The PCBA-kokoonpano prosessi on hyvin monimutkainen. Siihen sisältyy PCB-valmistus, komponenttien hankinta ja tarkastus, SMT-kokoonpano, DIP-komponenttien asennus, PCBA-testaus ja muut tärkeät vaiheet. Näistä PCBA-testaus on koko PCBA-valmistusprosessin tärkein laadunvalvontavaihe. Se ratkaisee tuotteen lopullisen suorituskyvyn käytön aikana.
1. Mikä on PCBA-testaus?
PCBA-testaus käsittää pääasiassa viisi tyyppiä: ICT-testaus, FCT-testaus, burn-in-testaus, väsytystestaus ja ankarissa olosuhteissa suoritettava testaus.
1) Tietotekniikan testaus
ICT-testauksessa tarkastetaan pääasiassa piirien jatkuvuutta, jännite- ja virtarvoja sekä niiden vaihtelukäyriä, amplitudia, kohinaa ja muita tekijöitä.
2) FCT-testaus
FCT-testaus edellyttää IC-piirien ohjelmointia. Siinä simuloidaan koko PCBA-levyn toimintaa laitteisto- ja ohjelmistovirheiden havaitsemiseksi. Siihen tarvitaan myös sopivia SMT-tuotantotelineitä ja testauslaitteita.
3) Väsytystestaus
Väsytystestauksessa otetaan pääasiassa näytteitä PCBA-piirilevystä ja ajetaan levyä korkealla taajuudella pitkään. Testissä tarkistetaan, ilmaantuuko vikoja, ja arvioidaan testin epäonnistumisen todennäköisyys. Tällä tavoin se antaa kuvan PCBA-piirilevyn toimintakyvystä elektroniikkalaitteen sisällä.
4) Äärimmäisissä olosuhteissa suoritettavat testit
Ankarissa ympäristöolosuhteissa suoritettavissa testeissä PCBA-piirilevy altistetaan äärimmäisille lämpötiloille, kosteudelle, pudotuksille, roiskevedelle ja tärinälle. Testitulokset saadaan satunnaisista näytteistä, minkä perusteella voidaan arvioida koko PCBA-erän luotettavuus.
5) Käyttökestävyystestaus
Käyttökestävyystestissä PCBA-piirilevyä ja elektroniikkatuotetta pidetään päällä pitkään. Testin aikana tuotetta pidetään käynnissä ja tarkistetaan, ilmeneekö siinä vikoja. Vain käyttökestävyystestin läpäisseet elektroniikkatuotteet voidaan ottaa sarjatuotantoon ja myydä.
PCBA-prosessi on monimutkainen. Tuotannon ja kokoonpanon aikana voi ilmetä ongelmia laitteistovirheiden tai virheellisen käytön vuoksi. Tämä tarkoittaa, että kaikkien valmiiden tuotteiden hyväksyntää ei voida taata. Siksi piirilevyjen testaus on välttämätöntä, jotta voidaan varmistaa, ettei missään tuotteessa ole laatuongelmia.
2. PCBA:n testaaminen
Yleisiä PCBA-testausmenetelmiä ovat pääasiassa seuraavat:
1) Manuaalinen testaus
Manuaalinen testaus tarkoittaa silmämääräistä tarkastusta. Siinä varmistetaan komponenttien sijoittelu piirilevyllä vertailemalla niitä silmämääräisesti. Tätä menetelmää käytetään erittäin laajasti. Suurten tuotantomäärien ja hyvin pienten komponenttien kohdalla tämä menetelmä on kuitenkin menettämässä soveltuvuuttaan. Lisäksi joitakin toiminnallisia vikoja on vaikea havaita, eikä tietoja ole helppo kerätä. Siksi tarvitaan ammattimaisempia testausmenetelmiä.
2) Automaattinen optinen tarkastus (AOI)
Automaattista optista tarkastusta kutsutaan myös automaattiseksi silmämääräiseksi tarkastukseksi. Se suoritetaan erityisillä tarkastuslaitteilla. Sitä käytetään reflow-juottamisen ennen ja jälkeen. Se sopii hyvin komponenttien napaisuuden tarkistamiseen. Se on helppo toteuttaa ja erittäin yleinen menetelmä. Tällä menetelmällä ei kuitenkaan pystytä tunnistamaan oikosulkuja kovin hyvin.
3) Lentävä koetinmittauslaite
Mekaanisen tarkkuuden, nopeuden ja luotettavuuden kehittymisen ansiosta lentävien koettimien testaus on yleistynyt huomattavasti viime vuosina. Lisäksi prototyyppien valmistuksessa ja pienimuotoisessa tuotannossa tarvitaan testausjärjestelmiä, jotka mahdollistavat nopeat vaihdot ja kiinnittimettömän testauksen, minkä vuoksi lentävien koettimien testaus on noussut parhaaksi vaihtoehdoksi.
4) Toiminnallinen testaus
Tämä on tietyn piirilevyn tai tietyn laitteen testausmenetelmä. Se suoritetaan erityislaitteilla. Toimintatestaukseen kuuluvat pääasiassa lopputuotetestaus ja kuumakokeilu.
5) Valmistusvirheiden analysointijärjestelmä (MDA)
Tämän testausmenetelmän tärkeimpiä etuja ovat alhaiset alkuinvestoinnit, suuri tuotantokapasiteetti, helppo vianmääritys sekä nopea ja kattava oikosulku- ja katkosulku-testaus. Haittapuolina on, että menetelmällä ei voida suorittaa toiminnallisia testejä, siinä ei yleensä ole testin kattavuuden ilmaisua, se edellyttää testauslaitteiston käyttöä ja testauskustannukset ovat korkeat.
3. PCBA-testauslaitteet
Tavallisiin PCBA-testauslaitteisiin kuuluvat ICT-linjatestauslaitteet, FCT-toimintatestauslaitteet ja burn-in-testauslaitteet.
1) Tietotekniikan verkkotesti
ICT tarkoittaa In-Circuit Tester -laitetta. Sillä on laaja käyttöalue ja se on helppokäyttöinen. ICT-online-testausta käytetään pääasiassa tuotantoprosessin valvonnassa. Laitteella voidaan mitata vastuksia, kondensaattoreita, käämejä ja integroituja piirejä. Se on erityisen tehokas avoimien piirien, oikosulkujen ja vaurioituneiden komponenttien havaitsemisessa. Se paikantaa viat tarkasti, mikä helpottaa korjaustöitä.
2) FCT-toimintatestaaja
FCT-toimintatestaus tarkoittaa PCBA-piirilevylle analogisen toimintaympäristön luomista, kuten virityksen ja kuormituksen asettamista. Sen avulla voidaan kerätä piirilevyn tilaparametrit ja tarkistaa, täyttävätkö toimintaparametrit suunnitteluvaatimukset. FCT:n tärkeimpiä testauskohteita ovat jännite, virta, teho, tehokerroin, taajuus, käyttöjakso, kirkkaus ja väri, merkkien tunnistus, äänen tunnistus, lämpötilan mittaus, paineen mittaus, liikkeen ohjaus, FLASH-ohjelmointi ja EEPROM-ohjelmointi.
3) Käyttökestävyystestauslaitteet
Käyttökestävyystestaus tarkoittaa eri tekijöiden aiheuttaman ikääntymisprosessin simuloimista todellisissa käyttöolosuhteissa. Se on tiukennettu testausprosessi, joka suoritetaan ennalta määritellyissä olosuhteissa. Elektronisen tuotteen PCBA-piirilevyn pohjalta voidaan suorittaa pitkäkestoisia virrankäyttötestejä, joilla simuloidaan asiakaskäyttöä ja testataan laitteen tulo- ja lähtötoimintoja, jotta laitteen suorituskyky vastaa markkinoiden vaatimuksia.
Nämä kolme testauslaitteiden tyyppiä ovat yleisiä PCBA-prosessissa. PCBA-levyjen testaus kokoonpanovaiheessa varmistaa, että asiakkaille toimitettavat PCBA-levyt täyttävät suunnitteluvaatimukset. Se voi myös vähentää huomattavasti uusintatyön määrää.
