¿Qué son los accesorios de prueba?

Toda prueba de laboratorio debe garantizar la reproducción de condiciones estándar para obtener resultados consistentes y confiables. 

Los dispositivos de ensayo son aquellas herramientas que garantizan la estabilidad de la muestra analizada y, como veremos, se trata de una categoría de objetos muy amplia.

Accesorios para ensayos mecánicos y otros.

Incluso hablar de objetos resulta simplista en comparación con las pruebas de los dispositivos.

El concepto de bancos de pruebas es muy común en informática , donde describe un tipo particular de software y/o un conjunto de procedimientos diseñados para probar un sistema informático bajo condiciones de arranque bien definidas.

En las pruebas de productos y materiales, un dispositivo de prueba es un objeto físico que sujeta físicamente la muestra de prueba dentro del área de prueba.

Incluso entre los accesorios de pruebas mecánicas hay diferencias notables dependiendo de la construcción y el propósito del accesorio en sí.

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Accesorios de ensayos mecánicos, accesorios de flexión y accesorios climáticos.

Una gran parte de los dispositivos de prueba consiste en dispositivos de prueba mecánicos y dispositivos de prueba de flexión.

Estos son componentes esenciales para las máquinas de pruebas universales que analizamos en este artículo reciente. 

Se trata de dispositivos tipo abrazadera que sujetan las muestras durante las pruebas e incluyen fijaciones de flexión de 3 y 4 puntos , así como varios tipos de mordazas en forma de cuña, algunas de las cuales están diseñadas para soportar temperaturas muy elevadas y utilizarse en cámaras climáticas para determinadas pruebas climáticas.

Otro punto de contacto entre los dispositivos de prueba y las pruebas climáticas tiene que ver con la electrónica y, específicamente, de rodaje .

Un ejemplo concreto: accesorios de prueba en pruebas de rodaje

La prueba de envejecimiento acelerado es una fase del proceso de prueba de una placa electrónica. Consiste en cortocircuitar todos los componentes de la placa mediante estrés climático. La temperatura de la prueba debe controlarse cuidadosamente para evitar que sea demasiado alta y dañe los chips, pero lo suficientemente alta como para simular condiciones específicas.

Hemos cubierto esto en detalle en este artículo.

Para realizar mejor este tipo de pruebas, la placa electrónica debe colocarse sobre fijaciones especiales, es decir, soportes de prueba, capaces de soportar altas temperaturas y que sostengan la placa de forma correcta.

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La Cámara Ambiental FDM

Para realizar pruebas en condiciones climáticas extremas en placas electrónicas, se requiere una cámara climática. 

La cámara ambiental FDM tiene un rango de temperatura de -70 °C a +180 °C y puede equiparse con dispositivos de prueba de varios tamaños para realizar una amplia gama de pruebas climáticas en productos y materiales.

Gracias al innovador controlador stillFace, el uso de una cámara ambiental FDM es sencillo e intuitivo, garantizando además la fiabilidad de los resultados.

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Normas de referencia

• IPC-9252 — Requisitos para las pruebas eléctricas de placas de circuito impreso sin componentes. Norma para dispositivos de prueba de placas de circuito impreso sin componentes (lecho de clavos, sonda volante).
• IPC-7095 — Implementación del proceso de diseño y ensamblaje para BGA, incluye criterios de fijación para la prueba de componentes BGA.
• IPC-2221 — Norma genérica sobre el diseño de placas de circuito impreso, con referencias al diseño de almohadillas de prueba para su fijación.
• IEEE 1149.1 (JTAG/Boundary Scan): puerto de acceso de prueba estándar, complementario al dispositivo ICT.
• IEC 61340-5-1 — Electrostática – Protección de dispositivos electrónicos contra fenómenos electrostáticos, aplicable a accesorios ESD seguros.
• ISO 9001 — Sistema de calidad, incluida la gestión de instrumentos y dispositivos de ensayo.
• ASTM F2459 — Práctica estándar para la evaluación de dispositivos de prueba para ensayos de fiabilidad acelerada.

Fuentes autorizadas

• IPC – Asociación de Industrias Electrónicas Conectadas. Organización estadounidense que publica las normas IPC para pruebas de PCB y ensamblaje.
• IEEE – Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos. Norma IEEE 1149.1 JTAG/Boundary Scan.
• IEC – Comisión Electrotécnica Internacional. Norma IEC 61340 sobre control ESD aplicable a luminarias.
• SMTA – Asociación de Tecnología de Montaje Superficial. Recursos técnicos y mejores prácticas para la prueba de dispositivos de montaje.

Preguntas frecuentes sobre los dispositivos de prueba

¿Qué es un dispositivo de prueba y qué tipos existen?

Un de pruebas es un dispositivo personalizado que conecta mecánica y eléctricamente el Dispositivo Bajo Prueba (DUT) con el equipo de medición. Tipos principales: (1) Banco de agujas con sonda de resorte (paso de prueba 0,8-2,54 mm, corriente 0,5-3 A/pin, diámetro de punta 0,5-1,8 mm) para pruebas de PCB en circuito; (2) Compuerta de doble cara Banco de conectores de borde para pruebas de módulos con contactos de dedo; (4) Bancos de cámaras térmicas diseñados para operar en cámaras climáticas de -55/+150 °C con materiales Torlon, PEEK, Vespel; (5) Bancos de RF/microondas con guías de onda calibradas para DUT hasta 40 GHz; (6) Zócalo de prueba de envejecimiento para estrés de confiabilidad prolongado (ZIF, LGA, BGA). El diseño personalizado requiere de 4 a 12 semanas de desarrollo con validación metrológica.

¿Cómo se diseña un dispositivo de prueba para cámaras climáticas?

Los dispositivos para cámaras climáticas (típicamente de -55 a +150 °C) requieren: materiales térmicamente estables (PEEK Tg 143 °C, Torlon 4203 Tg 275 °C, Vespel SP-1 de servicio continuo 300 °C); sondas de oro duro chapadas en Au (resistencia de contacto < 20 mΩ, ciclos mecánicos > 10⁶); prensaestopas sellados herméticamente para evitar la entrada de humedad (clasificación IP65 típica); compensación diferencial de CTE entre el dispositivo y la PCB (Al CTE 23 ppm/K, G10 FR-4 14-17 ppm/K, invar 1,2 ppm/K) con flotaciones mecánicas que absorben la tensión; limitación de la masa térmica para reducir el tiempo de equilibrio (< 20 min para un dispositivo de 1 kg). Las conexiones eléctricas utilizan cables de PTFE (para servicio a -200/+260 °C) o de silicona (para servicio a -60/+180 °C) con un diámetro de 24-30 AWG para señales y de 18-22 AWG para fuentes de alimentación ≥ 1 A.

¿Qué tolerancias dimensionales son críticas en un accesorio?

Las tolerancias críticas incluyen: posicionamiento de la sonda ± 0,05 mm con respecto a la cuadrícula CAD; planitud de la superficie de contacto ≤ 0,025 mm en toda el área de fijación (evita el contacto diferencial); compresión uniforme de la sonda dentro de ± 10 % de la fuerza nominal (típica de 85-150 g para sondas estándar); registro del DUT en guías de centrado con una tolerancia de ± 0,1 mm. Verificación dimensional en una CMM (Máquina de Medición por Coordenadas) clase de precisión U₁ ≤ 1,5 + L/400 μm según ISO 10360-2. Para aplicaciones de RF/microondas, la tolerancia se reduce a ± 10 μm con el uso de bridas mecanizadas de precisión y control CTE en toda la cadena (fijación + DUT + sonda). El retrabajo posterior a la producción incluye lapeado final y pasadores de alineación en acero rectificado h6.

¿Cómo se califica un accesorio según la norma IPC-9252?

La calificación incluye: (1) prueba de continuidad con probador Kelvin de 4 hilos, R < 100 mΩ; (2) verificación de aislamiento entre sondas adyacentes R > 100 MΩ a 100 VCC según el método 2.5.17 de IPC-TM-650; (3) mapeo eléctrico con diafonía < -40 dB a 1 MHz para accesorios digitales, -60 dB a 100 MHz para analógicos; (4) verificación ESD para accesorios seguros ESD (resistencia superficial 10⁶-10⁹ Ω/□, tiempo de descarga < 2 s según IEC 61340-5-1); (5) prueba de vida útil del ciclo con 100 000 accionamientos mecánicos y verificación de degradación (degradación de contacto < 5%); (6) Calificación térmica para accesorios climáticos con ciclo de -55/+125 °C 500 ciclos (MIL-STD-883 Método 1010 Condición B). La documentación incluye PFMEA con una calificación de Severidad-Ocurrencia-Detección ≤ 100 para cada sonda crítica.