Inspección visual externa

Inspección visual manual:

Esto implica el uso de una lupa o un microscopio para inspeccionar la superficie de la PCB en busca de rayones, defectos de soldadura, deformaciones y otros problemas. La inspección visual es parte de una verificación visual más amplia y es un método de prueba manual que requiere que inspectores experimentados utilicen herramientas de aumento para identificar defectos de soldadura y otros defectos visibles. Este método es adecuado para inspeccionar la apariencia de la PCB, ya que una mala aplicación de la máscara de soldadura, la orientación de los componentes o los rayones pueden provocar fallas en la placa.

Ventajas:

• Bajo costo y fácil de realizar: no es necesario probar accesorios ni configuraciones complejas.
• Se pueden identificar la mayoría de los defectos de soldadura importantes.

Desventajas:

• Sujeto a error humano, que puede depender de la habilidad del técnico.
• Sólo se pueden inspeccionar las uniones de soldadura visibles; Las juntas ocultas no se pueden evaluar.

Inspección óptica automatizada (AOI)

AOI puede detectar fallas o defectos de PCB en una etapa temprana de desarrollo. AOI utiliza una cámara (2D) o dos (3D) para capturar imágenes de alta resolución de la PCB. Estas imágenes se comparan con esquemas detallados o una base de datos de imágenes de placas buenas y malas para identificar defectos. AOI suele ser el primer paso en el control de calidad, ya que garantiza que los problemas se detecten tempranamente y se detenga la producción lo antes posible.

Se pueden detectar diversos tipos de defectos, y si la placa se desvía del esquema en cualquier aspecto, se marca para una inspección más detallada por parte de un técnico. Sin embargo, es importante no confiar únicamente en el AOI. Debe utilizarse junto con otras pruebas. greatpcb recomienda algunas combinaciones, entre ellas:

• Prueba de AOI y sonda voladora.
• AOI y pruebas en circuito (TIC).
• AOI y Pruebas Funcionales.

Ventajas:

• Se pueden identificar la mayoría de los defectos de soldadura importantes.
• Más consistente y precisa que la inspección visual manual.
• Puede integrarse directamente en la línea de producción para la detección temprana de defectos.

Desventajas:

• AOI es un método de inspección pasivo: solo puede detectar defectos superficiales. Tiene una línea de visión limitada y no puede detectar conexiones ocultas bajo BGA u otros tipos de paquetes.
• Es imposible cubrir todos los tipos de piezas al 100%.
• La configuración y programación de la coincidencia de plantillas puede llevar mucho tiempo y requerir reprogramación para cada cambio de diseño.
• La comparación basada en bases de datos puede ser menos precisa dependiendo de la calidad de la base de datos.

Pruebas en circuito (ICT)

PCBA ICT es actualmente el tipo de prueba de PCBA más potente y popular para productos maduros y de gran volumen y es un método de prueba de PCB de gran confianza para muchos fabricantes y clientes. Su cobertura de averías supera el 95%. Durante PCBA ICT, una sonda eléctrica en forma de lecho de clavos envía corriente a través de ubicaciones específicas de la PCB en puntos de prueba designados. Estas pruebas verifican el correcto funcionamiento, ubicación, orientación y defectos de cada componente electrónico en la PCB. Las pruebas incluyen verificación de parámetros como cortocircuitos, circuitos abiertos, resistencia, capacitancia y más. El probador de lecho de clavos solo requiere empujar la PCB sobre el lecho de la sonda para comenzar la prueba. Los puntos de acceso están prediseñados en la placa, lo que permite que las sondas de prueba de TIC se conecten al circuito.

Para lotes repetidos o a gran escala, se puede utilizar un dispositivo de prueba personalizado para realizar pruebas en circuito más rápidas y eficientes. Este método de prueba es costoso y los costos dependen de factores como el tamaño de la placa y el accesorio. Por lo tanto, se desaconseja encarecidamente cambiar de opinión y adoptar una estrategia TIC a mitad de producción.

Este método de prueba utiliza programas y equipos de prueba de PCB especializados, que incluyen:

• Probador en circuito: un sistema de prueba que contiene una matriz de cientos o miles de controladores y sensores que realizan mediciones.
• Accesorio: Conectado al comprobador en circuito, este es el componente que interactúa directamente con la PCB bajo prueba. Este accesorio se asemeja a una cama de clavos y está diseñado para la PCB correspondiente. Cada "clavo" o punto sensor se conecta al punto correspondiente en la placa de prueba, enviando información al comprobador. El accesorio suele ser la parte más costosa del sistema.
• Software: El software del probador indica al sistema qué pruebas realizar en cada placa e indica los parámetros de aprobación o rechazo.

Ventajas:

• La cobertura de fallos puede alcanzar hasta el 98%.
• Método de prueba eficiente y rápido para productos producidos en masa.

Desventajas:

• Los accesorios de prueba añaden un coste adicional.
• No es adecuado para producción o creación de prototipos a pequeña escala, ya que cualquier cambio de diseño requiere modificar/rehacer el dispositivo de prueba.
• Solo se puede acceder a los puntos de prueba, lo que requiere que los diseñadores agreguen puntos de prueba en la PCB.
• Ciertos defectos, como exceso o insuficiencia de soldadura y huecos, no se pueden evaluar.

Pruebas eléctricas

1. Prueba de sonda voladora

De naturaleza similar a las TIC tradicionales, la prueba Flying Probe a menudo se considera una versión avanzada de las TIC de lecho de clavos. Además de los puntos de prueba designados, las máquinas de sonda voladora pueden acceder a orificios pasantes descubiertos o a los extremos de los propios componentes como puntos de prueba, y pueden programarse para verificar los valores de los componentes pasivos, inspeccionar directamente la orientación de diodos/transistores y medir voltaje. Puede adaptarse de forma rápida, cómoda y económica a nuevas placas de circuito mediante sencillas modificaciones de programación. Esto lo hace ideal para pruebas de producción a pequeña escala y pruebas de prototipos, aunque es más lento y menos rentable para la producción en masa.

La prueba de sonda volante comprueba lo siguiente :

• circuitos abiertos
• Corto circuitos
• Polaridad inversa
• Capacidad
• Inductancia
• Problemas de diodos

Ventajas:

• Menor costo y más rápido de implementar o modificar. No se requieren accesorios.
• Mayor cobertura de prueba: puede utilizar orificios pasantes y almohadillas de componentes como puntos de prueba.
• No es necesario agregar puntos de prueba adicionales, lo que ahorra espacio en el tablero.

Desventajas:

• Demasiado lento para pruebas a gran escala.
• Ciertos defectos, como exceso o insuficiencia de soldadura y huecos, no se pueden evaluar.

2. Pruebas en circuito (TIC)

Las pruebas en circuito (TIC) utilizan equipos de prueba de rendimiento eléctrico y probadores en línea que no interrumpen el circuito ni eliminan componentes. Prueba cortocircuitos, aperturas y la corrección de varios componentes electrónicos como resistencias, condensadores, diodos, transistores, circuitos integrados, etc., identificando componentes incorrectos, componentes faltantes, piezas defectuosas o problemas de ensamblaje. Señala con precisión la ubicación de los defectos, lo que ayuda a los usuarios a garantizar la calidad del producto y mejorar la eficiencia de las reparaciones de productos defectuosos.

El objetivo principal de las TIC es garantizar que las conexiones físicas y el rendimiento del circuito de la PCBA sean normales e identificar posibles defectos de fabricación. Se centra en probar el rendimiento básico y la conectividad del circuito.

3. Pruebas funcionales (FCT)

Basándose en las TIC, las pruebas funcionales (FCT) implican alimentar la placa de circuito bajo prueba y utilizar módulos de prueba funcionales para completar una serie de pruebas de funcionalidad del producto, como pruebas de módulos LED, módulos de audio, programación de circuitos integrados, medición de voltaje, pruebas de comunicación y más. .

El principal objetivo de FCT es verificar que todas las funciones del producto funcionen correctamente, asegurando que el producto cumpla con los requisitos de diseño en aplicaciones del mundo real. FCT pone más énfasis en el rendimiento y la funcionalidad del producto en escenarios de uso reales.

Pruebas ambientales

1. Prueba de ciclos de temperatura

Los PCB se exponen a temperaturas extremadamente altas y bajas para probar su confiabilidad bajo variaciones de temperatura. Las pruebas térmicas a menudo se realizan por separado de las pruebas de humedad. Estas pruebas implican cambiar repetidamente la temperatura de la placa y examinar cómo la expansión/contracción térmica afecta la confiabilidad. En las pruebas de choque térmico, la placa se mueve rápidamente entre dos temperaturas extremas utilizando un sistema de doble cámara. Las temperaturas bajas suelen ser inferiores al punto de congelación, mientras que las temperaturas altas suelen estar por encima de la temperatura de transición vítrea del sustrato (por encima de ~130 °C). El ciclo de temperatura utiliza una única cámara donde la temperatura cambia de un extremo al otro a una velocidad de 10°C por minuto.

En ambas pruebas, el tablero se expandirá o contraerá a medida que cambie su temperatura. Durante la expansión, los conductores y las uniones soldadas están sujetos a una gran tensión, lo que puede acelerar el ciclo de vida del producto y ayudar a identificar puntos de falla mecánica.

2. Prueba de humedad y corrosión

Los PCB se prueban en condiciones de alta humedad para garantizar su resistencia a la humedad, evitando fallas en los circuitos causadas por la exposición a la humedad. Dado que muchos PCB se implementarán en ambientes húmedos, una prueba común de confiabilidad de los PCB es la prueba de absorción de humedad. En este tipo de prueba, el PCB se pesa antes y después de colocarlo en una cámara ambiental con humedad controlada. Cualquier humedad absorbida por la tabla aumentará su peso y cualquier cambio significativo de peso dará lugar a la descalificación.

Durante estas pruebas, los conductores expuestos no deben corroerse en ambientes húmedos. El cobre, por ejemplo, se oxida fácilmente cuando se expone a ciertos potenciales, razón por la cual el cobre expuesto generalmente se recubre con aleaciones resistentes a la oxidación. Los ejemplos incluyen ENIG (oro por inmersión en níquel electrolítico), ENIPIG (oro por inmersión en paladio por inmersión en níquel electrolítico), HASL (nivelación de soldadura por aire caliente), níquel-oro y níquel.

3. Pruebas altamente aceleradas

Las pruebas altamente aceleradas incluyen pruebas de vida altamente aceleradas (HALT) y pruebas de estrés altamente aceleradas (HASS). Estas pruebas evalúan la confiabilidad del producto en entornos controlados, incluidas altas temperaturas, alta humedad y pruebas de vibración/choque mientras el equipo está encendido. El objetivo es simular condiciones que podrían provocar fallos inminentes en nuevos productos. Durante las pruebas, el producto se monitorea en un entorno simulado. Las pruebas ambientales para productos electrónicos generalmente incluyen pruebas dentro de una pequeña cámara ambiental.

Pruebas de rendimiento mecánico

El rendimiento mecánico se refiere a las características mecánicas que exhiben los materiales bajo diversas cargas externas (tracción, compresión, flexión, torsión, impacto, tensión alterna, etc.) en diferentes entornos (temperatura, medio, humedad).

Pruebas químicas

Pruebas de contaminación iónica

La limpieza iónica normalmente se refiere a la limpieza iónica de una placa de circuito. Varios materiales en una placa de circuito impreso pueden dejar residuos iónicos durante el proceso de limpieza, lo que puede afectar la funcionalidad y confiabilidad de los productos electrónicos. Los problemas más comunes causados ​​por la contaminación iónica son la corrosión de la superficie y el crecimiento de cristales, que eventualmente provocan cortocircuitos, paso de corriente excesiva a través de los conectores y, en última instancia, daños a los productos electrónicos.

Varios contaminantes se originan principalmente en procesos como galvanoplastia, soldadura por ola, soldadura por reflujo y limpieza química. Estos incluyen cinco formas de contaminación: residuos de fundente, activadores de superficie ionizados, etanol, aminoetanol y sudor humano.

Métodos de prueba de limpieza iónica

• Método de prueba anión-catión. Este método evalúa la limpieza iónica aplicando una mezcla de isopropanol y agua en una proporción específica para impregnar la superficie de la muestra y disolver los contaminantes. Posteriormente, se analiza el nivel de contaminación analizando los tipos y cantidades de aniones, cationes y ácidos orgánicos presentes en la solución. Los resultados se expresan generalmente en μg/cm², según la norma de prueba IPC-TM-650, 2, 3, 28. La ventaja de este método es que proporciona una comprensión detallada de los tipos y cantidades de diversos iones. La norma IPC-TM-650, 2, 3, 28 especifica que el método anión-catión incluye la prueba de seis cationes, siete aniones y ocho ácidos orgánicos: Cationes: Ion de litio, Ion de sodio, Ion de amonio, Ion de potasio, Ion de magnesio, Ion de calcio. Aniones: Ion de fluoruro, Ion de cloruro, Ion de nitrito, Ion de bromuro, Ion de nitrato, Ion de fosfato, Ion de sulfato. Ácidos orgánicos: Ácido acético, Ácido adípico, Ácido fórmico, Ácido glutámico, Ácido málico, Metanosulfonato, Ácido succínico, Ácido ftálico.
• Método de Equivalente de Cloruro de Sodio El método de equivalente de cloruro de sodio utiliza soluciones de extracción ultrapuras para eliminar los residuos que quedan del proceso de fabricación en los componentes electrónicos. El resultado de limpieza se mide con base en la conductividad o coeficiente de resistencia. Durante la prueba, se utiliza una solución preparada con 75% IPA (isopropanol) puro y 25% de agua desionizada (por volumen) como líquido de extracción. La PCB se coloca en el líquido de extracción, y la conductividad o coeficiente de resistencia del líquido de extracción se mide después de que los contaminantes se disuelven, lo que representa el nivel de contaminación. Dado que los tipos de contaminantes iónicos varían, la concentración de equivalente de cloruro de sodio (expresada como μgEq NaCl/cm²) se utiliza como parámetro que representa el nivel de contaminación iónica. El estándar de referencia es IPC-TM-650, 2, 3, 25C. En comparación con el método anión-catión, la desventaja de este método es que no puede identificar claramente los tipos y cantidades de contaminación iónica.

Elección del método de prueba. Generalmente, si desea conocer los tipos y las cantidades de contaminantes, se recomienda elegir el método anión-catión IPC-TM-650, 2, 3, 28, que permite identificar claramente la fuente de contaminación. Por ejemplo, si los resultados de la prueba muestran altos niveles de F, Cl o Br, la fuente de contaminación podría ser residuos de fundente de los procesos de soldadura por ola y reflujo; si los resultados de la prueba muestran altos niveles de ácidos orgánicos, podría deberse a la contaminación introducida durante la limpieza con etanol o aminoetanol. El método del equivalente de cloruro de sodio carece de esta ventaja.

Pruebas de confiabilidad de soldadura:

Prueba la calidad de las uniones de soldadura, incluida la composición de la aleación de la soldadura, la resistencia de la unión, los defectos de soldadura, etc.

Inspección de rayos X

La inspección por rayos X utiliza un tubo de rayos catódicos para generar electrones de alta energía que chocan con un objetivo metálico. Durante la colisión, los electrones pierden energía cinética, que se emite en forma de rayos X. Para áreas de la muestra que no se pueden inspeccionar visualmente, el contraste creado por los cambios en la intensidad de la luz cuando los rayos X penetran materiales de diferentes densidades produce una imagen que revela la estructura interna del elemento bajo inspección. Esto permite la observación de áreas problemáticas dentro de la muestra sin causar ningún daño.

La inspección por rayos X se usa ampliamente para la detección de defectos de grietas internas, objetos extraños y análisis de desplazamiento en materiales y componentes metálicos, materiales y componentes plásticos, componentes electrónicos, conjuntos electrónicos, elementos LED y más. También puede identificar defectos de soldadura, como huecos, soldadura insuficiente y otros problemas en BGA, PCB, PCBA y sistemas microelectrónicos, así como condiciones internas de componentes encapsulados, cables, accesorios y piezas de plástico.

Aplicaciones:

Procedimiento de prueba:

• Confirme el tipo/material de la muestra.
• Coloque la muestra en el dispositivo de inspección por rayos X.
• Analizar las imágenes obtenidas.
• Marque los tipos y ubicaciones de los defectos.

Estándares seguidos:

• IPC-A-610
• GJB 548B

Imágenes típicas:

Prueba de impedancia

Las pruebas de impedancia para PCB implican medir la resistencia, inductancia, capacitancia y otros parámetros de las pistas conductoras en la placa de circuito para evaluar el rendimiento eléctrico de la placa. La prueba de impedancia es crucial para garantizar la calidad y confiabilidad de la placa de circuito. En primer lugar, las pruebas de impedancia pueden identificar problemas potenciales en el diseño de la placa de circuito, como un diseño inadecuado de la traza o anchos de conductor demasiado estrechos, lo que permite realizar ajustes y optimizaciones oportunas. En segundo lugar, la prueba de impedancia garantiza un rendimiento estable durante la transmisión de señales de alta frecuencia, reduce la atenuación y distorsión de la señal y mejora el rendimiento general de la placa de circuito. Finalmente, las pruebas de impedancia proporcionan datos importantes para el control de calidad y la resolución de problemas, asegurando la estabilidad y confiabilidad de la placa de circuito durante la producción y el uso.

Principios de prueba de impedancia

El principio de la prueba de impedancia se basa en la teoría del campo electromagnético y el análisis de circuitos. Durante las pruebas, se utilizan instrumentos de prueba de impedancia especializados, como analizadores de impedancia o analizadores de red, para medir las pistas conductoras en la placa de circuito. El instrumento de prueba envía una señal de cierta frecuencia a la placa de circuito y mide las características de transmisión de la señal en la placa, como el cambio de fase y la atenuación de amplitud, para calcular el valor de impedancia de la traza conductora.

Métodos de prueba de impedancia

Hay dos métodos principales para las pruebas de impedancia: medición directa y medición indirecta. La medición directa implica aplicar voltaje y medir corriente a través de los extremos de la traza conductora para calcular el valor de impedancia. Este método es simple y directo, pero se ve afectado significativamente por la precisión del instrumento de prueba y el entorno de medición. La medición indirecta implica medir las características de transmisión de la traza conductora bajo señales de alta frecuencia para inferir el valor de impedancia. Este método puede reflejar con mayor precisión el rendimiento de la traza conductora bajo señales de alta frecuencia, pero requiere instrumentos de prueba y software especializados para el análisis.

Prueba de compatibilidad electromagnética (EMC)

Las pruebas de compatibilidad electromagnética (EMC) son un aspecto crítico del desarrollo, producción y control de calidad de productos electrónicos. Garantiza que los sistemas o dispositivos electrónicos puedan funcionar normalmente en entornos electromagnéticos complejos sin causar interferencias electromagnéticas inaceptables a otros sistemas o dispositivos.

Condiciones y requisitos de prueba