PCB ile hangi testler yapılmalı?

PCB Üretimi için Hangi Testler Gereklidir?

Elektronik ürünlerin üretim sürecinde PCB'nin kalitesi (Baskılı Devre Kartı) nihai ürünün performansını ve güvenilirliğini doğrudan belirler. Bir devre kartında yüzlerce bileşen ve binlerce lehim bağlantısı olabilir ve herhangi bir küçük kusur tüm sistemin arızalanmasına neden olabilir. Ürün kalitesinin nasıl sağlanacağı, üretim maliyetlerinin nasıl düşürüleceği ve pazar rekabetçiliğinin nasıl geliştirileceği çok önemlidir.

PCB Testinin Faydaları

PCB testi, kart kalitesi ve güvenilirliğini sağlamanın kritik bir parçasıdır

1. Tasarım Hatalarının Erken Tespiti: Kapsamlı testler, PCB'lerdeki işlevsel ve üretilebilirlik sorunlarını tanımlayarak tasarımcıların zamanında ayarlamalar ve optimizasyonlar yapmasına olanak tanır.
2. Önemli Maliyet Azaltımı: Prototipleme aşamasında sorunları keşfetmek, seri üretimden sonra sorunları tespit etmeye kıyasla maliyetlerde 'ın üzerinde tasarruf sağlar ve yıkıcı parti arızalarını önler.
3. Daha Kısa Pazara Sunma Süresi: Kök nedenlerin hızla tespit edilmesi, tasarım yinelemelerini hızlandırarak olgun ürünlerin rakiplere göre daha hızlı piyasaya sürülmesini sağlar.
4. Geliştirilmiş Marka İtibarı: İade oranlarını %1'in altına düşürmek müşteri memnuniyetini artırır ve pazarda güvenilirlik sağlar.
5. Sağlanan Güvenlik:PCB arızalarından kaynaklanan yangın veya elektrik çarpması gibi kazaları önler, kullanıcıların can ve mal güvenliğini korur.

PCB'ler esas olarak ne için test edilir?

PCB test ve muayenesinin amacı, PCB'lerin standart baskılı devre kartlarına karşı performansını kontrol etmektir.Tüm PCB üretim süreçlerinin proje şartnamelerine göre düzgün ve hatasız çalışmasını sağlar. Bir PCB, her biri elektronik devrenin genel performansını etkileyen farklı unsurlardan, bileşenlerden oluşur. PCB kalitesini sağlamak ve ürün güvenilirliğini artırmak için bu unsurlar ayrıntılı olarak analiz edilir.

1.Gözenek duvarı kalitesi

Delik duvarları, termal etkilere verdikleri tepkiyi anlamak için tipik olarak döngü ve hızlı sıcaklık değişikliklerinin olduğu ortamlarda analiz edilir.Bu, PCB hizmete girdiğinde viaların çatlamamasını veya delamine olmamasını sağlar, bu da PCB'nin arızalanmasına neden olabilir.

2.Bakır Kaplama

Baskılı devre kartları üzerindeki bakır folyolar, elektrik iletkenliğini sağlamak için karta yapıştırılır. Bakırın kalitesi test edilir ve devrenin düzgün olmasını sağlamak için gerilme mukavemeti ve uzaması ayrıntılı olarak analiz edilir.

3.Temizlik

Bir baskılı devre kartının temizliği, kartın hava koşulları, korozyon ve nem gibi çevresel faktörlere dayanma kabiliyetinin bir ölçüsüdür ve bu da PCB'nin daha uzun süre dayanmasını sağlayabilir.

4.Lehimlenebilirlik

Bileşenlerin karta güvenli bir şekilde takılabilmesini sağlamak ve nihai üründe lehimleme hatalarını önlemek için malzemeler üzerinde lehimlenebilirlik testleri yapılır.

5.Elektriksel Testler

İletkenlik, PCB’nin minimum kaçak akımını ölçme yeteneği gibi herhangi bir PCB için kritik öneme sahiptir.

6. Çevresel Testler

Bu, PCB'nin nemli bir ortamda çalışırken performans ve kalite değişikliklerinin bir testidir. Ağırlık karşılaştırmaları genellikle PCB'yi nemli bir ortama yerleştirmeden önce ve sonra yapılır ve ağırlık önemli ölçüde değişirse hurda olarak kabul edilir.

PCB Üretiminde 8 Temel Test Yöntemi

1.Görsel İnceleme

En temel tespit yöntemi olan gözle muayene, deneyimli teknisyenlerin büyüteçler veya mikroskoplar (tipik olarak 5-10x büyütme) kullanarak belirgin yüzey kusurlarını incelemesini gerektirir.

Kilit Denetim Noktaları:

• Ped oksidasyonu ve kirlenmesi
• Komple devre aşındırma, açık veya kısa devre kontrolü
• Kabarcık veya soyulma olup olmadığını kontrol ederek lehim maskesini eşit şekilde kaplayın
• Doğru bileşen yerleşimi ve polarite
• Lehim bağlantı parlaklığı ve şeklinin standartlara uygunluğu

Avantajlar 2025Son derece düşük maliyetli, özel ekipman gerektirmez, her büyüklükteki işletme için uygundur.

Sınırlamalar:Manuel denetim yavaştır (~2-5 dakika/pano), yüzey kusurlarının yalnızca ~'ini tespit eder, BGA'lar gibi gizli lehim bağlantıları için etkisizdir ve büyük ölçüde operatör deneyimine ve durumuna bağlıdır.

2.Otomatik Optik Muayene (AOI)

AOI sistemleri, PCB görüntülerini çoklu açılardan yakalamak için yüksek çözünürlüklü kameralar (50μm hassasiyete kadar) kullanır. Görüntü işleme algoritmaları, çoğu yüzey montaj hatasını tespit etmek için bunları standart şablonlarla karşılaştırır.

Tipik Algılama Yetenekleri:

• Eksik, yanlış veya ters çevrilmiş bileşenler
• Aşırı veya yetersiz lehim
• Kaldırılmış kurşun, mezar taşlama
• Anormal lehim bilyesi çapı veya hatvesi
• Yanlış işaretler veya serigrafi

Teknik Parametreler:

• Muayene hızı: 0,5-2 saniye/board
• Algılanabilir minimum boyut: 0201 bileşen (0,6×0,3 mm)
• Yanlış alarm oranı: <%3

Uygulama Önerisi: AOI, yeniden akış sonrası ve dalga sonrası lehimleme olmak üzere iki kritik istasyona yerleştirilmeli ve gerçek zamanlı süreç ayarlaması için SPC sistemleriyle entegre edilmelidir.

3.Devre İçi Test (ICT)

ICT, PCB'ler üzerinde önceden tanımlanmış test noktalarına temas etmek için özel çivi yatağı fikstürleri kullanır ve her bileşenin elektriksel parametrelerini >% 95 hata kapsamı ile doğrular.

Test Öğeleri Şunları İçerir:

• Kısa/açık devre testleri
• Direnç, kapasitans ve endüktans ölçümleri
• Diyot/transistör polarite doğrulaması
• IC güç akımı kontrolleri
• Konnektör süreklilik testleri

Ekipman Yapılandırması:

• Test kanalları: 512-2048
• Ölçüm hassasiyeti: %0,1-%0,5
• Test voltajı: 5V-250V
• Test hızı: 3-10 saniye/board

Ekonomik Analiz: Fikstür maliyetleri ~5.000-20.000 $, aylık üretim >5.000 adet olan istikrarlı tasarımlar için uygundur, tipik olarak <6 ay içinde yatırım getirisi elde eder.

4.Uçan Prob Testi

Uçan prob test cihazları, geleneksel fikstürler yerine 4-8 programlanabilir hareketli prob kullanır ve düşük hacimli, yüksek karışımlı üretim için idealdir.

Teknik Özellikler:

• Test kapsamı: 98'e kadar
• Minimum test aralığı: 0,2 mm
• Test hızı: 30-120 saniye/board (karmaşıklığa bağlı)
• Kapasitans aralığı: 0.1pF-100μF
• Direnç doğruluğu: ±%0,5

Tipik Uygulamalar:

• Yeni ürün prototip doğrulaması
• Yüksek güvenilirlikli panolar (askeri/uzay)
• Düşük hacimli premium ürünler (tıbbi cihazlar)
• Sık tasarım değişiklikleri ile geliştirme aşamaları

Son Gelişmeler: Modern uçan prob test cihazları, eş düzlemlilik, lehim pastası kalınlığı ve diğer mekanik özellikleri incelemek için 3D lazer yükseklik ölçümünü entegre eder.

5.Otomatik X-ray Kontrolü (AXI)

AXI, BGA'lar ve QFN'ler gibi gizli lehim bağlantılarını kontrol etmek için malzemeler tarafından diferansiyel X ışını emiliminden yararlanır.

Algılama Yeteneği Matrisi:

Ekipman Seçim Kılavuzu:

• 2D AXI:Basit BGA denetimi için ~150.000$
• 3D AXI: Katman katman görüntüleme, 300.000 $'dan başlayan fiyatlarla
• CT tarama: Arıza analizi için 3D hacimsel veri, >$500,000

6.Yanma Testi

Burn-in, hızlandırılmış stres koşulları yoluyla erken arızaları tarar. Yaygın yöntemler şunları içerir:

Sıcaklık Döngüsü: -40°C~+125°C, 50-100 döngü
Yüksek Sıcaklıkta Yakma: 96 saat boyunca 125°C güçle çalışma
Gerilim Stresi: 48 saat boyunca 1,5 kat nominal gerilim
Nem Testi: 1000 saat için 85°C/85%RH

Veri Analizi:Weibull dağılım modelleri, tipik olarak MTBF>100.000 saat gerektiren ürün ömrünü tahmin eder.

7.İşlevsel Test (FCT)

FCT, tüm kart işlevselliğini doğrulamak için gerçek çalışma ortamlarını simüle eder. Test sistemleri tipik olarak şunları içerir:

• Programlanabilir güç kaynakları (0-30V/0-20A)
• Dijital multimetreler (6,5 dijit hassasiyet)
• Fonksiyon jeneratörleri (100MHz bant genişliği)
• Dijital I/O modülleri (64-256 kanal)
• Yük bankaları (gerçek yüklerin simülasyonu)

Test Geliştirme Temelleri:

1. Ürün özelliklerine göre test planları oluşturma
2. Test fikstürleri ve arayüz adaptörleri tasarlama
3. Otomatik test komut dosyaları geliştirme (LabVIEW/Python)
4. Başarılı/başarısız kriterlerini belirleyin
5. Veri izlenebilirlik sistemlerini entegre edin

8. Sınır Tarama Testi

IEEE 1149.1 standardını temel alan çipler, ara bağlantıları kontrol etmek için özellikle yüksek yoğunluklu kartlar için uygun olan yerleşik test devrelerini kullanır.

Avantajlar 2025:

• Fiziksel test noktalarına gerek yok
• BGA alt pimlerini test edebilir
• Flash programlamayı ve CPU hata ayıklamayı destekler
• 85 test kapsamına ulaşır

Tipik Araç Zinciri:

• BSDL dosya doğrulaması
• Test vektörü oluşturma
• Sonuç analiz yazılımı
• Sistem düzeyinde test entegrasyonu

Beş Yaygın PCB Test Zorluğu ve Çözümleri

S1: Test maliyetleri ile kalite gereksinimleri nasıl dengelenir?

C: Tüm kartlar için kademeli test-temel AOI+FCT uygulayın, kritik ürünler için AXI örneklemesi (-20) ekleyin ve askeri/medikal uygulamalar için 0 denetim uygulayın.İstatistikler, bu kombinasyonun, test maliyetlerini toplam ürün maliyetinin %5'inin altında tutarken kusurdan kaçış oranlarını <200ppm koruduğunu göstermektedir.

S2: Düşük hacimli üretimde ICT mi yoksa uçan prob testi mi kullanılmalı?

C: Uçan prob 500/ay'lık partiler için daha ekonomiktir.Gerçek vakalar, 300 birim/aylık siparişler için uçan prob toplam maliyetlerinin (amortisman + işçilik) ICT'nin yaklaşık 1/3'ü olduğunu ve ürün değiştirme süresinin 8 saatten 30 dakikaya düştüğünü göstermektedir.

S3: BGA lehim kalitesi nasıl etkili bir şekilde denetlenir?

C: Önerilen üç aşamalı yaklaşım: Lehim şekli/köprüleme için 3D AXI, elektrik bağlantısı için sınır taraması, ardından gerçek performans için işlevsel test. Bir telekom ekipmanı üreticisi bu yöntemi kullanarak BGA arıza oranlarını %1,2'den %0,05'e düşürmüştür.

S4: Yanlış test hataları nasıl azaltılır?

C: Yanlış alarm oranlarını %2'nin altına düşürerek kontrol edin:

1. AOI algoritma parametrelerinin optimizasyonu
2. Dinamik referans şablonları oluşturma
3. Makine öğrenimi sınıflandırıcılarının uygulanması
4. Şüpheli sonuçlar için doğrulama istasyonları ekleme
5. Düzenli ekipman kalibrasyonu

S5: Süreç iyileştirme için test verileri nasıl kullanılır?

C: Temel adımlarla test verisi izlenebilirlik sistemleri oluşturun:

1. Her PCB'ye benzersiz kimlikler atayın
2. Tüm ham test verilerini kaydedin
3. Minitab kullanarak CPK analizi gerçekleştirin
4. Temel parametreler için SPC kontrol çizelgeleri oluşturma
5. Düzenli kalite geliştirme toplantıları düzenlemek

Sonuç

PCB testi, elektronik ürünlerin güvenilirliğini sağlamak için önemli bir bağlantıdır ve makul bir test programı tasarlamak için ürün özelliklerine, üretim ölçeğine ve maliyet bütçesine dayanması gerekir. Bilimsel ve sistematik test stratejisi sayesinde, işletmeler milyonda 50 parça veya daha az PCB arıza oranını kontrol edebilir, bu da ürün pazarının rekabet gücünü ve marka itibarını artırabilir!