Proceso de prueba antes del montaje de la placa de circuito impreso

Question

Tengo una pregunta concreta sobre la prueba y verificación de circuitos en placas de circuito impreso como la siguiente:

Como no soy de la industria de la electrónica y nunca he estado en un lugar así, pensé que alguien podría tener una respuesta a mi pregunta aquí.

El circuito de la foto de arriba incluye varios componentes que están soldados en la placa de circuito impreso de arriba.

Tengo mucha curiosidad por saber cómo se comprueba cada uno de los componentes o subsistemas de una placa de circuito impreso tan compleja antes de su montaje. Digamos que tal circuito incluye diodos y ADCs y reguladores de voltaje ect.

¿Se comprueban estos componentes uno por uno antes de montarlos/fabricarlos en la placa de circuito impreso? Y en segundo lugar, si se prueban uno por uno, ¿hay placas o sondas específicas para los componentes diminutos que tienen pines extremadamente pequeños?

Answer 1

Los componentes se prueban en el fabricante de los mismos, y rara vez se prueban en el proceso de montaje ordinario. Si el proveedor de componentes envía demasiadas piezas defectuosas, dejará de ser un proveedor de componentes para cualquier empresa de renombre.

Para probar los semiconductores se utilizan equipos de prueba especializados (y a menudo muy caros). Hay sondas que hacen contacto con los pines. El coste de las pruebas suele ser una parte importante del coste del componente. Incluso las piezas "casi gratuitas", como las resistencias, se prueban y, de hecho, se ajustan a su valor, utilizando equipos caros.

Este es un equipo de prueba automatizado (ATE) utilizado para probar los modernos chips de memoria (de Advantest un importante proveedor japonés). Naturalmente, este tipo de cosas cuesta millones de dólares.

Las piezas pueden probarse más de una vez, a nivel de matriz y después del embalaje. A veces se omiten las pruebas para el mercado de los juguetes y similares, donde el chip empaquetado o la placa de circuito impreso simplemente se descartan si el CI no rinde lo suficiente. A veces, los fallos de las pruebas se envían a países con costes de mano de obra relativamente bajos (por ejemplo, desde una fábrica en China a clientes en el sur de Asia) donde pueden clasificarse en "utilizables" y basura. Esto es habitual en el caso de los LED, por ejemplo, donde el 75% de las piezas utilizables puede considerarse correcto. Esto sería completamente inaceptable para los clientes de las piezas de grado A, por supuesto.

Answer 2

Hice mis prácticas en una empresa de electrónica y he visto todo el proceso. No prueban todos los componentes. Sólo prueban unos pocos de un lote de mil componentes. Por ejemplo, prueban 5 registros de desplazamiento de 1000.

Y luego hacen una PCB perfecta en la sección de I+D y colocan los componentes y prueban el circuito. Si es bueno, empiezan a hacer copias duplicadas de esa PCB.

Una vez fabricada la placa de circuito impreso, se envía a la línea de producción. Allí se colocan todos los componentes en un orden efectivo. Como por ejemplo, primero se colocan los SMD, luego los componentes pequeños de agujero pasante, después los zócalos, etc.

Una vez fabricado el producto completo (por ejemplo, un inversor), algunos trabajadores lo prueban. Tienen un sistema automatizado. Así que no se necesita mucho tiempo. Se tiran los productos defectuosos, que luego son revisados por los ingenieros.

Answer 3

La placa que se ve tiene retrabajos (puentes) aplicados. Esto significa que los desarrolladores encontraron problemas en las pruebas funcionales y utilizaron el rework para corregirlos. Esto se consideraría una unidad de calidad "alfa" en la mayoría de los lugares. Algunos fabricantes de gama baja están dispuestos a enviar dispositivos como este.

Los chips son probados por el fabricante en un dispositivo ATE. Algunos se prueban en la oblea antes de la singulación y a nivel de paquete, otros sólo en la etapa de paquete. Las pruebas de chips suelen incluir algún nivel de escaneo, autoprueba integrada (BIST) y pruebas de señal mixta. Estas pruebas están diseñadas para lograr la máxima cobertura en un tiempo mínimo, normalmente sólo unos segundos para un CI complejo.

En el fabricante de placas, los dispositivos pueden someterse a un control de entrada adicional, normalmente para componentes especiales destinados a placas de alto coste o críticas. Este no es el caso habitual, ya que este tipo de pruebas es costoso, interrumpe el flujo de producción e incluso puede causar problemas más adelante (humedad en los paquetes BGA que provoca "popcorning" en las juntas de soldadura, por ejemplo).

Las pruebas a nivel de la junta directiva son de tres tipos principales:

• Validación funcional: exactamente lo que usted piensa. Se comprueba el funcionamiento correcto de la unidad en su aplicación. Se realiza en prototipos.
• Prueba de verificación del diseño: una extensión de la verificación funcional, realizada bajo tensión térmica, eléctrica y mecánica. Garantiza la conformidad con las especificaciones del producto. Se realiza en unidades de preproducción.
• Prueba de producción: un conjunto optimizado de pruebas diseñadas para identificar probables defectos de fabricación. Se realiza en unidades de producción.

Esta última prueba puede utilizar una combinación de técnicas que incluyen:

• Inspección visual y/o por rayos X automatizada
• Autocomprobación (diags)
• Escaneo de límites / JTAG
• Prueba de la cama de clavos
• Plomo volante
• Prueba funcional limitada
• Pruebas de rodaje y de postcombustión

Las pruebas que se realicen dependerán de la complejidad del dispositivo y del nivel de aceptación de calidad deseado.

Answer 4

Las personas que ensamblan la placa de circuito impreso no prueban los componentes individuales (bueno, puede que lo hagan, pero generalmente no). Por lo general, confían en que los fabricantes de componentes los prueben antes de venderlos. Las máquinas que se utilizan para probar las placas de circuito impreso son bastante mágicas, así que no sé qué máquinas utilizan los fabricantes de componentes. Probablemente sean súper específicas y súper caras.

La prueba de la placa de circuito impreso tras el montaje se realiza con una de las dos máquinas:

Cama de clavos: https://www.youtube.com/watch?v=ReB51Hxvmo8

Flying Leads: https://www.youtube.com/watch?v=7xunyJwjKl0

Answer 5

No está del todo claro lo que pregunta.

Los semiconductores (al menos los CI) suelen probarse como dados desnudos antes de unirlos a los cables del paquete, ya que puede no merecer la pena gastar el dinero en unir las piezas defectuosas. Sin embargo, es posible que se peguen antes de las pruebas en el caso de las piezas sencillas.

Las placas de circuito impreso pueden probarse en blanco con sondas de contacto de muelle, pero a menudo no lo son.

En muchos casos en los que se puede controlar bien el proceso, se hace un muestreo estadístico en lugar de probarlo todo.

Y el conjunto terminado podría ser probado funcionalmente.

O podría no serlo.

Si compras suficientes productos electrónicos baratos en Internet, te encontrarás con algo que se envía con defectos evidentes, como una pieza que no está alineada en sus almohadillas. Tal vez no hayan hecho pruebas. O tal vez alguien sin escrúpulos compró el contenedor de los fallos de prueba y trató de venderlos como buenos...