Các giai đoạn thử nghiệm PCBA chung (với trọng tâm là quét ranh giới trong giai đoạn nguyên mẫu)

PCBA (Thử nghiệm lắp ráp bảng mạch in) là một quy trình nhiều giai đoạn được thiết kế để đảm bảo chất lượng, chức năng và độ tin cậy của các bảng điện tử trong suốt vòng đời của họ, từ thiết kế ban đầu đến sản xuất hàng loạt. Mặc dù các thử nghiệm cụ thể có thể khác nhau, nhưng đây là các giai đoạn phổ biến:

Các giai đoạn thử nghiệm PCBA phổ biến

1. Kiểm soát chất lượng đến (IQC) / Kiểm tra thành phần:

   • Khi:Trước khi lắp ráp bắt đầu.
   • Mục đích:Để xác minh rằng tất cả các thành phần điện tử riêng lẻ (điện trở, tụ điện, ICS, v.v.) và PCB trần đáp ứng các thông số kỹ thuật và không bị lỗi.
   • Phương pháp:Kiểm tra trực quan, kiểm tra kích thước, xác minh tham số điện (sử dụng đa chiều, đồng hồ đo LCR) và kiểm tra tính xác thực thành phần.

2. Kiểm tra dán hàn (SPI):

   • Khi:Ngay sau khi hàn dán in.
   • Mục đích:Để đảm bảo khối lượng, chiều cao và sự liên kết chính xác của dán hàn trên các miếng đệm trước khi các thành phần được đặt.
   • Phương pháp:Kiểm tra quang học 3D bằng máy SPI chuyên dụng.

3. Kiểm tra quang học tự động (AOI):

   • Khi:Thông thường sau vị trí thành phần (AOI trước phản hồi) và/hoặc sau khi hàn lại (AOI sau phản xạ).
   • Mục đích:Để kiểm tra trực quan PCBA cho các khiếm khuyết sản xuất như các thành phần bị thiếu, vị trí thành phần không chính xác, phân cực sai, quần short hàn, mở và các dị thường trực quan khác.
   • Phương pháp:Máy ảnh có độ phân giải cao và phần mềm xử lý hình ảnh tinh vi trên máy AOI.

4. Kiểm tra tia X tự động (AXI):

   • Khi:Sau khi hồi sức hàn, đặc biệt là đối với các bảng phức tạp hoặc những người có khớp hàn ẩn (ví dụ: BGA, QFNS).
   • Mục đích:Để kiểm tra chất lượng hàn (khoảng trống, quần short, mở) và cấu trúc thành phần bên trong không thể nhìn thấy để kiểm tra quang học.
   • Phương pháp:Hệ thống hình ảnh tia X.

5. Kiểm tra trong mạch (CNTT-TT):

   • Khi:Sau khi lắp ráp và kiểm tra trực quan/tia X ban đầu, thường là trong sản xuất khối lượng từ trung bình đến cao.
   • Mục đích:Để kiểm tra điện các thành phần riêng lẻ và các kết nối của chúng trên bảng để mở, quần short, điện trở, điện dung và các tham số chức năng cơ bản.
   • Phương pháp:Một vật cố "giường của móng" với các đầu dò tiếp xúc với các điểm thử nghiệm cụ thể trên PCBA.

6. Thử nghiệm đầu dò bay (FPT):

   • Khi:Thường được sử dụng như một giải pháp thay thế cho CNTT-TT, đặc biệt đối với các nguyên mẫu, sản xuất khối lượng từ thấp đến trung bình hoặc bảng với các điểm kiểm tra hạn chế.
   • Mục đích:Để kiểm tra điện các thành phần và kết nối, tương tự như CNTT -TT, nhưng không cần một vật cố tùy chỉnh đắt tiền.
   • Phương pháp:Các đầu dò robot di chuyển và tiếp xúc với các điểm kiểm tra như được lập trình.

7. Kiểm tra chức năng (FCT):

   • Khi:Thông thường, thử nghiệm cuối cùng, sau khi toàn vẹn cấu trúc và điện đã được xác nhận.
   • Mục đích:Để xác minh chức năng tổng thể của PCBA bằng cách mô phỏng môi trường hoạt động trong thế giới thực của nó và xác nhận rằng nó thực hiện tất cả các chức năng được thiết kế của nó một cách chính xác.
   • Phương pháp:Các thiết bị kiểm tra tùy chỉnh và phần mềm áp dụng nguồn, đầu vào và giám sát đầu ra, thường bao gồm lập trình của các bộ vi điều khiển hoặc bộ nhớ trên tàu.

8. Kiểm tra lão hóa (kiểm tra Burn-in):

   • Khi:Đối với các sản phẩm yêu cầu độ tin cậy cao, thường là sau FCT, trước khi lắp ráp cuối cùng.
   • Mục đích:Để PCBA phải hoạt động kéo dài khi bị căng thẳng (ví dụ, nhiệt độ cao, điện áp) để phát hiện các thất bại trong thời gian sớm ("tỷ lệ tử vong ở trẻ sơ sinh") và cải thiện độ tin cậy lâu dài.
   • Phương pháp:Ống hoặc buồng đốt chuyên dụng.

Kiểm tra quét biên trong giai đoạn nguyên mẫu

Kiểm tra quét ranh giới, còn được gọi làJTAG (Nhóm hành động thử nghiệm chung)Thử nghiệm (tiêu chuẩn IEEE 1149.x), là một phương pháp mạnh mẽ và ngày càng phổ biến, đặc biệt có giá trị trongGiai đoạn nguyên mẫuphát triển PCBA.

• Nó là gì:Quét ranh giới sử dụng logic thử nghiệm chuyên dụng được tích hợp trong các mạch tích hợp tương thích (IC) trên PCBA. Các IC này có "các ô quét ranh giới" tại các chân của chúng, có thể kiểm soát và quan sát các tín hiệu chảy vào và ra khỏi chip. Một đường dẫn dữ liệu nối tiếp ("chuỗi quét") kết nối các ô này, cho phép bộ điều khiển thử nghiệm giao tiếp và kiểm tra các kết nối giữa các thiết bị tuân thủ JTAG.

• Tại sao nó rất quan trọng đối với các nguyên mẫu:

  1. Kiểm tra không có lỗi:Không giống như CNTT -TT, quét ranh giới không yêu cầu một trận đấu "giường của móng tay" tốn kém, tốn kém. Đây là một lợi thế rất lớn cho các nguyên mẫu, trong đó thay đổi thiết kế là thường xuyên, làm cho đồ đạc cố định không thực tế và tốn kém.
  2. Phát hiện lỗi sớm:Nó cho phép các kỹ sư thiết kế nhanh chóng phát hiện các lỗi sản xuất như quần short, mở ra và các vấn đề lắp ráptrướcchức năng mang lại. Điều này là rất quan trọng để có được một nguyên mẫu để hoạt động nhanh hơn.
  3. Truy cập vật lý hạn chế:PCB hiện đại thường rất dày đặc với các thành phần và có các điểm kiểm tra vật lý hạn chế. Quét ranh giới cung cấp quyền truy cập ảo vào các chân và các kết nối không thể truy cập được về mặt vật lý hoặc ẩn trong các thành phần (như BGA), cải thiện đáng kể phạm vi bảo hiểm thử nghiệm.
  4. Gỡ lỗi nhanh hơn:Bằng cách xác định các lỗi xuống đến mức PIN hoặc NET cụ thể, việc quét ranh giới làm giảm đáng kể thời gian và nỗ lực cần thiết để gỡ lỗi các bảng nguyên mẫu không chức năng.
  5. Lập trình trong hệ thống (ISP):JTAG cũng có thể được sử dụng để lập trình bộ nhớ flash, bộ vi điều khiển và FPGA trực tiếp trên bảng, rất có lợi trong các giai đoạn phát triển nguyên mẫu và xác nhận phần sụn.
  6. Test Reuse:Các vectơ thử nghiệm quét ranh giới được phát triển trong quá trình tạo mẫu thường có thể được sử dụng lại hoặc điều chỉnh để thử nghiệm sản xuất, hợp lý hóa quá trình chuyển đổi sang sản xuất.

Về bản chất, quét ranh giới cung cấp một cách hiệu quả cao, không xâm phạm và tiết kiệm chi phí để xác minh tính toàn vẹn cấu trúc của PCBA nguyên mẫu phức tạp, tăng tốc toàn bộ chu kỳ phát triển sản phẩm.