PCBテスト方法ガイド

ジャンプ先：

• PCBテストが必要な理由
• 何がテストされていますか？
• PCBテスト方法の種類
• より良い設計でPCBを保護する方法
• ミレニアム回路を選択

プリント回路基板テスト方法ガイド

デザイナーが最後に望んでいるのは、製品に欠陥があることを土壇場で発見することです。すべてのタイプの電子機器は、適切に設計され、細心の注意を払って構築されていても、問題が発生しやすい傾向があります。多くの電子機器は、設計者がトラブルシューティングするための多くのバグや問題を抱えてプロトタイプ段階から抜け出します。ただし、製品が現場に出るまで気づかれないままにしておくと、会社にとって大きな問題になる可能性があります。

電子機器のテストは、いくつかの問題の発生を防ぐため、特にプリント回路基板（PCB）にとって非常に重要です。 PCBテストがPCB製品をどのように改善できるかをより明確に理解するには、PCBテストとは何か、およびPCBを評価するために使用される主要な方法について詳しく学んでください。

PCBテストが必要な理由

テストは、PCBの製造プロセスの重要な部分です。 PCBテストを生産サイクル全体で実施すると、最終的な生産実行に関して、コストを節約し、問題を防ぐのに役立ちます。

製造プロセス中の主要な問題を最小限に抑えるために、初期段階でいくつかの設計分析手法を使用できますが、物理ボードで使用できるさまざまなPCBテスト方法もあります。これらのテストは、プロトタイプまたは小規模アセンブリで実行され、潜在的な短絡、はんだ接合の問題、および機能を最も詳しく調べて、テストされた各PCBが意図したとおりに機能することを確認します。

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PCBテストの利点

多くの企業は、PCBテストが提供する多くの利点のために、PCBテストを絶対に必要であると考えています。 PCBテストの次の主な利点のいくつかをチェックしてください：

• バグの識別： PCBテストの主な利点は、PCBの問題を特定するのに役立つことです。問題が機能性、製造可能性、またはその他の場所にあるかどうかにかかわらず、PCBテストは、設計者がそれに応じて調整できるように、PCBの設計とレイアウトの問題を特定します。
• 時間の節約： 初期段階でのPCBテストは、長期的には時間を節約するのに役立ち、設計者はプロトタイピング段階で主要な問題を特定できます。徹底的なテストにより、設計者は提起された各問題の根本原因を迅速かつ簡単に特定し、調整を行って、より速い速度で生産を進め、製品のリードタイムを短縮できます。
• コスト削減： PCBテストは、プロトタイプと小規模アセンブリを使用して製品をテストすることにより、欠陥のある製品の無駄な生産を防ぎます。設計プロセスの早い段階で徹底的なテストを完了することにより、設計者は欠陥のあるPCBの無駄な実物大のアセンブリを防ぎ、製造に入る前に設計が可能な限り完璧であることを確認できます。このステップは、製造コストを大幅に削減するのに役立ちます。
• 返品される商品が少ない： 企業がPCBテストを実施すると、欠陥のある製品や性能基準を満たしていない製品を販売する可能性が低くなります。その結果、返品された商品の数が少なくなり、顧客への返金や不良品の取り扱いに関連するコストが削減されます。さらに、返品される製品が少ないほど、顧客満足度が高くなり、企業の評判が向上する可能性があります。
• 安全性の向上： PCBは重要な電子技術でよく使用されるため、PCBの障害は、企業の生産性や組織の重要なサービスを実行する能力に大きな問題を引き起こす可能性があります。 PCBに欠陥があると、火災が発生し、近くにいる人が危険にさらされる可能性があります。製造前のテストにより、製造中の不適切な設計によって機械や作業員が損傷したり怪我をしたりしないことも確認できます。

すべてのタイプのPCB、特に製品ライフサイクルの十分に成熟した製品に対して徹底的なテストは必要ありませんが、新しいPCB設計の大部分は、設計プロセスの堅牢で頻繁なテストを必要とします。組織のニーズに適したPCBテスト手順を確立することで、PCBテストのメリットを体験できます。

PCBテストとは何ですか？

PCBのテストと検査は、PCBが基準を満たしているかどうかをチェックするさまざまなプリント回路基板のテスト方法を対象としています。これらのPCB規格の一部は、プロジェクトの仕様に従ってPCBが適切に機能し、欠陥がないことを保証することを中心に展開されています。これらの検査とPCBテストの実施には、電気ボードテスターやその他の回路基板テスト方法が使用されます。

回路基板のテスト手順では、PCBのいくつかのコンポーネントを評価します。これらのコンポーネントは、品質を確認するために詳細に分析されます。テストされた主要なコンポーネントは以下にあります：

• ラミネーション： ラミネートの品質はPCBの寿命に不可欠です—ラミネートの剥離はボードの最終的な機能に問題を引き起こす可能性があります。一般に、ラミネーションのテストでは、力または熱の適用による剥離に対するラミネートの耐性を調べます。
• 銅メッキ ：PCB上の銅箔は、導電性を提供するためにボードにラミネートされていますが、銅の品質は、引張強度と伸びを詳細に分析してテストされることがよくあります。
• はんだ付け性： 材料のはんだ付け性をテストすることは、コンポーネントがボードにしっかりと取り付けられ、最終製品のはんだ付け不良を防ぐことができるため、PCBが機能するために不可欠です。最も一般的に分析される要因は濡れです。これは、表面が液体はんだをどれだけうまく受け入れるかを示します。
• 穴の壁の品質： 穴の壁の品質は​​PCBのもう1つの重要な部分であり、PCBがフィールドに入るときに穴の壁にひびが入ったり層間剥離したりしないようにします。穴の壁は通常、サイクリングや温度の急激な変化を伴う環境で分析され、熱応力にどの程度反応するかを確認します。
• 電気： PCBには導電性が不可欠であるため、漏れを最小限に抑えて電流を流すPCBの能力が一般的なテストです。
• 環境： 多くのPCBは湿度の高い環境で動作するため、PCBの一般的なテストは吸水率です。これらのタイプのテストでは、湿度の高い環境に置かれる前後にPCBの重量が測定され、大幅な重量変化があるとグレードが不合格になります。
• 清潔さ： PCBの清浄度は、腐食や湿度などの環境要因に耐える能力です。通常、これらのテストには、さまざまな環境条件にさらされる前後のPCBの分析が含まれます。

これらの要因のほとんどは、初期の材料試験と環境試験で分析されます。ただし、電気伝導率や一般的な機能などの要因は、さまざまな方法と機器で分析されます。

PCBテスト方法の種類

いくつかのPCBテスト方法が利用可能であり、すべての問題をキャッチしたり、すべての設計者の要件を満たすものは1つではありません。各テスト方法を綿密に検討して、製造環境の特定のニーズを満たしているかどうかを判断する必要があります。考慮すべきいくつかの要因には、テストしている製品のタイプ、テストしている問題、およびテスト方法の信頼性が含まれます。利用可能なテスト方法の概要を説明するために、4つの一般的なタイプのPCBテスト方法の主な品質を以下に要約します。

1。インサーキットテスト（ICT）

インサーキットテストは、多くのPCBメーカーが採用する一般的なPCBテスト方法であり、障害の98％を見つけることができます。このテスト方法では、次のような特別なPCBテスト手順と機器を使用します。

• インサーキットテスター： テスターシステムには、テストの測定を実行する数百または数千のドライバーとセンサーのマトリックスが含まれています。
• フィクスチャ： フィクスチャはインサーキットテスターに​​接続し、テスト対象のボードと直接相互作用する部分です。この器具は釘のベッドのように見え、問題のボード用に特別に設計されています。各「ネイル」またはセンサーポイントは、テストボード上の関連するポイントに接続し、テスターに​​情報をフィードバックします。備品は通常、このシステムの中で最も高価な部分です。
• ソフトウェア： テスター用のソフトウェアは、テスト対象のボードのタイプごとに実行するテストをシステムに指示し、合格または不合格のパラメーターを指示します。

ICT方式を使用すると、製造業者は、接続されている他のコンポーネントに関係なく、個々のコンポーネントをテストしてそのパフォーマンスを測定できます。一般に、このタイプのテストは、抵抗、静電容量、およびその他のアナログ測定に最適であるため、3アナログ回路に最適です。さらに、機器のコストは、このテスト方法が安定した大量の製品の最終テストに最適であることを意味します。少量の生産や、設計が複数回変更される可能性のある初期のテスト段階には適していません。

2。フィクスチャレスインサーキットテスト（FICT）/フライングプローブテスト

フライングプローブテストとも呼ばれるフィクスチャレスインサーキットテスト（FICT）は、カスタムフィクスチャなしで動作するICTの一種であり、テストの全体的なコストを削減します。 1986年に最初に導入されたFICTは、単純な固定具を使用してボードを保持し、テストピンが動き回り、ソフトウェア制御プログラムを使用してボード上の関連ポイントをテストします。 FICTは、その導入以来、その汎用性により、電子機器製造業界全体で広く使用されてきました。

FICTテストは、従来のICTと同じ目的で使用されますが、テストの方法が異なるため、さまざまな長所と短所があります。 FICTは、プログラミングを簡単に変更するだけで、新しいボードにすばやく、簡単に、コスト効率よく適応できますが、従来のICTよりも遅くなる傾向があります。この品質により、小規模生産テストやプロトタイプテストには理想的なテスト方法になりますが、大規模生産にはあまり効果的ではありません。

3。機能回路テスト

機能回路テストは、まさにそのように聞こえます—回路の機能をテストします。このタイプのテストは常に製造計画の最後に行われ、機能テスターを使用して、完成したPCBが仕様どおりに機能するかどうかをチェックします。

機能回路テストとその機能に関する一般的な質問に対するいくつかの回答は、以下にあります。

• 機能テスターはどのように機能しますか？ 機能テスターに​​はいくつかのタイプがありますが、一般的に同じ機能を共有します—PCBが機能することになっている最終的な環境をシミュレートします。機能テスターは通常、テストプローブポイントまたはエッジコネクタを介してPCBとインターフェイスし、PCBが設計仕様に従って機能することを証明するためのテストを行います。
• 機能回路はICTと同じですか？ いくつかの点で、機能回路テストは、コネクタを使用してボードに接続するという点でICTに似ています。機能回路テスターの場合、PCBに接続するためにポゴピンデバイスを使用し、通常、ICTフィクスチャよりも必要なピンが少なくなります。次に、テスト機器はPCBをテストするプログラムを実行し、機器が意図したとおりに機能することを確認します。
• 機能回路テストはいつ行われますか？ 前述のように、機能回路テストは、PCB製造計画で完了する最後のタイプのテストであり、製品が仕様どおりに機能することを確認します。
• 機能回路テストは何を評価しますか？ 一般に、機能回路テストでは、製品の機能全体を確認し、合格または不合格に基づいて評価します。その結果、製品の何が問題になっているのかについての詳細を特定できないため、初期のプロトタイプの理想的なテスト方法ではありません。

4。バウンダリスキャンテスト

バウンダリスキャンテストは、PCB上のワイヤーラインを調べ、回路のすべてのノードに到達できない場合に集積回路をテストする方法として広く使用されています。このタイプのテストでは、セルをシリコンから外部ピンまでのリード線に配置し、ボードの機能をテストします。

このタイプのテストの大きな差別化品質は、すべてのノードに到達することなくボードを評価できることです。これらのタイプのPCBは近年一般的になっているため、この品質は、多層で高密度の集積回路を評価するための重要な品質です。

実際、このテスト方法は非常に用途が広く、システムレベルのテスト、メモリテスト、フラッシュプログラミング、中央処理装置（CPU）エミュレーションなどの機能を含むいくつかのアプリケーションに使用できます。これは、機能しているシステムの問題を検出するためにフィールドサービスで一般的に使用されます。

より良い設計でPCBを保護する方法

PCBをより適切に保護し、検査とテストに合格させるために、現在利用可能な最高の設計手法のいくつかを利用することを検討することをお勧めします。 Design for Manufacturing（DFM）、Design for Assembly（DFA）、Design for Test（DFT）、Design for Supply Chain（DFSC）はすべて、PCBが正しく製造されるようにするために使用される最良の設計手法の一部です。

基本的に、設計者は回路図面とシミュレーションの段階でこれらの手法を使用して、PCBが製造段階に送られる前にさまざまなパラメータと標準を満たしていることを確認します。 DFM、DFA、DFSC、およびDFTの詳細については、以下をご覧ください。

製造のための設計

DFMは、製造プロセスを念頭に置いてPCBトポロジを配置するプロセスです。この設計精神により、PCBレイアウトトポロジは、次のような製造および組み立てプロセス中に通常発生する問題を軽減することを目的としています。

• スライバーと島： PCB層上の浮遊銅片は、PCB設計で問題を引き起こす可能性があります。これは、設計にトレース間に小さな銅の島がある複数の領域が含まれている場合に発生する傾向があります。これらの部品が壊れて、ボードやアイランドの他の部分に干渉し、インピーダンスをトレースし、不正確さをトレースし、インピーダンスやその他の問題を引き起こす可能性があります。
• ソルダーブリッジ： トレースとピンが近すぎて設計にソルダーマスクが使用されていない場合、はんだがピン間にブリッジを作成し、他の問題とともに短絡や腐食を引き起こす可能性があります。
• 銅から端まで： 場合によっては、PCB上の銅がボードの端に近すぎて、電流が流れるエッチングプロセス中に短絡が発生することがあります。

DFMテストは、全体的なコストと開発時間を削減するために、プロジェクトのタイムラインの早い段階で実装する必要があります。上記のような問題を特定するソフトウェアプログラムはたくさんあります。

組み立てのための設計

PCBアセンブリでは、コンポーネントを回路基板にしっかりと取り付けることが不可欠です。残念ながら、設計を組み立てるのが難しい場合、そうすることは難しい場合があります。そのため、DFAが不可欠です。 DFAの目標は、アセンブラーが作業を迅速かつ効果的に完了できるようにPCBを設計する方法を決定することです。

DFAプロセスには、次の手順が含まれます。

• 材料の投入を最小限に抑えます。
• 簡単に入手できるコンポーネントを選択してください。
• コンポーネント間に十分なスペースを確保します。
• PCB設計の一般的な基準を適用します。
• コンポーネントのマーキングを正確かつ明確にします。

DFMと同様に、DFAテストは、プロジェクト設計プロセスの早い段階で実装して、製造コストと製品開発時間を最小限に抑える必要があります。 PCB設計がDFA規格に適合していることを確認するために、PCBテストソフトウェアプログラムを利用できます。

テスト用の設計

DFTは、テストをより徹底的かつ低コストにするのに役立つ設計の一種です。基本的に、DFTを念頭に置いて設計されたPCBは、障害の検出と特定を容易にするように設計されています。このようにすると、テストをすばやく正確に実行することが容易になり、テストに必要な時間が短縮されます。これを機能させるには、設計者は生産の各段階で使用するテスト方法の種類を正確に把握し、PCBを最適に機能するように設計する必要があります。

DFTは、PCB設計プロセスで多くの追加の設計とエンジニアリング作業を必要とする可能性があり、テスト中に節約された時間を簡単に補うことができます。ただし、費やした時間は、製造コストの全体的な削減で簡単に補うことができます。障害を見つけやすくすることで、障害が隠れているPCBが送信される可能性が低くなり、顧客の不満や潜在的なリコールのコストが削減されます。

サプライチェーンの設計

多くの設計者が考慮していないことの1つは、製品またはコンポーネントのライフサイクルです。多くの場合、特定のコンポーネントはPCBの製品ライフサイクル中に廃止され、費用効果の高い方法でそのコンポーネントを調達することがより困難になります。 DFSC技術を使用して新製品を設計するときは、コンポーネントのライフサイクルを考慮することが不可欠です。

ライフサイクルを常に把握することには、経験豊富な電子機器受託製造業者に相談して、設計プロセスの早い段階でPCBのコンポーネントの在庫状況と代替調達を決定することが含まれます。長期的には、このDFSC戦略は、PCB設計の長寿命を保証することにより、コストを節約するのに役立ちます。

PCBテスト用のミレニアム回路を選択

使用する方法に関係なく、PCBテストは設計プロセスの重要なステップであり、バグが生産に影響を与える前に防止することで、ビジネスの時間と費用を大幅に節約できます。ただし、PCBでテストを正常に実行するには、プロトタイプが毎回注文されることを保証する信頼できるサプライヤが必要です。 MillenniumCircuitsLimitedがお手伝いします。

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