PCBテストは、 PCBアセンブリプロセス適切なテストを行わないと、プリント基板に製造時に見落とされた欠陥が含まれる可能性があります。
徹底したテストは、ボードが顧客に届く前にエラーや欠陥を発見するのに役立ちます。これにより、現場での故障を防ぎ、顧客満足度を維持できます。ボードと基板の両方の完全な機能を検証するために、いくつかの重要なテスト手順を実行する必要があります。 むき出しのPCB 組み立てられた部品。このブログでは、一般的なPCBテスト8種類について解説しますので、一つずつ確認していきましょう。
一般的なPCB試験方法の8種類
PCBを完全にテストするための特定の方法は存在しません。そのため、どの方法を使用するかを決定する際には、多くの要素を考慮する必要があります。重要なのは、適切なテスト手順、信頼性、そしてテストコストに焦点を当てることです。PCBボードのテストと設計には、組み立てプロセスを最適化するための様々な方法があります。
インサーキットチェック（ICT）
多くのPCBメーカーは、何らかのインサーキットテスト（ICT）方式を採用しています。ICTを使用することで、メーカーは個々の部品とその電子特性を効率的に検査できます。
従来のICTには 「釘のベッド」の器具これらの治具は、回路カードに適合するスタイルセクションを備えている必要があります。これらの治具は一般的にかなり高価です。ICTは、ほぼ安定した大量生産品の最終工程試験に使用することで、その真価を発揮します。組み立てがコストに見合わない場合、メーカーは通常、治具の価格の一部を顧客に転嫁します。
フィクスチャレスインサーキットチェック（FICT）/フライングプローブテスト
A 飛行プローブテスト、 フィクスチャレス・インサーキット・テスト（FICT）とも呼ばれる、ICTの別の形態です。フライングプローブはカスタムフィクスチャを必要とせず、フィクスチャコストを削減します。FICTは、サポートされたプログラミング（フライングプローブ）を移動するチェックピンを使用します。
しかし、コストが低く、PCBの両面を検査できるという利点があります。欠陥や不具合が見つかった場合、FICTシステムでは再プログラミングのみで、欠陥のない新しい部品を提供することができます。一方、ICTシステムでは、全く新しい治具が必要になります。プログラミングによってフライングプローブが制御され、非常に特定の領域やノードを正確に特定するテストが可能になります。このレベルの精度は、小型基板や高密度部品を搭載した基板に最適です。
機能回路チェック
機能テストは、電子機器が設計仕様に従って動作することを確認するためのものです。テストは通常、DUT（被試験デバイス）コネクタまたはBON（ネイルベッド）治具を用いて行われます。テストには、2枚のコンピュータ回路基板間に一時的な接続を確立するために用いられるポゴピンデバイスが使用されます。実用的なテスト治具に必要なポゴピンの数は、ICT治具とは大きく異なります。
バウンダリスキャンテスト
バウンダリスキャンは、コンピュータ回路基板上の配線をテストするための手法です。また、コンピュータ回路のピンの状態、通電電圧、あるいはコンピュータ回路内の関連するサブブロックを解析するためのデバッグ手法としても広く利用されています。
自動光学検査（AOI）
自動光学検査（AOI）は、カメラを用いてPCBを視覚的にスキャンし、元の設計ファイルと比較します。設定された許容範囲を超える偏差があれば、手動検査が開始されます。AOIは迅速な欠陥検出を提供し、欠陥のある基板の継続的な生産を回避します。しかし、AOIはコンポーネントに電源を投入せずに物理的な特徴のみをチェックすることに限界があります。包括的なテストを行うには、フライングプローブテスト、インサーキットテスト、機能テストなどの他の方法と組み合わせてパフォーマンスを検証する必要があります。AOIは、電気的な検証と組み合わせた初期スクリーニングツールとして最も効果的です。
バーンインテスト
バーンイン試験では、PCBに強いストレスを与え、初期欠陥を発見し、負荷容量を確立します。48～168時間、規定の最大電力を基板に連続的に供給します。この期間中に発生する故障は初期故障と呼ばれます。信頼性が最優先される軍事機器や医療機器の場合、危険な製品投入を回避するためにバーンイン試験を実施することは理にかなっています。しかし、過度のストレスを与えると製品寿命が短くなる可能性があります。欠陥がほとんど発生しない場合は、過度のストレスを避けるために試験時間を短縮できます。バーンイン試験手順を定期的に再評価することで、信頼性の確保と製品寿命への影響のバランスを取ることができます。
X線検査
X線検査、 またはAXIは、PCBの内部画像を生成することで欠陥を検査します。2D版と3D版では、はんだ接合部の不良、配線の断線、バレルの割れなどの問題を特定できます。3D版の方が高速です。AXIは、チップ下のボールグリッドアレイのはんだ接合部などの隠れた欠陥を明らかにします。しかし、複雑なX線画像を正しく解釈するには熟練したオペレーターが必要です。X線は多層基板を透過できますが、すべての内部層をチェックするのは不可能でコストもかかります。AXIは、重要な部品と層を選択的に画像化することで、欠陥検出と検査時間のバランスを保ちます。AXIの手順を定期的に再評価することで、設計の進化に合わせてこのバランスを最適化できます。
外観検査
目視検査は、光学機器を用いてプリント基板を徹底的に検査し、物理的な欠陥がないか確認する検査です。検査員は、部品の欠落や破損、はんだ付け不良、汚染、組み立てミス、基板の損傷などを探します。拡大鏡、顕微鏡、画像診断システムは、PCB表面を詳しく観察し、肉眼では確認しにくい欠陥を特定するためによく使用されます。目視検査は、その後の検査工程に進む前に、明らかな製造上の問題を発見するための最初の品質管理ステップとして機能します。
PCBボードテストの利点
バグ特定：PCBテストの主な利点は、PCBの問題特定を支援することです。問題が製造性、機能性、またはその他の問題にある場合、PCBボードテストはPCB設計を特定し、設計者がそれに基づいて調整できるようにします。
時間節約：PCBテストは、長期的な時間節約につながる初期段階として役立ちます。また、設計者は試作段階で主要な問題を特定することもできます。テストプロセスでは、設計者は発生した問題の根本原因を迅速かつ容易に把握できます。さらに、調整が必要かどうかを早期に判断することで、生産をより迅速に進め、生産時間を管理できるようになります。
コスト削減：PCBテストは、プロトタイプや小規模なアセンブリを用いて製品をテストすることで、不良品の無駄な生産を削減する上で重要な役割を果たします。設計プロセスの早い段階でテストを実施することで、設計者は不良PCBの無駄なフルスケールアセンブリを回避できます。また、生産開始前に設計が可能な限り完璧であることを確認することもできます。このステップは、生産コストを大幅に削減するのに役立ちます。
PCBテストツール
PCBが意図したとおりに機能しているかどうかをテストするために使用できる主要なツールが2つあります。
- マルチメーター
マルチメーターは、回路内の電圧、電流、抵抗を測定するのに非常に役立ちます。電力レベル、導通、そして基本的な機能の検証が可能です。ハンドヘルド型デジタルマルチメーターは持ち運びやすく、組み立て時やトラブルシューティング時のテストに最適です。
- オシロスコープ/ロジックアナライザ
オシロスコープとロジックアナライザは、時間経過に伴う電圧の変化を視覚的に表示し、回路の動作や信号を観察します。この波形モニタリングは、デジタル回路とアナログ回路におけるタイミング、速度、ノイズ、複雑な相互作用の検証に不可欠です。スタンドアロンのオシロスコープは高価ですが、Arduino、PCサウンドカード、カスタム回路を組み合わせて基本的な機能を数分の1で実現できるDIYオプションがあります。これは、予算内で視覚的なテスト機能を追加したい趣味家や学生にとって、非常に魅力的な追加機能となるでしょう。
その他の便利なテストツールとしては、電流消費量を測定するクリップ式電流計、インダクタンス、静電容量、抵抗を定量化するLCRメーター、動作中の基板上のホットスポットを確認するサーマルイメージング装置などがあります。特定のPCBプロジェクトに合わせてカスタマイズされたテスト機器のツールキットを構築することで、開発およびトラブルシューティングにおける包括的な検証が可能になります。
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