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PCB-Funktionstests – Bedeutung, Nutzen und Testmethoden

Inhaltsverzeichnis

Im Bereich elektronischer Produkte steht die Qualität an erster Stelle. Dies soll durch PCB-Funktionstests sichergestellt werden. Während des Tests werden bestückte Platinen in eine speziell entwickelte Vorrichtung oder ein Gehäuse gelegt und deren elektrische Betriebsumgebung simuliert. Die Ergebnisse dieses Tests werden dann verwendet, um zu entscheiden, ob die Platine das Werk verlassen kann oder nicht.

Dieser Artikel hilft Ihnen, die Bedeutung des PCBA-Funktionstests zu verstehen und warum er ein so wichtiger Schritt bei der Herstellung von Leiterplatten ist. Lesen Sie weiter, um mehr zu erfahren, einschließlich der Unterschiede zum beliebten ICT (oder In-Circuit-Test).

Was ist ein funktionaler PCB-Test?

Beim funktionalen PCB-Test handelt es sich um den Prozess, bei dem bestückte Leiterplatten auf ihre Funktionalität überprüft werden, in der Regel durch Tests unter ihren spezifischen Betriebsbedingungen.

Dabei handelt es sich in der Regel um einen Versand elektrische Signale und unterschiedliche Leistungspegel an die Platine, nehmen Messungen vor und nutzen die Ergebnisse, um Probleme zu identifizieren.

Der PCB-Funktionstest ist ein komplexes Verfahren, das im Herstellungsprozess an letzter Stelle steht. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Platine mit Bauteilen bestückt und mehreren weiteren Tests unterzogen.

PCBAs, die den Funktionstest nicht bestehen, können nicht als Produkte auf den Markt kommen oder in den dafür vorgesehenen Geräten und Systemen verwendet werden.

Somit kann der Kunde sicher sein, dass er eine qualitativ hochwertige Leiterplatte erhält, die in seiner Einsatzumgebung weder sofort noch früher als erwartet ausfällt.

Funktionsprüfung der Leiterplatte auf Vibrationsfestigkeit
Funktionsprüfung der Leiterplatte auf Vibrationsfestigkeit
Ressource: https://www.mdpi.com

Warum wir Funktionsprüfungen von Leiterplatten durchführen

Der Funktionstest wird durchgeführt, um zu entscheiden, ob eine bestückte Leiterplatte das Werk verlassen kann oder nicht. Mit anderen Worten, es ist der letzte Test zur Markteinführung.

Während der Herstellungsphase durchläuft eine Leiterplatte viele verschiedene Tests, vom In-Circuit-Test über Boundary-Scan bis hin zur Sichtprüfung. Der Funktionstest krönt das Ganze.

Denn während andere Tests Komponenten und Leiterbahnen auf Herstellungs- oder Montagefehler prüfen, prüft dieser Test auf Leistungsfehler. Wenn sie am Ende der Fertigungs- und Montageschritte durchgeführt werden, bieten PCB-Funktionstests diese Vorteile.

  • Es wird die gesamte PCBA auf Funktionalität geprüft und nicht nur einzelne elektronische Bauteile oder Teile der Platine. Dies sorgt für ein zuverlässigeres Prüfverfahren.
  • Ein Funktionstest kann helfen, Schäden abzuwenden, die eine ausgefallene Leiterplatte mit sich bringen könnte.
  • Wenn es vom Hersteller durchgeführt wird, erspart es dem Kunden enorme Kosten, da kundenspezifische Vorrichtungen und Testprogramme erforderlich sind.
  • Funktionstests von Leiterplatten können dabei helfen, die Arten von Änderungen zu ermitteln, die zur Verbesserung der Qualität sowohl während der Herstellungs- als auch der Montageschritte erforderlich sind.

PCB-Funktionstester

Zur Durchführung des Funktionstests wird ein spezieller Gerätetyp verwendet. Dies wird als Funktionstester bezeichnet. Der typische Tester besteht aus diesen verschiedenen Komponenten: dem Gehäuse oder der Testvorrichtung, der PCB-Schnittstelle, Anschlüssen, einer Verarbeitungseinheit und Monitoren.

Ein Beispiel für einen PCB-Funktionstester ist oben zu sehen. Es enthält die zu testende Platine und die Schnittstelle, die mit der zu testenden Platine verbunden ist. Die Steckverbinder hingegen leiten die erforderlichen Signale zum und vom Tester weiter.

Die Testergebnisse werden an einen oder mehrere Monitore weitergeleitet, von wo aus Testexperten damit bestätigen können, ob die Platine gut oder schlecht ist. Beim Einsatz einer Funktionsprüfmaschine gelten folgende Anforderungen.

  • Da Leiterplatten hinsichtlich Design und Anwendung unterschiedlich sind, a individuelles Programm wird in der Regel zur Durchführung eines Funktionstests benötigt.
  • Diese Software wird normalerweise so geschrieben, dass sie zu den Testparametern der jeweiligen Leiterplatte passt.
  • Auch eine kundenspezifische Prüfvorrichtung wird basierend auf dem spezifischen zu prüfenden Gerät konstruiert.
  • Wie das Programm enthält auch ein PCB-Funktionstestgerät benutzerdefinierte Funktionen, die zur Struktur der jeweiligen Platine passen.
Labor für PCB-Funktionstests
Labor für PCB-Funktionstests
Ressource: https://www.researchgate.net

PCB-Funktionstestmethoden

Die spezifische PCB-Funktionstestmethode basiert auf den erforderlichen Ergebnissen und Testgeräten. Dabei kann es sich um ein Hot-Mock-up handeln, bei dem die Platine einfach durch Einschalten auf Funktionalität überprüft wird, oder es kann sich um ein komplexeres Verfahren handeln, bei dem eine Reihe von Überprüfungen durchgeführt werden.

Dazu gehören die spezifischen Strom- oder Signaleingänge zur Simulation eines elektrischen Zustands und des gewünschten Ergebnisses des Testverfahrens.

Für das gesamte Verfahren muss ein Testprogramm geschrieben werden. Dieses Programm ist spezifisch für die Leiterplatte, da jede ihre erforderlichen Betriebsspezifikationen hat. Im Allgemeinen umfasste ein PCBA-Funktionstest die Überprüfung auf Folgendes.

  • Probleme mit der Stromversorgung
  • Probleme mit der Signalintegrität
  • Spannungs- oder Stromkorrektheit
  • Störungen, die Kurzschlüsse oder öffnet kann

Boards, die den Test bestehen, sind für den Einsatz in ihren jeweiligen Anwendungen geeignet. Eventuell auftretende Probleme werden behoben und Verbesserungen vorgenommen. Auf diese Weise werden nur hochwertige Leiterplatten an den Kunden bzw. Auftraggeber versendet.

PCB-Funktionstestvorrichtung
PCB-Funktionstestvorrichtung
Ressource: https://www.edn.com

In-Circuit-Test vs. Funktionstest

Funktionstests in der Leiterplattenproduktion werden oft mit In-Circuit-Tests verwechselt. Obwohl die beiden Tests einige Gemeinsamkeiten aufweisen, unterscheiden sie sich doch durch einige Unterschiede voneinander. Diese werden im Folgenden hervorgehoben:

  • Zunächst wird der In-Circuit-Test als Teil des Herstellungsprozesses und der einzelnen Schritte der Leiterplatte durchgeführt.
  • Dabei werden die Platinenkomponenten mithilfe eines sogenannten Nagelbetts überprüft, bei dem eine Reihe federbelasteter Stifte an bestimmten Punkten Kontakt mit der Platine herstellen.
  • Im Gegensatz dazu prüft ein PCB-Funktionstest die Funktionsfähigkeit der gesamten Platine.
  • Während des Tests verbindet sich der Tester an bestimmten Punkten mit der Platine und sendet elektrische Signale um den Anwendungszustand zu simulieren.

Angesichts der Komplexität heutiger PCBAs kann die In-Circuit-Methode allein nicht die erforderlichen Testergebnisse, nämlich die Funktionalität der Platine, liefern. Deshalb nutzen Hersteller als letzten Schritt den effektiveren Funktionstest, um die korrekte Funktion der bestückten Platinen zu überprüfen.

Zusammenfassung

Bei bestückten Leiterplatten oder PCBAs geben PCB-Funktionstests das letzte Wort über deren Funktionalität. Es bestätigt, ob das Board ordnungsgemäß funktioniert oder nicht, und ist der letzte Schritt, bevor fertige Boards an Kunden versendet werden. In Verbindung mit anderen Tests stellen Funktionstests sicher, dass elektronische Produkte nicht nur hochwertig und zuverlässig, sondern auch langlebig sind.

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