Виды контроля печатных плат и плат в сборе

При производстве электронных устройств на этапах приемки исходных компонентов и при тестировании уже готовых изделий используются различные методы контроля. Они обеспечивают необходимый уровень надежности и работоспособности продукции, снижают процент брака на производстве.

Контроли печатных плат в процессе производства

• Визуальный контроль. Он производится оператором невооруженным глазом или с помощью оптических или электронных микроскопов, ламп с увеличительным стеклом. Визуальная оценка позволяет выявить следующие дефекты: расслоения, сколы по краям ПП, разрывы паяльной маски; закупорку монтажных отверстий припоем, несоответствие паяльной маски расположению контактных площадок, деформацию (изгиб или скручивание) печатной платы.
• Рентген-контроль. Это испытание направлено на выявление дефектов во внутренних слоях печатных плат, а также проверки количества припоя на корпусах BGA или QFN и качества паяных соединений. Осуществляется путем просвечивания ПП рентгеновским излучением и визуального анализа полученных изображений.
• Контроль 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.

Первым этапом при производстве электронных изделий является входной контроль. Он осуществляется на этапе поступления печатных плат до сборочно-монтажных операций, что позволяет выявить часть дефектов до начала сборки.

Контроли плат в сборе в процессе производства

• Визуальный контроль. Производится оператором невооруженным глазом или с помощью оптических или электронных микроскопов, ламп с увеличительным стеклом. Визуальная оценка позволяет выявить следующие дефекты: непропай, замыкания между выводами, отсутствие компонента или некорректную установку.
• Автоматическая оптическая инспекция (АОИ). По сути, это тот же визуальный контроль, только вместо оператора его проводит специальная установка, оснащенная оптическим увеличивающим оборудованием, камерами и блоком анализа изображений. Система делает изображения тестируемого образца, а затем сверяет его с базой данных допустимых значений и дефектов. Этот метод позволяет оценить наличие и отсутствие электронных компонентов, точность их установки, качество паянных соединений. Несмотря на свою высокую стоимость, АОИ позволяет ускорить тестирование больших партий продукции и, следовательно, снизить расходы на отбраковку.
• Рентген-контроль. Данный контроль направлен на выявление дефектов внутри паяных соединений. В особенности данный контроль важен при оценке качества паяных соединений при пайке компонентов в корпусах BGA или QFN.
• Внутрисхемный контроль. Это контроль электрических параметров собранной платы. Он выполняется следующими методами:

- Ручной. В этом случае специалист при помощи мультиметра, осциллографа производит тестирование цепей. Качество и эффективность в данном случае будет зависеть от квалификации специалиста, степени его внимательности и ответственности.

- Адаптерным («bed of nails», «ложе из гвоздей», «поле контактов»). Данный метод осуществляется с помощью щупов, собранных в матрицы в соответствии с положениями контактных площадок. При их касании печатной платы через них пропускается ток и замеряются его параметры. Этот метод подходит для проверки больших партий изделий, но не очень удобен, когда выпускается широкая номенклатура мелкосерийной продукции (для каждой серии приходится создавать отдельный адаптер).

- Методом «летающих матриц» («flying grid»). В этом случае проверка печатной платы выполняется на установке, имеющей подвижную каретку, которая оснащена не менее, чем 4 матрицами с щупами. Печатная плата помещается на каретку и проходит между матрицами, расположенными над и под ней, и способными двигаться по осям Х и У. Такой метод позволяет быстро проверять большие партии изделий без необходимости каждый раз перенастраивать их на новую модель.

- Метод «летающих пробников» («flying probes»). Контроль электрических параметров производится с помощью щупов, которые поочередно в соответствии с созданной на конкретное изделие программой касаются контрольных точек, в которых проводятся измерения. При использовании таких установок нет необходимости изготавливать дополнительную оснастку для каждого вида тестируемых изделий, без чего не обойтись в случае систем адаптерного типа.

• Функциональное тестирование. Данный контроль осуществляется на специальном оборудовании (созданном непосредственно для производимого изделия) на финальных стадиях сборки готового изделия или платы. Он позволяет проверить параметры и характеристики готового изделия на соответствие техническим условиям и инженерной спецификации.

Таким образом, многоступенчатый контроль с помощью оператора или автоматизированных средств – единственный способ обеспечить надлежащее качество, надежность и функциональность печатных плат и электронных устройств на их основе.