать частые вставки и удаления, противостоять факторам окружающей среды (например, пыль) и поддерживать целостность сигнала. Ищите разъемы с высокими оценками.
Оптимизированная плотность зонда:Спроектировать тестовый прибор с помощьюминимальное необходимое количество тестовых зондовДля достижения желаемого испытательного покрытия. Чрезвычайно повышает сложность, стоимость и бремя обслуживания без обязательно добавления значительной ценности.
3. Интегрированное и автоматизированное управление проводкой
Предварительные жгуты:ИспользоватьПредварительно изготовленные и предварительно проверенные жгуты проводкиЭто может быть быстро подключено к тестовому прибору и оборудованию. Это устраняет ручные ошибки проводки и ускоряет время настройки.
Системы управления кабелями:ОсуществлятьЭффективные системы управления кабелями(Например, кабельные лотки, снятие деформации, маркировка) в тестовой установке, чтобы предотвратить запутывание, уменьшить износ на кабелях и упростить устранение неполадок.
Уменьшенная длина кабеля:Держите длину кабеля настолько коротки, насколько это практически возможно, чтобы минимизировать деградацию сигнала и снизить затраты на материал.
4. Умные функции приспособления
Poka-igoke (защита от ошибки):Включитьфизическое ключ, асимметричные конструкции и четкие визуальные индикаторына приспособлении, чтобы предотвратить неправильную вставку PCBA. Это предотвращает дорогостоящий ущерб как PCBA, так и приспособления.
Светодиодные индикаторы:ИспользоватьСветодиодные индикаторыНа приспособлении, чтобы подтвердить правильное размещение PCBA, состояние мощности или статус теста (например, Pass/Fail), обеспечивая немедленную визуальную обратную связь с операторами.
Встроенная диагностика:Для сложных приспособлений рассмотрите возможность интеграцииПростые диагностические цепиЧтобы быстро определить общие проблемы, такие как открытые или короткие зонды, сокращение времени отладки.
5. Стратегии эффективного обслуживания и калибровки
Доступный дизайн:Проектировать светильники, которые позволяютЛегкий и быстрый доступдля зондов и проводки для обычной очистки, осмотра и замены.
Запланированная уборка:Реализовать астрогий, обычный график уборкиДля Pogo Pins и контактных поверхностей, чтобы предотвратить загрязнение (например, остаток потока, пыль), которые могут привести к прерывистым соединениям и ложным результатам испытания.
Упреждающая замена:Следите за циклами использования Pogo Pins и других компонентов износа, иЗаменить ихПрежде чем они достигнут своего окончания жизни, предотвращая незапланированное время простоя.
Подробная документация:ПоддерживатьКомплексная документацияДля каждого прибора, включая схемы подключения, списки деталей и журналы обслуживания. Это оптимизирует устранение неполадок и ремонта.
Сосредоточив внимание на этих стратегиях, компании по хранению энергии могут реализоватьэкономически эффективные решения для подключения к тестам PCBAЭто не только соответствует строгим требованиям к качеству, но и повышению эффективности эксплуатации и минимизирует долгосрочные расходы.
Тестирование на хранение энергии: как избежать ошибочных внедрений и задач по техническому обслуживанию
В отрасли хранения энергии обеспечение надежности и безопасностиPCBA (сборка печатных плат)Во время фазы тестирования возникают две общие и значительные проблемы:неправильное вставление испытательных зондов или кабелей(приводит к повреждению или неправильным результатам) итрудности с обслуживанием испытательных приборов и оборудованияРешение этих вопросов имеет решающее значение для эффективного и точного тестирования.
1. Избегание неправильных вставки во время PCBA тестирования
Неправильные вставки могут привести к дорогостоящему повреждению проверяемого ПКБА, самого испытательного оборудования или даже испытательного оборудования. Они также вызывают задержки и неточные показания.
Проектирование для светильников Poka-Yoke (устойчивое к ошибкам):
Асимметричная конструкция:Проектирование испытательных приборов с асимметричной планировкой или уникальными механизмами блокировки, которые физически предотвращают неправильное вставление ПКБА (например, в обратном направлении или неправильно выровненные).
Указатели и локаторы:На устройстве должны быть установлены прочные проводники и точные локаторы, которые будут точно выстраивать PCBA до того, как испытательные зонды начнут контактировать.
Цветовое кодирование и маркировка:Используйте ясные, однозначныецветовой кодибольшие, видимые этикеткиНапример, конкретные линии напряжения могут быть красными, наземные линии - черными, а линии передачи данных - синими.
Уникальные соединители:Работаразличные типы разъемовдля различных интерфейсов на испытательном светильнике и PCBA, что делает невозможным подключение неправильного кабеля к неправильному порту.
Номерированные порты/кабели:Для обеспечения правильного соединения, особенно для сложных настройки, присваивают уникальные номера всем испытательным портам на светильнике и соответствующим им кабелям.
Автоматические или полуавтоматические фиксаторы:
Пневматические или моторизированные крышки:Используйте устройства с пневматическими или моторизованными крышками, которые обеспечивают постоянное и равномерное давление на ПКБА, предотвращая частичный или неправильный контакт.
Системы зрения:Использоватьсистемы зрения на основе камерыкоторые подтверждают правильное расположение и выравнивание PCBA до начала последовательности испытаний, останавливая процесс, если обнаружена ошибка.
Стандартные операционные процедуры (СОП) и обучение:
Ясные инструкции:Разработать подробные, пошаговые SOP для загрузки PCBA, подключения кабелей и выполнения теста. Использовать схемы и фотографии.
Всестороннее обучение:Тщательно обучать испытателей правильным методам обработки, работе светильников и определению правильных точек соединения.
Проверка до смены:Перед началом смены операторы должны проводить рутинные проверки, чтобы убедиться, что светильник чист, свободен от мусора и готов к использованию.
2. Преодоление проблем с испытательными приспособлениями и техническим обслуживанием
Для обеспечения постоянного качества испытаний и минимизации времени простоя необходимо поддерживать оборудование и оборудование.
Модульная конструкция светильников:
Заменяемые компоненты:Проектирование светильников с модульными, легко заменяемыми компонентами (например, отдельные зондовые пластины, заменяемые пиг-пого, взаимозаменяемые проволочные решетки).Это сокращает время и стоимость ремонта, когда детали изнашиваются.
Стандартизированные детали:Используйте стандартизированные, готовые компоненты для зондов, соединителей и механических деталей, где это возможно, что облегчает и дешевле приобретает запасные части.
График проактивного обслуживания:
Регулярная чистка:Соблюдайте строгий графикПробовочные зонды и светильники для очисткидля предотвращения загрязнения потоком сварки, пылью или обломками, которые могут привести к прерывистому контакту или ложным сбоям.
Калибровка и проверка:Создайте привычкуиспытательное оборудование для калибровки(например, источники питания, мультиметры, осциллоскопы) ипроверка точности светильниковИспользуйте калиброванные эталонные стандарты.
Замена изнашиваемой части:Основываясь на исторических данных или рекомендуемых интервалах обслуживания, незамедлительно заменяйте изношенные части, такие как штифты, уплотнения и пневматические уплотнения, прежде чем они потерпят неисправность.
Диагностические инструменты и регистрация:
Диагностика устройств:Интегрировать базовые диагностические возможности в систему испытаний для быстрого выявления распространенных проблем с светильниками (например, открытые или короткозадержанные зонды).
Регистрация данных испытаний:Сохранять подробные журналы результатов испытаний, включая любые сбои или аномалии.
Доступ и эргономика:
Легкий доступ для обслуживания:Проектировать устройства, которые позволяют легко получить доступ к зондам, проводке и другим внутренним компонентам для очистки, ремонта или замены.
Эргономичный дизайн:Для уменьшения нагрузки и повышения эффективности следует учитывать эргономику операторов как во время испытаний, так и во время технического обслуживания.
Документация и обучение персонала по техническому обслуживанию:
Подробные руководства по техническому обслуживанию:Предоставьте четкие и исчерпывающие руководства по процедурам технического обслуживания, руководства по устранению неполадок и списки деталей.
Специализированное обучение:Обеспечить, чтобы техники по техническому обслуживанию были хорошо обучены спецификам испытательных приборов и оборудования, включая электрические, механические и программные аспекты.
Используя эти стратегии, испытания ПКБА для хранения энергии могут стать более надежным, эффективным и менее проблематичным процессом.в конечном итоге способствуют повышению качества продукции и снижению производственных затрат.
От прототипа к массовому производству: как PCBA сжигание в испытаниях гарантирует качество продукта
Когда электронный продукт переходит от этапа прототипа к массовому производству, тестирование PCBA на выгорание играет решающую роль. Оно выступает в качестве "хранителя качества" и "устранителя рисков" для вашего продукта, гарантируя, что конечные устройства, поставляемые клиентам, будут обладать исключительной надежностью и стабильностью.
Что такое тестирование PCBA на выгорание?
Тестирование PCBA на выгорание - это метод, при котором PCBA (сборка печатной платы) работает непрерывно в течение длительного периода времени в условиях смоделированных или ускоренных стрессовых воздействий. Его основная цель - ускорить выявление потенциальных отказов на ранних этапах эксплуатации. Это тестирование обычно проводится в средах с температурами выше нормального рабочего диапазона PCBA, и оно может включать в себя подачу повышенного напряжения, тока или более высоких частот переключения для имитации экстремальных или долгосрочных эксплуатационных нагрузок.
Почему тестирование PCBA на выгорание так важно?
Важность тестирования PCBA на выгорание можно увидеть в нескольких ключевых аспектах:
Фильтр для отказов "младенческой смертности":
Почти все электронные компоненты соответствуют модели кривой отказов "ванны": частота отказов выше на ранних и поздних стадиях жизненного цикла продукта, оставаясь относительно стабильной в середине. Высокая частота ранних отказов известна как "младенческая смертность" или "ранние отказы".
Тестирование на выгорание эффективно отсеивает PCBA, имеющие врожденные дефекты производственного процесса (например, холодные пайки, сухие пайки, повреждение компонентов) или внутренние дефекты компонентов. Если эти дефекты не обнаружены, они могут привести к выходу продукта из строя в течение нескольких часов или дней после использования клиентом, что серьезно повредит репутации бренда.
Проверка надежности конструкции и процесса:
Работая в жестких условиях, таких как высокая температура и напряжение, тестирование на выгорание может выявить слабые места в конструкции, такие как недостаточный отвод тепла, необоснованная конструкция пути питания или неправильный выбор компонентов.
Оно также подтверждает надежность производственного процесса, гарантируя, что качество пайки, размещения компонентов и других операций может выдержать суровые условия длительной эксплуатации.
Улучшение согласованности и выхода продукции из партии:
Проведение испытаний на выгорание на одной и той же партии PCBA позволяет своевременно выявлять и исправлять проблемы, связанные с партией. Анализируя PCBA, которые выходят из строя во время выгорания, производители могут отслеживать и улучшать производственные процессы, тем самым увеличивая общий выход продукции и согласованность между партиями.
Прогнозирование срока службы продукта и предоставление данных о надежности:
Хотя тестирование на выгорание не может напрямую предоставить точный срок службы продукта, путем ускорения старения оно может предложить важную поддержку данных для прогнозирования надежности продукта и оценки срока службы. Это важно для определения гарантийных сроков на продукт, оптимизации цепочки поставок и позиционирования продукта на рынке.
Снижение затрат на послепродажное обслуживание и повышение удовлетворенности клиентов:
Устраняя отказы на ранних этапах эксплуатации до того, как продукты покинут завод, частоту отказов на рынке можно значительно снизить, тем самым снижая затраты, связанные с послепродажным ремонтом и возвратом.
Что еще более важно, это значительно повышает доверие клиентов и удовлетворенность качеством продукции, помогая создать положительный имидж и репутацию бренда.
Применение тестирования на выгорание на этапах "от прототипа до массового производства":
Этап прототипа/малой партии: После завершения разработки продукта и до начала массового производства крайне важно провести тщательное тестирование на выгорание на первоначальных прототипах PCBA. Это подтверждает надежность конструкции, правильность выбора компонентов и осуществимость первоначальных производственных процессов. Любые проблемы, обнаруженные на этом этапе, можно изменить и оптимизировать с меньшими затратами.
Этап массового производства: После начала массового производства тестирование на выгорание часто становится критической точкой контроля качества на производственной линии. Хотя может быть нецелесообразно проводить полное, длительное выгорание на каждой отдельной PCBA (из-за соображений стоимости и времени), выборочные испытания на выгорание или ускоренные испытания на долговечность проводятся для непрерывного мониторинга состояния качества производственной линии и обеспечения стабильности качества партии.
Заключение
Тестирование PCBA на выгорание ни в коем случае не является необязательным шагом; это "краеугольный камень качества", который ведет электронные продукты от проектирования к успеху. От раннего обнаружения и устранения потенциальных скрытых опасностей до проверки конструкции и производственных процессов и, в конечном итоге, повышения качества партии и удовлетворенности клиентов, тестирование на выгорание обеспечивает надежные "меры предосторожности" для долгосрочной стабильной работы продукта, что приводит к сильному конкурентному преимуществу на рынке.
Тепловое проектирование и испытания: решения для аномального нагрева PCBA
Аномальное нагревание в PCBA (сборка печатных плат) является критической проблемой, которая может серьезно повлиять напроизводительность, надежность и срок службыЭффективностьтепловая конструкция и строгое испытаниенеобходимы для решения и смягчения этих проблем, связанных с теплом.
Понимание ненормального нагрева PCBA
Чрезмерное нагревание на PCBA обычно вызвано несколькими факторами:
Высокое энергопотребление:Компоненты (например, процессоры, графические процессоры, силовые интерфейсы, светодиоды) генерируют тепло пропорционально мощности, которую они рассеивают.
Неэффективная компоновка компонента:Плохое расположение может привести к локализации горячих точек или нарушить поток воздуха.
Недостаточные пути рассеивания тепла:Недостаточная медь в следах ПКБ, отсутствие тепловых каналов или плохие тепловые интерфейсы с теплоотводами.
Недостаточные механизмы охлаждения:Отсутствие теплоотводов, вентиляторов или надлежащей вентиляции помещения.
Факторы окружающей среды:Высокая температура окружающей среды может усугубить проблемы с отоплением.
Тепловая конструкция: предотвращение тепла до его возникновения
Эффективное тепловое проектирование заключается в внедрении управления теплом в PCBA с нуля.
Выбор компонента:
Приоритетыэнергоэффективные компонентыс более низким тихим током и более высокой эффективностью.
Выберите компоненты ссоответствующее тепловое сопротивлениедля их ожидаемого расхода энергии.
Оптимизация макетов печатных плат:
Стратегическое размещение компонента:Размещать высокопроизводительные компоненты (например, силовые интегральные интегралы, процессоры, регуляторы напряжения) вдали от теплочувствительных компонентов (например, датчики, точные аналоговые схемы, электролитические конденсаторы).
Тепловые пути:Incorporate a grid of thermal vias (small holes filled with copper) under power components to conduct heat efficiently from the component pad through to internal copper layers or to the other side of the board for heat sinking.
Медный полив/планы:Используйте большие медные литья или специальные наземные/мощные самолеты в качестветеплораспределяющие слоиЧем больше меди, тем лучше теплопроводность.
Размер следа:Убедитесь, что линии питания достаточно широкие, чтобы нести требуемый ток без чрезмерного сопротивления нагрева (Я...2Rпотери).
Теплоотводы и вентиляторы:
Теплоотводы:Подключайте теплоотводы непосредственно к высокомощным компонентам, которые увеличивают площадь поверхности для конвекции тепла в окружающий воздух.Правильный тепловой интерфейсный материал (TIM) между компонентом и теплоотводом имеет решающее значение.
Фанаты:Для повышения рассеивания энергии активное охлаждение с помощью вентиляторов может значительно увеличить поток воздуха над теплоотводами и PCBA, способствуя удалению тепла.и энергопотребление.
Конструкция корпуса:
Вентиляция:Проектировать корпус с достаточными вентиляционными отверстиями и стратегически расположенными отверстиями, чтобы обеспечить естественную конвекцию (эффект дымохода) или принудительный поток воздуха из вентиляторов.
Выбор материала:Металлические корпуса могут выступать в качестве дополнительных теплоотводов, рассеивая тепло через их поверхности.
Тепловая симуляция:
ИспользоватьИнструменты компьютерной инженерии (CAE)ипрограммное обеспечение для тепловой моделирования(например, ANSYS, Mentor Graphics FloTHERM, COMSOL) на ранней стадии проектирования.
Цель:Для прогнозирования распределения температуры, выявления потенциальных горячих точек и оценки эффективности различных решений охлаждения до физического прототипирования, экономия времени и затрат.
Тепловые испытания: проверка конструкции
После того, как PCBA будет прототипирован, необходимо провести тщательное тепловое испытание для проверки конструкции и подтверждения того, что она работает в пределах безопасных температурных пределов в различных условиях.
Тепловая камера/инфракрасная термография:
Цель:Визуально определить и отобразить распределение температуры по поверхности PCBA.
Метод:Инфракрасная камера получает тепловые изображения, показывая горячие точки и температурные градиенты в режиме реального времени.
Измерение термопарой/датчиком температуры:
Цель:Для получения точных показаний температуры в определенных точках на компонентах или ПКБ.
Метод:К ключевым точкам интереса прикреплены крошечные термопары или датчики RTD (отражатели температуры сопротивления).особенно при функциональной эксплуатации и стрессовых испытаниях.
Палаты по охране окружающей среды:
Цель:Испытать тепловую производительность PCBA в различных контролируемых условиях окружающей среды.
Метод:PCBA помещается вТемпературная камера(иликамера теплового удараЭто позволяет проверить производительность и выявить сбои, вызванные тепловым напряжением.
Испытание старения (испытание сгорания) с контролем температуры:
Цель:Для работы ПКБА под постоянным напряжением (включая повышенную температуру) в течение длительного периода, чтобы выявить "ранние сбои" и обеспечить долгосрочную надежность.
Метод:PCBA обычно работают впечь сгоранияили камеры, часто при более высоких, чем нормальные, эксплуатационных температурах, контролируя при этом их функциональность и температуру ключевых компонентов.
Измерение воздушного потока и давления:
Цель:Для конструкций, включающих активное охлаждение (вентыляторы), обеспечить адекватный воздушный поток и падение давления в помещении.
Метод:Для характеристики эффективности охлаждения используются анемометры (скорости воздушного потока) и датчики давления.
Интегрируя принципы проактивного теплового проектирования с комплексным тестом, производители могут эффективно бороться с аномальным нагреванием PCBA, что приводит к более надежному, надежному,и высокопроизводительных электронных продуктов.
Общие фазы испытаний PCBA (с акцентом на граничное сканирование на стадии прототипа)
PCBA (PCBA) - это многоступенчатый процесс, предназначенный для обеспечения качества, функциональности и надежности электронных плат на протяжении всего их жизненного цикла.от первоначального проектирования до серийного производстваВ то время как конкретные тесты могут варьироваться, вот общие фазы:
Общие этапы испытаний PCBA
Контроль качества входящего оборудования (IQC) / проверка компонентов:
Когда:Перед началом сборки.
Цель:Для проверки того, что все отдельные электронные компоненты (резисторы, конденсаторы, интерфейсы и т.д.) и обнаженные ПКБ соответствуют спецификациям и не имеют дефектов.
Методы:Визуальная проверка, проверка размеров, проверка электрических параметров (с использованием мультиметров, LCR-метров) и проверка подлинности компонентов.
Инспекция пасты для сварки (SPI):
Когда:Немедленно после печати пастой с парой.
Цель:Чтобы обеспечить правильный объем, высоту и выравнивание пасты для сварки на подушках перед размещением компонентов.
Методы:3D оптическая инспекция с использованием специализированных машин SPI.
Автоматизированная оптическая инспекция (AOI):
Когда:Обычно после размещения компонента (AOI до обратного потока) и/или после обратной сварки (AOI после обратного потока).
Цель:Для визуального осмотра PCBA на производственные дефекты, такие как отсутствующие компоненты, неправильное размещение компонентов, неправильная полярность, шорты для сварки, открытия и другие визуальные аномалии.
Методы:Камеры высокого разрешения и сложное программное обеспечение для обработки изображений на машинах AOI.
Автоматизированная рентгеновская инспекция (AXI):
Когда:После повторной сварки, особенно для сложных пластин или пластин с скрытыми сварными соединениями (например, BGA, QFN).
Цель:Для проверки качества сварного соединения (пустоты, короткие шорты, открытия) и внутренних компонентных структур, которые не видны при оптическом осмотре.
Методы:Системы рентгеновской визуализации.
Испытания в цепи (ICT):
Когда:После сборки и первоначальных визуальных/рентгеновских проверок, как правило, в среднем и большом объеме производства.
Цель:Для электрического тестирования отдельных компонентов и их соединений на платке на открытие, короткие, сопротивление, емкость и основные функциональные параметры.
Методы:"Легкое устройство с гвоздями" с зондами, которые контактируют с конкретными точками испытания на PCBA.
Испытания на летающей сонде (FPT):
Когда:Часто используется в качестве альтернативы ИКТ, особенно для прототипов, производства небольших и средних объемов или плат с ограниченными точками испытаний.
Цель:Для электрического тестирования компонентов и взаимосвязей, аналогичного ИКТ, но без необходимости дорогостоящей индивидуальной установки.
Методы:Роботизированные зонды, которые перемещаются и контактируют с испытательными точками, как запрограммировано.
Функциональное испытание (FCT):
Когда:Обычно это заключительное испытание после подтверждения структурной и электрической целостности.
Цель:Проверка общей функциональности ПКБА путем моделирования его реальной среды работы и подтверждения того, что он выполняет все свои предназначенные функции правильно.
Методы:Специальные тестовые приборы и программное обеспечение, применяющие питание, входы и выходы монитора, часто включающие программирование бортовых микроконтроллеров или памяти.
Испытание старения (испытание сгорания):
Когда:Для продуктов, требующих высокой надежности, часто после FCT, до окончательной сборки.
Цель:Подвергать PCBA длительной работе под давлением (например, повышенная температура, напряжение) для обнаружения неисправностей в ранней жизни ("младенческая смертность") и улучшения долгосрочной надежности.
Методы:Специализированные печи или камеры сгорания.
Пограничное сканирование на этапе прототипа
Испытание граничного сканирования, также известный какJTAG (Совместная группа действий по испытаниям)Испытания (стандарт IEEE 1149.x), является мощным и все более распространенным методом, особенно ценным во времяфаза прототипаразработки ПКБА.
Что это такое:Пограничное сканирование использует специальную логику тестирования, встроенную в совместимые интегральные схемы (IC) на PCBA.который может контролировать и наблюдать сигналы, поступающие и выходящие из чипаСерийный путь передачи данных ("цепочка сканирования") соединяет эти ячейки, позволяя контролеру тестирования общаться и тестировать взаимосвязи между устройствами, совместимыми с JTAG.
Почему это важно для прототипов:
Испытание без фиксатора:В отличие от ИКТ, граничное сканирование не требует дорогостоящего, индивидуального "крова ногтей".Это огромное преимущество для прототипов, где часто происходят изменения в конструкции.сделать фиксированные светильники непрактичными и дорогими.
Раннее выявление дефектов:Это позволяет инженерам-конструкторам быстро обнаружить производственные дефекты, такие как шорты, открывается, и проблемы сборкидо этогоЭто очень важно для того, чтобы прототип работал быстрее.
Физический доступ ограничен:Современные ПХБ часто очень плотны компонентами и имеют ограниченные физические точки испытания.Пограничное сканирование обеспечивает виртуальный доступ к пиннам и взаимосвязям, которые физически недоступны или скрыты под компонентами (например, BGA), значительно улучшая охват испытаниями.
Быстрее отладки:Выявление неисправностей до уровня конкретного булава или сетки значительно сокращает время и усилия, необходимые для отладки нефункциональных прототипов.
Программирование в системе (ISP):JTAG также может быть использован для программирования флэш-памяти, микроконтроллеров и FPGAs непосредственно на доске, что очень полезно во время стадии разработки прототипа и проверки прошивки.
Испытание повторного использования:Векторы испытаний граничного сканирования, разработанные во время прототипирования, часто могут быть повторно использованы или адаптированы для производственных испытаний, упрощая переход к производству.
По сути, граничное сканирование обеспечивает высокоэффективный, ненавязчивый и экономичный способ проверки структурной целостности сложных прототипов PCBA,ускорение всего цикла разработки продукта.
