Por Tecnología Arshon
Para aplicaciones de prototipos de PCB, un requisito previo es obligatorio: pruebas confiables. Estos primeros productos se construyen con el único propósito de probar ideas de diseño para garantizar que funcionen para su uso y venta aprobados. Sea como fuere, los PCB pueden ser impredecibles ya que hay muchas piezas y asociaciones de parches.
Cuando los circuitos electrónicos eran más básicos y sencillos, los exámenes visuales manuales (MVI) eran adecuados para identificar posibles problemas como cortocircuitos, sobrecargas, uniones defectuosas, piezas rotas, componentes faltantes, etc.
Sin embargo, MVI también estaba sujeta a errores humanos y descuidos y podía ser una tarea agotadora y tediosa. Esto ha provocado imperfecciones en los circuitos y costos excesivos e innecesarios debido a fallas o retiradas del mercado.
Desde entonces, la industria de fabricación de PCB y los fabricantes relacionados con PCB han establecido diversas técnicas de prueba y evaluación para garantizar productos seguros y confiables. Los estándares de prueba actuales identifican mejor los componentes de circuitos defectuosos donde pueden ocurrir fallas actuales o futuras.
Un proceso de prueba robotiza el examen visual utilizando un método de inspección óptica automatizada (AOI). AOI normalmente utiliza una cámara que verifica de forma autónoma un dispositivo PCB para comprobar la calidad, las piezas faltantes y posibles fallas. Ahora se usa ampliamente durante la soldadura previa y posterior al flujo y es accesible en algunas máquinas pick-and-spot.
A medida que los dispositivos de montaje en superficie (SMD) y los paquetes de matriz de rejilla esférica (BGA), un tipo de paquete de montaje en superficie o portador de chip utilizado para circuitos integrados, se han vuelto más comunes, las limitaciones de AOI para las pruebas se han vuelto más evidentes. Desafortunadamente, AOI a menudo no puede identificar las soldaduras que se encuentran debajo de las vigas.
Como resultado, se desarrolló un método automatizado de inspección por haz X (AXI), que puede revelar defectos ocultos en el ensamblaje de la PCB incluso en los componentes más gruesos y multifacéticos de una PCB. A medida que los PCB han evolucionado, también lo han hecho los métodos de prueba para garantizar la confiabilidad.
Una vez completado este paso de evaluación inicial, los PCB generalmente se someterán a pruebas de especificaciones exactas, realizadas en todo el circuito ensamblado.
¿Cuáles son los principales componentes analizados durante las pruebas de prototipos de PCB?
Cuando se prueba un prototipo de PCB, significa que se evalúa el diseño del circuito de la placa para garantizar que sea seguro y adecuado para su proyecto. El circuito es una combinación de componentes electrónicos que estarán conectados mediante cables conductores dentro del diseño final de la PCB y a través de los cuales puede fluir la corriente eléctrica.
Estos componentes electrónicos pueden incluir:
- Condensadores (C)
- Resistencias (R)
- Diodos (D)
- Fusibles (F)
- inductor (yo)
- Circuito integrado (CI)
- Transistor (T)
- Releer)
Estos son los componentes que requieren pruebas para detectar fallas o irregularidades que podrían provocar una falla de la PCB. También es importante asegurarse de que sean del tipo y calidad ideales para el proyecto en cuestión.
Por ejemplo, es importante considerar las condiciones ambientales previstas (como la temperatura y la humedad), así como la corriente disponible. Pregúntese: en caso de cortocircuito, sobrecarga o sobrecalentamiento, ¿qué pasará?
Repasemos algunos de los métodos de prueba disponibles.
Métodos de prueba de PCB
Pruebas en circuito: una de las pruebas más ideales para las evaluaciones de prototipos de PCB son las pruebas en circuito (ICT). Proporciona un método confiable para verificar una alta cobertura de fallas de todos los componentes electrónicos en un conjunto de PCB. La TIC funciona controlando e incitando el hardware de la PCB y tiene como objetivo brindar un 100% de inclusión. La ventaja es que elimina por completo la posibilidad de error humano.
Pasos de prueba:
- Coloque las sondas fijas.
- Verifique las conexiones
- Iniciar la prueba
Accede a los puntos de montaje en la placa de circuito impreso y asegúrate de que esté sólida aplicándole un poco de tensión.
Ideal para:
- BGA o ensamblajes principales, y una vez completado el ensamblaje.
Prueba de Cortocircuito: Esta prueba requiere verificar la resistencia entre diferentes puntos del circuito. Se puede utilizar un multímetro. Muchos PCB se dañan debido a corrientes de cortocircuito.
Es importante centrarse en piezas de paso fino, como los microcontroladores con impresión LQFP. Esto se debe a que un cable de soldadura que provoca un cortocircuito entre dos pines adyacentes puede dañar y arruinar completamente el microcontrolador. Asegúrese de medir la impedancia de cada concentrador de voltaje diferente en relación con tierra.
Por ejemplo, en una PCB puede haber una red eléctrica de 12, 5 y 3V, y cualquiera de ellas puede estar en cortocircuito debido a una mala fijación o piezas rotas. Esto puede causar que las piezas se calienten cuando se encienden.
Prueba de sonda voladora: una técnica práctica que prueba sondas de PCB de un punto a otro (de ahí el nombre “voladora”), que requiere energía de las TIC. Esta prueba es muy rentable para la creación de prototipos y la producción de volumen bajo a medio, ya que no se requieren accesorios personalizados.
Normalmente se utiliza para buscar problemas únicos en el circuito, como por ejemplo:
- Bermudas
- Capacidad
- Resistencia
- Inductancia
- Abierto
- Problemas de diodo
Pasos de prueba:
- Conecte las agujas a una prueba en una cuadrícula xy (tomada del ARCHIVO DE AUTOCAD)
- Las sondas se pueden mover alrededor de la placa de circuito para evaluar puntos alternativos o piezas individuales.
Prueba de polaridad inversa: La polaridad inversa ocurre cuando un receptáculo se conecta al revés. Si ha invertido uno o dos cables en el circuito, normalmente no hay retorno. Serás recibido con un chasquido y una pequeña nube de humo. En casos simples, puedes quitar las piezas dañadas sin reemplazar toda la placa.
Para proteger las PCB de los efectos de la polaridad inversa, es posible insertar un diodo de protección. Sin embargo, un diodo consume energía.
Prueba de inspección óptica automatizada (AOI): un método visual principal que se utiliza para verificar cualquier problema o inquietud obvio o emergente en la fase subyacente de un ensamblaje utilizando una cámara.
Pasos de prueba:
- Tome imágenes de las piezas de la placa de circuito para realizar pruebas.
- Compara imágenes con un esquema detallado
- Si la placa coordina con los esquemas para una tasa específica, la prueba pasa
Ideal para:
- Detectar problemas iniciales que puedan ocurrir en la placa durante el ciclo de montaje. Es aconsejable no confiar únicamente en AOI para realizar pruebas exhaustivas. Agregue un método TIC o de sonda voladora para obtener resultados más confiables.
Prueba de quemado: implica pasar una fuente de alimentación a través de los componentes electrónicos de una PCB, generalmente a una temperatura elevada o a su capacidad máxima especificada. Su utilidad se encuentra en la construcción y pruebas de límites de carga. Pero se debe tener cuidado porque las pruebas pueden poner en riesgo los componentes de PCB. Lo ideal es realizar el rodaje temprano y/o cuando el costo de probar y reemplazar piezas sea bajo.
Pasos de prueba:
- Impulsar alta potencia a través de la PCB, generalmente hasta su límite extremo.
- La energía puede pasar a través del tablero durante 48 a 168 horas.
- Si el consejo falla, esto se conoce como “mortalidad infantil”.
Ideal para:
Tenga en cuenta que esta prueba no es ideal para PCB en todas las condiciones. Las pruebas de quemado pueden disminuir la longevidad de una PCB. Por lo tanto, sólo debe utilizarse cuando sea necesario y no de forma inútil.
Puede ser útil para:
- Pruebe un artículo tanto como sea posible antes de lanzarlo.
- Descubrimiento temprano de un problema subyacente durante el montaje
Prueba de componentes llenos: puede resultar frustrante pasar horas investigando por qué el microcontrolador no se enciende, sólo para darse cuenta de que el condensador de pila del oscilador de gemas no se ha llenado. Pero cuando hay varias piezas que considerar, es fácil pasar por alto uno o dos componentes. Cuando trabaje con un prototipo de PCB, primero debe asegurarse de que los componentes sean adecuados para la placa de circuito que planea diseñar.
Antes de comenzar a verificar cada componente, asegúrese de utilizar la lista de materiales correcta.
Prueba de inspección por rayos X: una radiografía puede localizar defectos en las primeras etapas del proceso de ensamblaje que son indetectables para el ojo humano, como los que se encuentran debajo del paquete del chip. Hay pruebas AXI 2-D y 3-D, y esta última ofrece un período de prueba más rápido para el prototipo de PCB.
Probado para:
- Conexiones de soldadura
- barriles
- Seguimiento interno
Ideal para:
Tenga en cuenta que, al igual que las pruebas de precalentamiento, las inspecciones por rayos X pueden disminuir la longevidad de una PCB, por lo que solo realice la prueba cuando los beneficios superen las desventajas, como cuando:
- Inspeccionar capas de placa que no se pueden ver sin una radiografía.
- Cuando un técnico capacitado está disponible
Pruebas funcionales (FCT): normalmente simula el entorno operativo del producto bajo prueba y se realiza como último paso antes de la fabricación final. Los parámetros generalmente los proporciona el cliente y pueden depender de dónde se utilizará la PCB. A menudo, se conecta una computadora a los puntos de prueba para determinar si la PCB cumple con las capacidades previstas.
Requisitos previos para la prueba :
- Proporcionado por el cliente
- Puede incluir requisitos para UL, MSHA u otras normas.
- Incluye accesorios o equipo externo.
Ideal para:
- La última prueba antes de enviar el artículo.
- Garantía de calidad, pero puede llevar mucho tiempo
Pruebas de PCB adicionales
Existen varios tipos de pruebas distintas a las mencionadas anteriormente, según las circunstancias.
Otras pruebas:
- Prueba de contaminación de PCB: identifica iones en la placa que pueden causar contaminación
- Prueba de soldabilidad: se utiliza para verificar la durabilidad de la placa de superficie y garantizar uniones de soldadura confiables.
- Análisis de microsección: detecta defectos, fallos, cortos o fallos
- Prueba de pelado: encuentra la cantidad de energía necesaria para pelar el laminado del tablero.
- Reflectómetro en el dominio del tiempo: utilizado para identificar fallas en placas de alta frecuencia
Ideal para:
- Reducir la atención al cliente
- Úselo con diferentes pruebas como ICT o sonda voladora para garantías adicionales
- Identificar fallas
Antes de decidir cuál es la prueba ideal para su proyecto, determine el propósito de la PCB. Sopese los pros y los contras de las diferentes pruebas disponibles, incluidos sus costos. En ocasiones es posible que desee realizar más de una prueba. A menudo, el fabricante contratado de productos electrónicos le ayudará a identificar qué es lo mejor que puede hacer.
REFERENCIAS
- Pruebas funcionales de PCB, Revista Assembly, Adam Cort, 1 de julio de 2002
- Tutorial de pruebas en circuito de TIC: notas y detalles sobre todos los conceptos básicos de las pruebas en circuito
- Inspección automatizada de rayos X AXI para PCB y BGA: conceptos básicos sobre la inspección automatizada de rayos X, AXI, sistemas utilizados para la inspección de conjuntos de placas de circuito impreso de PCB y especialmente aquellos con circuitos integrados BGA
- NXP, “Comprensión de los parámetros de la hoja de datos de MOSFET de potencia”, NXP Semiconductors, Eindhoven, 2013
- Maliniak, “Las pruebas son una cuestión de vida o muerte en la industria automotriz”, Electronic Design, 4 de octubre de 2011.