Die PCBA-Baugruppe Der Prozess ist sehr komplex. Er umfasst PCB-Fertigung, Beschaffung und Prüfung von Bauteilen, SMT-Bestückung, DIP-Bestückung, PCBA-Prüfung und andere wichtige Schritte. Unter diesen ist die PCBA-Prüfung der wichtigste Schritt der Qualitätskontrolle im gesamten PCBA-Fertigungsprozess. Sie entscheidet über die endgültige Leistungsfähigkeit des Produkts im Einsatz.
1. Was versteht man unter PCBA-Prüfung?
Die Prüfung von Leiterplattenbaugruppen umfasst im Wesentlichen fünf Arten: ICT-Prüfung, FCT-Prüfung, Burn-in-Prüfung, Dauerbelastungstest und Prüfung unter rauen Umgebungsbedingungen.
1) IKT-Prüfung
Bei der IKT-Prüfung werden vor allem die Durchgängigkeit der Schaltkreise, Spannungs- und Stromwerte sowie deren Schwankungskurven, Amplituden, Störgeräusche und weitere Parameter überprüft.
2) FCT-Prüfung
Für FCT-Tests ist eine IC-Programmierung erforderlich. Dabei wird die Funktion der gesamten Leiterplatte simuliert, um Probleme in der Hardware und Software aufzudecken. Außerdem sind dafür die richtigen SMT-Fertigungsvorrichtungen und Testvorrichtungen erforderlich.
3) Ermüdungsprüfung
Bei der Dauerbelastungstestung werden hauptsächlich Proben der Leiterplatte entnommen und diese über einen längeren Zeitraum mit hoher Frequenz betrieben. Dabei wird geprüft, ob Fehler auftreten, und die Wahrscheinlichkeit eines Testausfalls bewertet. Auf diese Weise lässt sich die Leistungsfähigkeit der Leiterplatte im Inneren des elektronischen Produkts beurteilen.
4) Tests unter rauen Umgebungsbedingungen
Bei Tests unter rauen Umgebungsbedingungen wird die Leiterplatte extremen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit, Stürzen, Spritzwasser und Vibrationen ausgesetzt. Anhand der Testergebnisse von Stichproben lässt sich die Zuverlässigkeit der gesamten Leiterplattencharge beurteilen.
5) Einbrenntest
Beim Burn-in-Test werden die Leiterplatte und das elektronische Produkt über einen längeren Zeitraum unter Strom gesetzt. Dabei wird das Produkt im Betrieb gehalten und geprüft, ob Fehler auftreten. Nur elektronische Produkte, die den Burn-in-Test bestehen, dürfen in Serie gefertigt und verkauft werden.
Der PCBA-Prozess ist komplex. Während der Produktion und Montage können aufgrund von Anlagenproblemen oder Bedienungsfehlern Probleme auftreten. Das bedeutet, dass nicht garantiert werden kann, dass alle fertigen Produkte die Qualitätsprüfung bestehen. Daher ist eine Leiterplattenprüfung erforderlich, um sicherzustellen, dass jedes Produkt frei von Qualitätsmängeln ist.
2. So testen Sie eine Leiterplatte
Zu den gängigen Prüfverfahren für Leiterplattenbaugruppen gehören vor allem die folgenden:
1) Manuelle Tests
Manuelles Testen bedeutet die Überprüfung durch Sichtkontrolle. Dabei wird die Platzierung der Bauteile auf der Leiterplatte durch visuellen Vergleich überprüft. Diese Methode ist weit verbreitet. Bei großen Stückzahlen und sehr kleinen Bauteilen erweist sich diese Methode jedoch zunehmend als ungeeignet. Zudem sind manche Funktionsfehler schwer zu erkennen, und die Daten lassen sich nicht ohne Weiteres erfassen. Daher sind professionellere Testmethoden erforderlich.
2) Automatische optische Inspektion (AOI)
Die automatisierte optische Inspektion wird auch als automatische Sichtprüfung bezeichnet. Sie wird mit speziellen Prüfgeräten durchgeführt. Sie kommt vor und nach dem Reflow-Löten zum Einsatz. Sie eignet sich gut zur Überprüfung der Polarität von Bauteilen. Die Diagnose ist einfach und es handelt sich um ein weit verbreitetes Verfahren. Allerdings ist diese Methode nicht besonders gut geeignet, um Kurzschlüsse zu erkennen.
3) Flying-Probe-Tester
Aufgrund der Fortschritte in Bezug auf mechanische Präzision, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit hat sich das Flying-Probe-Testverfahren in den letzten Jahren großer Beliebtheit erfreut. Zudem hat der Bedarf an Testsystemen mit schnellen Umrüstzeiten und der Möglichkeit, ohne Prüfvorrichtungen auszukommen, in der Prototypenfertigung und Kleinserienproduktion das Flying-Probe-Testverfahren zur ersten Wahl gemacht.
4) Funktionstests
Dies ist ein Prüfverfahren für eine bestimmte Leiterplatte oder ein bestimmtes Gerät. Es wird mit Spezialgeräten durchgeführt. Die Funktionsprüfung umfasst im Wesentlichen die Endproduktprüfung und den Hot-Mock-up-Test.
5) Analyseprogramm für Fertigungsfehler (MDA)
Die Hauptvorteile dieses Testverfahrens sind niedrige Anschaffungskosten, hohe Durchsatzleistung, einfache Diagnose sowie schnelle und umfassende Kurzschluss- und Unterbrechungsprüfungen. Die Nachteile bestehen darin, dass keine Funktionsprüfungen durchgeführt werden können, in der Regel keine Angabe zur Testabdeckung erfolgt, eine Prüfvorrichtung erforderlich ist und die Testkosten hoch sind.
3. Prüfgeräte für Leiterplatten
Zu den gängigen Prüfgeräten für Leiterplattenbaugruppen gehören ICT-Online-Tester, FCT-Funktionsprüfgeräte und Burn-in-Prüfgeräte.
1) IKT-Online-Tester
ICT steht für „In-Circuit Tester“. Das Gerät ist vielseitig einsetzbar und einfach zu bedienen. Die ICT-Online-Prüfung wird hauptsächlich zur Steuerung des Produktionsprozesses eingesetzt. Sie ermöglicht die Messung von Widerständen, Kondensatoren, Induktivitäten und integrierten Schaltkreisen. Sie eignet sich besonders gut zum Aufspüren von Unterbrechungen, Kurzschlüssen und beschädigten Bauteilen. Sie liefert eine genaue Fehlerortung und erleichtert die Reparatur.
2) FCT-Funktionstester
Unter der FCT-Funktionsprüfung versteht man die Simulation einer realen Betriebsumgebung für die Leiterplatte, beispielsweise durch Ansteuerung und Belastung. Dabei werden die Zustandsparameter der Leiterplatte erfasst und überprüft, ob die Funktionsparameter den Designanforderungen entsprechen. Zu den wichtigsten Testpunkten des FCT gehören Spannung, Strom, Leistung, Leistungsfaktor, Frequenz, Tastverhältnis, Helligkeit und Farbe, Zeichenerkennung, Tonerkennung, Temperaturmessung, Druckmessung, Bewegungssteuerung, FLASH-Programmierung und EEPROM-Programmierung.
3) Geräte für Burn-in-Tests
Unter Einbrenntests versteht man die Simulation des Alterungsprozesses, der durch verschiedene Faktoren unter realen Einsatzbedingungen verursacht wird. Es handelt sich um einen Prozess intensiver Prüfungen unter festgelegten Bedingungen. Anhand der Leiterplatte (PCBA) des elektronischen Produkts können Langzeittests im eingeschalteten Zustand durchgeführt werden, um die Nutzung durch den Kunden zu simulieren und Ein- und Ausgangstests durchzuführen, damit die Leistung den Marktanforderungen entspricht.
Diese drei Arten von Prüfgeräten sind im PCBA-Prozess weit verbreitet. Durch die Prüfung der Leiterplatten während der Montagephase kann sichergestellt werden, dass die an die Kunden ausgelieferten Leiterplatten den Konstruktionsanforderungen entsprechen. Außerdem lässt sich dadurch die Nacharbeitsquote erheblich senken.
