设计可靠性测试和风险降低策略的实施

2019年12月3日

手拿小印刷电路板

生活中充满了教训，其中一些很容易发现、学习并付诸行动，而另一些则需要一点学习曲线。然而，我最喜欢的人生经验是那些从多年的智慧中流传下来的。

我特别记得我祖父母教给我的一课，关于可靠性、降低风险和一般的物品护理。“如果你总是在没有需求之前一遍又一遍地买同样的东西，你永远不会拥有你想要的一切。”

只要你明白这个人生教训是多方面的，这个教训本身就相当直截了当。我从这一课中学到的第一点智慧是:照顾好我的物品，限制损坏的风险，即降低风险。第二个方面同样明显，它与所有事物的可靠性阶段有关。如果你小心并降低损坏的风险，一件物品的固有可靠性将发挥其最大潜力。同样的人生经验也适用于电子和PCB设计的世界，特别是因为可靠性是正确的PCB设计的基石。

为什么pcb需要设计可靠性测试?

作为一个基本规则，一个人应该在设计和建造PCB时考虑到可靠性。不管你的最终产品是什么，你的公司提供的服务是什么，或者你获得了多少新客户，只有回头客才能促进任何企业的长寿。留住客户的最好方法是通过优质的客户服务，当然还有产品或服务的可靠性。

当我们考虑世界的时候PCB设计中，有指导方针和标准必须遵循这一点才能实现最佳和准确的设计。即使这样，也必须进行测试和设计测试(模拟)，以确保产品按预期执行，并在指定的时间内可靠。这些测试对于评估PCB性能、可靠性和设计的准确性至关重要。正如我相信你知道的，没有PCB设计师想要的一件事是，在最后一分钟发现他们的产品失败或有故障。

正如前面所提到的，即使是设计正确和建造笨拙的pcb，也容易出现故障和故障。大多数电子设备走出原型阶段的问题，需要PCB设计师进一步排除故障。然而，正是那些在产品投入使用之前没有被注意到的问题，才是最令公司或企业苦恼的问题。这就需要对电子产品进行测试，而pcb的测试需求是指数级增长的，因为它们实际上用于每一种电子设备中。

测试什么来确保PCB的可靠性

PCB测试是PCB开发和设计过程中至关重要的一部分，这是工程师的常识。从设计之初开始并一直进行这些测试生产过程有助于降低成本，并在问题成为最终产品的重大问题之前解决问题。此外，在物理(PCB)板上有广泛的PCB测试方法。其中许多可以在小型程序集或原型上实现。

可靠性测试从原理图和硬件设计本身开始。它是根据元件的特性和它们在电路设计中的放置方式进行的。这些测试旨在更仔细地查看潜在的焊点问题、短路和功能问题。所有这些检查项都增加了PCB的可靠性，并改善了整体设计和功能，确保每个测试的PCB都能按预期运行。这些类型的测试还提供了PCB设计过程中的其他好处，如;

节省时间:可靠性类型测试节省时间，因为它可以更快地指出需要改进的领域。这反过来又使它使设计人员更容易快速有效地解决问题．总的来说，它提高了生产率，降低了风险，提高了可靠性，并降低了成本。

发现错误:所有PCB设计的目标都是高水平的功能、性能，以及在最终产品的生命周期中实现这些功能的能力。这就是为什么要尽快找到bug和错误，获得更高级别的可靠性，并降低未来可靠性问题的风险。

降低成本:由于及早发现错误、故障和可能的可靠性问题，它为公司节省了资金，并降低了未来可靠性问题的风险。

虽然并非所有类型的pcb都需要相同数量的严格测试，但它们通常都有相同的项目或区域进行测试。这些项目或领域如下:

纹理:特别是由于层压质量对PCB的寿命至关重要。此外，剥离层压板会导致PCB的最终功能出现问题。

镀铜:这些是铜质量的测试，即抗拉强度和伸长率。

可焊性:确保组件可以安全地附着在PCB上。该测试还关注表面的润湿性或接受液体焊料的能力。

井壁质量:测试确保孔壁不会开裂或分层。测试的重点是使PCB承受环境压力以确保可靠性。

电:测试PCB在最小泄漏情况下传导电信号的能力。

环境:测试PCB在潮湿环境下的抗吸水可靠性。

清洁:测试PCB抗环境因素(如湿度、腐蚀和其他环境条件)的能力。

PCB测试方法的种类

有许多PCB测试方法可以利用，但没有一个单一的测试可以检测到每个问题或坚持设计人员可能有的每个要求。因此，您应该仔细考虑这些测试方法，以确定其中哪一种能够满足您的特定需求。此外，在决定哪种方法最适合您的需求之前，应该考虑一些因素。它们包括测试方法的可靠性、要测试的问题以及要测试的产品类型。

测试方法概述和总结

在线测试(ICT)

它允许制造商测试单个组件以及测量它们的性能，而不管附加到它们上的其他部件。此外，它能够检测98%的故障，最适合模拟电路，因为它擅长测量电容，电阻和其他模拟测量。

无固定装置在线测试(FICT)/飞探针测试

FICT是一种不需要定制夹具就能运行的ICT，从而降低了测试的总体成本。相反，它使用一个简单的夹具来固定电路板，同时测试针四处移动，并使用软件控制程序测试电路板上的相关点，因此被称为飞探针测试。虽然这是一种高效且具有成本效益的测试方法，但它往往比标准ICT慢。

功能电路测试

功能电路测试(FCT)，顾名思义，是测试电路功能的测试。fct模拟由可能与被测设备(DUT)通信的任何潜在设备组成的操作环境，并模拟设备可能使用的最终电气环境。这些类型的测试可能有所不同，但它们都模拟有关PCB的操作环境。

边界扫描测试

边界扫描测试检查PCB的痕迹。它提供了一种在不可能到达电路的所有节点时测试集成电路的方法。它通常用于现场服务，以发现运行系统中的问题。

制造设计(DFM)测试

制造设计(DFM)是组装PCB拓扑结构的过程，重点是制造方法。这是一种专注于减轻在制造和组装过程中通常发生的问题的设计心态。通常，您应该在项目时间表的早期实现DFM测试，以减少总体开发时间和成本。

装配设计(DFA)测试

对于pcb来说，组装和设计本身一样重要。因此，测试装配设计(DFA)同样重要。无论使用的组件是什么，您都需要能够安全有效地组装它们以实现最终产品。此外，您应该在设计过程中尽早实现DFA测试，以最小化生产成本并缩短开发时间。

测试设计(DFT)

测试设计(DFT)，顾名思义，是指PCB的设计，使其更容易测试。所有pcb都需要一定程度的测试;因此，谨慎的设计应该以有效的方式适应这一点。在强调测试的情况下，通过测试来确保这是可能的，这是理所当然的，具有高度的重要性。

注:虽然DFT在实现过程中需要额外的设计和工程，但它可以减少故障和制造成本。

供应链设计(DSC)

DSC关注的是产品的生命周期。一般来说，它指的是在设计中使用更容易获取且具有成本效益的组件。这使得最终产品更容易制造和维修，如果需要的话。因此，测试DSC也是需要考虑的一个重要方面，它对可靠性有直接的影响。例如，如果您购买了一台新的OLED 4K电视，在使用6个月(12个月的保修期)后需要维修，但维修所需的部件比最初购买的费用更高;你懂的。

这种情况对于做保修工作的公司和消费者来说都是一场噩梦，如果这种情况发生在保修期之外。

蓝色PCB与电阻，微控制器和其他SMT组件的特写