Изготовление электронных устройств требует строгого контроля и испытаний их качества. Для этого разработано множество методов, обеспечивающих воспроизводимость проекта в серийном производстве с сохранением заданных параметров. Испытания осуществляются еще на стадии проектирования, разработки прототипов, в процессе предсерийного и серийного запуска (выпуска) продукции.
Виды испытаний печатных плат
- Механические испытания. Необходимы для определения предела прочности на отслаивание проводников, на отрыв контактных площадок, для контроля адгезии паяльной маски, плоскостности, виброустойчивости и т.п. Испытание на отслаивание осуществляется путем приложения механического усилия к полностью склеенной и отвержденной плате до ее расслаивания. Если оно произошло до достижения определенного уровня нагрузки, то испытание признается не пройденным.
- Химические испытания. Необходимы для контроля влияния химических факторов и воздействия окружающей среды (химическая стойкость материалов, используемых в качестве основания печатной платы, испытание на горючесть, водопоглощение, стойкость к термоударам и т.п.). Испытание сплавом Розе (паяльный состав с низкой температурой плавления (+94°С). С его помощью выявляются любые загрязнения печатной платы, оставшиеся после флюса или клеевого состава.
- Испытание паяемости. Применяется для оценки паяемости поверхности и сквозных металлизированных отверстий печатных плат. Испытание в ванне с припоем позволяет определить, насколько металлизированное отверстие для крепления выводных контактов пригодно к пайке. Также с помощью этого испытания выявляется способность покрытия стенок отверстия выдерживать термическую нагрузку.
- Электрические испытания. Проводятся для контроля целостности электрических цепей, электрической прочности изоляции, наличия коротких замыканий, контроля сопротивления проводников, проверки импеданса (рефлектометр TDR) и т.п. Тестирование электрических соединений производится путем определения параметров электросигнала между контрольными точками с помощью контрольно-измерительных приборов. Позволяют выявить разрывы в цепи, короткие замыкания, отдельные неисправные компоненты и т. д. Рефлектометрия во временной области (TDR) с помощью этого теста проводится анализ проводника путём посылки импульсного сигнала в этот проводник и исследования отражения этого импульсного сигнала (анализа полярности, амплитуды, частот и других электрических параметров).
Виды испытаний плат в сборе
Лабораторные испытания плат в сборе представляет собой серию испытаний, предназначенных для проверки работоспособности устройства в тех условиях, в которых оно будет применяться конечным пользователем. Для испытаний плат в сборе проводят стресс-тестирования такие как:
- Вибрационные и механические испытания. Ударные и вибрационные нагрузки, накладываемые на печатную плату, вызывают напряжения в печатной плате, корпусах компонентов, проводниках и паяных соединениях.
- Испытания на горючесть. При проведении испытаний материалов и изделий на горючесть образцы подвергаются огневому воздействию в соответствии с методиками пожарной безопасности по стандартам NEMA/NFPA/FAA;
- Испытания на термический удар. Изделия и платы в сборе подвергают воздействию чередующихся низких и высоких температур, чтобы ускорить возникновения отказы.
- Климатические испытания. Показываю влияние факторов окружающей среды (температуры, влажности, солнечного излучения и т. д.);
- Функциональное тестирование. Оно представляет собой серию испытаний, предназначенных для проверки работоспособности устройства в тех условиях, в которых оно будет применяться конечным пользователем. В данном случае ответственность за проведение функционального тестирования лежит не на производителе, а на разработчике. Для этого можно использовать как свою лабораторию, так и, при недостатке контрольно-измерительных инструментов, обратиться к сторонним организациям, специализирующимся на проверке электронного оборудования. В результате данного теста также оценивается воздействие высоких значений напряжения, силы тока на работоспособность платы.
- микрошлиф. Это образец исследуемого участка платы, подготовленный специально для исследования на микроскопе для выявления микроструктуры. Такие тестирования проводятся как для плат до проведения испытаний (вибрационные, климатические, термоудар), так после них.
Существуют специальные комплексы испытаний для контроля качества плат - HALT/HASS. Для электронной продукции различного назначения применяются различные тесты и требования. Например, для бытовой (потребительской) электроники наиболее важными показателями будет безопасность и надежность. Для изделий, используемых в оборонном комплексе или аэрокосмической отрасли, требования более строгие и включают также испытания на прочность, устойчивость к вибрациям, космической радиации и т. д.
В любом случае разработчик и производитель печатных плат и устройств на их основе обязательно должны включать программу тестирования в процесс проектирования и массового выпуска электронных компонентов. Это обеспечит достаточный уровень качества и надежности, снизит процент брака и связанные с этим расходы.
