A PCB (Printed Circuit Board) ist ein wichtiges elektronisches Bauteil, oft auch als gedruckte Schaltung oder Leiterplatte bezeichnet. Die Qualität der Leiterplatte bestimmt maßgeblich die Leistung elektronischer Bauteile, weshalb Tests ein wichtiger Bestandteil des Leiterplattenproduktionsprozesses sind. Tests identifizieren typischerweise Funktionsmängel wie Unterbrechungen, Kurzschlüsse und andere nicht leicht erkennbare Probleme. Um den Erfolg eines Produktdesigns sicherzustellen, sind mehrere Testrunden erforderlich. Leiterplattentests helfen, größere Probleme zu minimieren, kleinere Fehler zu identifizieren, Zeit zu sparen und die Gesamtkosten zu senken.
PCB-Tests dienen hauptsächlich dazu, potenzielle Probleme während der Herstellung und Endproduktion zu erkennen. Diese Tests können auch bei Prototypen oder kleinen Baugruppen angewendet werden, um potenzielle Probleme mit dem Endprodukt zu identifizieren.
Testmethoden für unbestückte Leiterplatten
1. AOI-Prüfung (Automatische Optische Inspektion)
AOI-Geräte werden in verschiedenen Branchen, einschließlich der Leiterplattenherstellung, als wichtiges Qualitätssicherungsinstrument eingesetzt. Im Leiterplattenproduktionsprozess werden mit AOI die geätzten Kupferleiterbahnen auf der Leiterplatte nach der Mustererstellung geprüft. Das Gerät scannt die Leiterbahnen auf der Platine und vergleicht sie mit den Designdateien. Es erkennt dann etwaige Abweichungen zwischen den tatsächlichen Mustern der Platine und den gespeicherten Daten und hebt fehlerhafte Bereiche hervor. Die abschließende Bestätigung und Bearbeitung dieser Mängel übernimmt der Prüfer und schließt damit den Prüfprozess ab.
2. Fliegende Sondenprüfung
Der Flying-Probe-Test ist eine anerkannte und effektive Testmethode, mit der sich Qualitätsprobleme in der Produktion effektiv identifizieren lassen. Er hat sich in der Branche als kostengünstige Methode zur Verbesserung der Leiterplattenstandards bewährt. Beim Flying-Probe-Test werden zwei oder mehr unabhängige Sonden verwendet, die ohne feste Testpunkte arbeiten. Diese Sonden werden elektromechanisch gesteuert und bewegen sich nach spezifischen Softwareanweisungen. Dadurch sind die Anschaffungskosten des Flying-Probe-Tests gering, die Testeffizienz ist jedoch nicht so hoch wie bei der Fixture-Prüfung, da die Sonden jeweils nur einen Punkt prüfen. Diese Methode eignet sich ideal für Kleinserien.
3. Vorrichtungstest
Eine Vorrichtung ist ein spezielles Prüfgerät, das auf Grundlage des Leiterplattenlayouts entwickelt wurde und zur Prüfung der elektrischen Leistung und Durchgangsprüfung verwendet wird. Sie kann einseitig oder doppelseitig sein.
Für die elektrische Prüfung von Leiterplatten ist die Erstellung einer Prüfvorrichtung erforderlich. Metallsonden in der Vorrichtung verbinden die Pads oder Testpunkte auf der Leiterplatte. Bei eingeschalteter Leiterplatte misst der Tester typische Werte wie Spannung und Stromstärke, um festzustellen, ob der zu prüfende Stromkreis korrekt leitet. Der Vorteil der elektrischen Prüfung liegt in der hohen Effizienz, der Nachteil jedoch in den hohen Kosten, da für jedes Leiterplattendesign eine eigene Prüfvorrichtung benötigt wird. Daher eignet sich die Prüfvorrichtungsprüfung für Großaufträge.
4. Manuelle Sichtprüfung
Die Sichtprüfung ist die traditionellste Prüfmethode. Sie bietet den Vorteil geringer Anschaffungskosten und erfordert keine Prüfvorrichtungen. Mithilfe von Lupen oder kalibrierten Mikroskopen prüfen die Prüfer visuell, ob die Leiterplatte den Spezifikationen entspricht, und bestimmen, wann Korrekturmaßnahmen erforderlich sind.
Diese Methode eignet sich nur für einfache Leiterplatten. Die Hauptnachteile sind die Möglichkeit menschlicher Fehler, hohe Langzeitkosten, diskontinuierliche Fehlererkennung und Schwierigkeiten bei der Datenerfassung. Mit zunehmender Leiterplattenproduktion und abnehmenden Leiterbahnabständen und Bauteilgrößen wird die visuelle Inspektion zunehmend unpraktisch.
(BILD-Manuelle Sichtprüfung)
Entwurf von PCB-Testvorrichtungen
Für die Vorrichtungsprüfung ist es wichtig, Positionierungslöcher auf der Leiterplatte vorzusehen. Die Löcher in der Leiterplatte sollten einen Durchmesser von mindestens 1.5 mm haben, um als Testpositionierungslöcher zu dienen. Ohne Positionierungslöcher kann sich die Leiterplatte während des Tests verschieben, was zu ungenauen Ergebnissen führt.
Positionierungslöcher dienen als Referenzpunkte für die Leiterplattenherstellung. Je nach erforderlicher Genauigkeit gibt es verschiedene Methoden zum Positionieren von Löchern. Positionierungslöcher auf einer Leiterplatte sollten mit spezifischen grafischen Symbolen gekennzeichnet werden. In Fällen, in denen Genauigkeit nicht entscheidend ist, können größere Montagelöcher in der Leiterplatte als Ersatz verwendet werden.
Um das Bohren und Fräsen von Leiterplatten und die In-Circuit-Tests zu erleichtern, bevorzugen viele Leiterplattenhersteller vier unbeschichtete Positionierungslöcher. Diese Positionierungslöcher sind üblicherweise unbeschichtete Löcher mit einem Durchmesser von 1.5 mm oder 2.0 mm. Bei begrenztem Platz auf der Leiterplatte sollten mindestens drei Positionierungslöcher angebracht werden, typischerweise diagonal angeordnet.
Bei einer Panel-Leiterplatte kann die gesamte Platte als eine einzige Leiterplatte behandelt werden. Es sind lediglich drei Positionierungslöcher erforderlich, die entlang der Prozesskante der Platte platziert werden können. Sollte der Designer diese Löcher nicht berücksichtigen, fügt der Leiterplattenhersteller sie automatisch hinzu, sofern dies möglich ist, ohne die Leiterbahnen zu beeinträchtigen. Alternativ kann er vorhandene, nicht plattierte Löcher zur Positionierung nutzen.
