Test des PCBA dans un environnement de prototypage

Les tests électriques de PCBA permettent de détecter tous les problèmes, des défauts de processus aux problèmes de conception. Les défauts de processus sont des défauts créés au cours du processus d'assemblage des cartes de circuits imprimés. Il peut s'agir de valeurs de composants erronées, de composants rétrogrades, de composants manquants, de courts-circuits ou d'ouvertures de soudure, etc. Le lancement d'un nouveau produit représente une tâche considérable. Les nomenclatures doivent être chargées, les pièces doivent être achetées et les machines doivent être programmées. Lorsque le circuit imprimé est construit pour la première fois, le processus doit souvent être modifié pour réduire les courts-circuits de soudure et autres défauts. Les occasions de problèmes sont nombreuses.

La bonne nouvelle, c'est que les défauts de processus sont souvent faciles à corriger sans qu'il soit nécessaire de revoir la conception de la carte. En revanche, les problèmes de conception sont des défauts qui nécessitent souvent une nouvelle conception de la carte (par exemple, empreintes de composants incorrectes, tracés incorrects, composants manquants, problèmes de conception de circuits, etc.) Toutefois, certains problèmes de conception sont faciles à corriger et ne nécessitent pas de repasser la carte (par exemple, des modifications de la valeur des composants). Les essais électriques permettent d'identifier rapidement les problèmes avant que l'ensemble de la commande ne soit construit, ce qui permet d'éviter les retouches et, en fin de compte, de gagner du temps et de l'argent.

TYPES DE TESTS DE PROTOTYPES À ROTATION RAPIDE

• AOI (inspection optique automatique)
  • Utilise une caméra et un logiciel pilotés par ordinateur pour inspecter rapidement et avec précision le PCBA après son assemblage. Ce système de test est entièrement automatisé. L'ordinateur peut identifier différents problèmes d'assemblage (manquants, incorrects, mauvaise polarité, courts-circuits de soudure, etc. Les AOI sont généralement placés en ligne avec les machines d'assemblage de PCBA et peuvent identifier un problème immédiatement lorsque la première carte est construite et avant que d'autres PCBA ne soient fabriquées. Les programmes AOI ne sont pas longs à développer ou à modifier.
    
    
• Rayon X
  • Tout comme les rayons X dans un hôpital permettent aux médecins de voir les os et autres objets derrière la peau et les tissus, les tests aux rayons X peuvent être utilisés pour inspecter la qualité des joints de soudure sous les composants dont les connexions de soudure sont masquées (c'est-à-dire les BGA, les LGA, etc.). Cela permet d'identifier les vides dans le joint de soudure, les courts-circuits de soudure et d'autres problèmes liés au processus de soudure. La radiographie n'utilise pas de film mais projette l'image directement sur un écran pour que l'opérateur puisse la voir et l'inspecter. Le logiciel dispose également d'outils intégrés permettant d'afficher des images de densité en 3D pour faciliter l'analyse visuelle des joints de soudure. X-Ray est un outil d'inspection qui ne nécessite aucun développement de test.
    
    
• Sonde volante
  • La sonde volante est un élément essentiel de la construction d'un prototype. La sonde volante utilise plusieurs sondes de test électrique qui peuvent se déplacer dans n'importe quel axe pour tester les composants d'un PCBA, de manière très similaire à ce qu'une personne ferait manuellement. La sonde volante importe des fichiers de données CAO (ODB++) pour extraire les emplacements, les noms de réseaux, les informations sur les désignateurs et les valeurs des composants. Des tests peuvent ensuite être créés pour mesurer et vérifier chaque composant du circuit imprimé. Les sondes volantes ne peuvent tester que les composants auxquels elles ont accès. Si un joint de soudure est obscurci, si les vias sont teintés par un masquage ou si les points de test ne sont pas disponibles, la pièce ne sera pas testée. En outre, comme pour tous les tests en circuit, il est parfois difficile de mesurer les vraies valeurs des composants. La sonde volante fait de son mieux en utilisant le "gardiennage" pour isoler et contrôler le flux de courant dans un circuit afin que le composant puisse être mesuré avec plus de précision.
  • Les sondes volantes peuvent être plus lentes que d'autres méthodes d'essai et conviennent mieux aux prototypes de faible volume. Cependant, les sondes volantes surpassent les autres méthodologies d'essai dans les situations de rotation rapide en raison de l'absence de frais généraux de développement du matériel, comme c'est le cas pour les systèmes d'essai à base de clous et les autres systèmes d'essai. Il est facile de modifier un test par sonde volante si la disposition du circuit imprimé change afin d'ajouter ou de supprimer des tests. Cela est parfois difficile avec d'autres méthodes de test. Les sondes volantes peuvent également sonder les joints de soudure, ce qui n'est pas recommandé pour les montages à base de clous. C'est pourquoi la sonde volante est la meilleure solution pour les tests de prototypes à rotation rapide.
    
    
• Fonctionnel
  • Bien que rarement utilisé, un petit test fonctionnel de mise sous tension est parfois tout ce qui est nécessaire pour vérifier les alimentations et le courant de fonctionnement d'un prototype. Un câble peut être fourni ou fabriqué pour fournir l'alimentation nécessaire au PCBA et tous les rails de tension peuvent être testés. Parfois, il n'est pas possible de vérifier toutes les alimentations tant que le circuit imprimé n'est pas programmé, mais la majorité des rails d'alimentation peuvent être vérifiés à l'aide de cette méthode. Un test fonctionnel ne permet pas toujours de détecter des valeurs de composants erronées et un simple test fonctionnel "alimentation" ne garantit pas que tous les circuits sont opérationnels, mais il permet de s'assurer que le circuit imprimé ne présente pas de défauts majeurs.

QUELS SONT LES TYPES DE TESTS LES PLUS IMPORTANTS POUR LES DIFFÉRENTS CIRCUITS IMPRIMÉS ?

Cartes à circuits imprimés à faible densité avec points de test et vias non teintés
La sonde volante est la meilleure option pour tester rapidement ce type de carte à circuits imprimés. Les points de test, les vias non teintés et les fils des composants sont tous de bons points de test auxquels la sonde volante peut accéder. Cela permet à la sonde volante de tester individuellement chaque composant du circuit imprimé et d'offrir la couverture de test la plus élevée. Même si le circuit imprimé contient des boîtiers sans plomb (BGA, LGA, etc.), la sonde volante peut toujours vérifier les courts-circuits entre les réseaux connectés au boîtier sans plomb et tester également d'autres composants.

Cartes de circuits imprimés à haute / basse densité sans points de test ou vias non teintés

Dans cette situation, la sonde volante peut toujours être utilisée, mais la couverture de test en souffrira. Les joints de soudure des composants doivent être utilisés pour tester les composants. Ces types de cartes de circuits imprimés peuvent également bénéficier d'un petit test fonctionnel de mise sous tension pour aider à déterminer s'il existe des problèmes majeurs dans les circuits qui n'ont pas pu être testés par la sonde volante.

Bien entendu, la sonde volante doit être complétée par un contrôle par inspection interne et par rayons X afin de garantir que le circuit imprimé a été construit correctement et qu'il est fonctionnel. Les tests fonctionnels sont toujours facultatifs si la couverture des tests est adéquate. Un autre point à mentionner dans les prototypes est la conception pour le test. Nous voyons souvent arriver un produit que le client souhaite voir testé, mais en raison du manque de points de test et de vias non teintés, le test n'est pas possible.

ENSEIGNEMENTS CLÉS

1. Identifier les problèmes dès le début. Les prototypes peuvent être pleins de surprises. Les tests permettent d'identifier les problèmes et d'apporter des modifications au processus et à la conception avant de construire d'autres circuits imprimés.
   
   
2. Gagner du temps (et de l'argent). Les essais permettent d'identifier les problèmes dès le début du processus de fabrication et de les corriger rapidement avant qu'ils n'atteignent l'utilisateur final et ne doivent être renvoyés pour être retravaillés.
   
   
3. Amélioration de la qualité. Les tests permettent de s'assurer que le circuit imprimé fonctionnera lorsque l'utilisateur final le recevra.