Testování létající sondou pro desky plošných spojů a sestavy DPS

Úvod

Dnes jsou sestavy DPS v podstatě srdcem a duší všech druhů pokročilé elektroniky. Ale jak se desky plošných spojů stávají složitějšími a hustěji osazenými součástkami, výrobci čelí novým výzvám při kontrole kvality produktu a jeho výkonu. Právě zde přichází na řadu tester s létající sondou. Jedná se o velmi pokročilý a flexibilní testovací systém, který naprosto mění způsob, jakým zkoušky PCB je testování prováděno. Nejlepší na tom je, že poskytuje velmi vysoké pokrytí testů bez nutnosti speciálních testovacích přípravků.

Když se používají létající sondy v Zkoušky PCB prototypy, malé sériové výroby i některé větší výrobní série. Mnoho výrobců na něj spoléhá, protože je přesný, rychlý a dokáže snadno sledovat změny v návrhu.

Nicméně, stejně jako u jakéhokoli vysoce technického zařízení, musíte být stále o krok napřed, pokud jde o údržbu a opravy, abyste zajistili hladký chod.

V tomto průvodci rozebereme, jak testování létajícími sondami zlepšuje kvalitu výrobků u desek plošných spojů (PCB), z čeho se systém létajících sond skládá, jak jej správně udržovat a jak si stojí ve srovnání s jinými metodami testování, jako je in-circuit test (ICT). Ať už zvažujete nové testovací zařízení nebo se snažíte optimalizovat stávající, tento průvodce vám poskytne praktické tipy, jak zvýšit spolehlivost vašich desek plošných spojů.

Co je to Letící sonda Test ?

Co je tedy test létajícími sondami? Představte si to jako velmi chytrou, neinvazivní metodu testování elektronických sestav, zejména desek plošných spojů (PCBs).

Zde je základní myšlenka: místo použití těch velkých, rozmarných in-circuit testovacích strojů, které vyžadují vlastní přizpůsobené „lože hřebíků“, používají testery létajících sond tyto skvělé robotické jehly, které se pohybují samostatně. Přesouvají se po desce a dotýkají se konkrétních testovacích bodů, aby provedly elektrická měření.

V podstatě máte několik těchto extrémně přesných sond. Všechny jsou nezávisle řízené, takže se každá může dostat na jiná místa na desce plošných spojů (PCB) podle návrhových souborů a podle toho, co je třeba otestovat. Tato metodika testování je ideální pro nové prototypy, malé sériové výroby nebo jakoukoli desku, která se často aktualizuje. Největší výhoda? Nemusíte stavět drahý, specializovaný testovací přípravek pokaždé znovu.

Hlavní vlastnosti:

• Létající sondy se pohybují a dotýkají se konkrétních testovacích bodů nebo přechodových kontaktů (vias) na desce plošných spojů (PCB), aby vytvořily elektrický kontakt.
• Provádějí všechny druhy kontrol – hledají přerušené a zkratované spoje, měří, zda mají součástky správnou hodnotu, kontrolují jejich správnou orientaci a dokonce provádějí i pokročilejší funkční testy.
• Nejlepší na tom je, že ho můžete použít téměř v každé fázi – na holém desce, částečně osazené desce nebo úplně sestaveném tištěném spoji.
• Veškerá testovací data se automaticky zaznamenávají, což je velmi užitečné pro kontrolu kvality a splnění průmyslových norem.

Proč používat testování létajícími sondami?

• Rychlá příprava pro nové návrhy. Stačí nahrát své návrhové soubory a seznam součástek – a to je vše.
• Není potřeba žádné speciální testovací zařízení. Ušetříte tak čas i náklady spojené s výrobou vyhrazeného testovacího přípravku.
• Dokáže se dostat i do těsných míst. Sondy mohou dosáhnout téměř kamkoli na desce, což zajišťuje vysokou úroveň pokrytí testů, i v oblastech, které jsou pro tradiční testery obtížně přístupné.

Jak fungují testery s létajícími sondami

Tak jak vlastně testovací zařízení s pohyblivými sondami provádí test? Jde o pečlivě choreografovaný tanec pohybů a měření. Zde je typický postup:

• Nejprve se naimportuje testovací program – to znamená nahrání nejnovějších souborů CAD, seznamů součástek a dat o uspořádání obvodu do systému.
• Poté systém automaticky určí nejvhodnější dráhy pro testovací sondy, aby dosáhly konkrétních míst na desce plošných spojů – mluvíme o ploškách, propojovacích otvorech a vyhrazených testovacích bodech.
• Dále každá sonda přesně a jemně kontaktuje svůj přidělený testovací bod. Zkontrolují například spojitost, odpor, kapacitu a napětí, aby zajistily elektrický kontakt – cokoli, co je potřeba změřit.
• Ale nejedná se pouze o statická měření. Tyto testery dokážou také provádět funkční testování – mohou vstřikovat signály, sledovat reakci desky a dokonce spouštět sekvence zapnutí napájení, podobně jako u specializovaného funkčního testovacího zařízení.
• Nakonec sběr testovacích dat – systém automaticky shromažďuje a ukládá veškerá testovací data pro každou desku. To usnadňuje vyhledání případných problémů a ověření, že vše splňuje kvalitativní standardy.

Složky systému létajících sond

Typy testů létajících sond a způsoby testování

Systémy testování létajícími sondami jsou široce používány – mohou provádět různé typy kontrol v závislosti na potřebách vaší desky a na fázi výrobního procesu.

Běžné typy testovacích rutin létajících sond zahrnují:

• Test na přerušení/zkrat: Toto je základní test – odhaluje přerušené obvody nebo náhodné zkraty.
• In-circuit test (ICT): Létající sondy mohou provádět mnoho stejných kontrol jako tradiční ICT systém, ale s mnohem větší flexibilitou, protože nepotřebují pevné přidržovací zařízení.
• Funkční test: Může skutečně simulovat, jak zařízení pracuje, a odesílat signály do různých částí desky, aby zjistilo, zda správně funguje.
• Test hranic: Tato metoda spolupracuje s JTAG pro provádění pokročilejších testů, zejména na složitých digitálních deskách.
• Test izolace vysokým napětím: Použije se vysoké napětí k vyhledání malých, těžko nacházitelných zkratů nebo úniků proudu.
• Test orientace a hodnoty součástek: Ověřuje, že součástky jako rezistory a kondenzátory jsou správného typu, hodnoty a jsou umístěny ve správné orientaci.
• Test zapnutím napájení: Tímto způsobem se deska napájí, aby bylo možné sledovat její chování za reálných provozních podmínek.

I když je testování létajícím sondám velmi flexibilní, výběr vhodné testovací metody závisí na cílovém produktu, objemu výroby, konkrétních požadavcích na testování a celkovém výrobním procesu.

Komponenty zkušebního systému létající sondy

Projděme si hlavní komponenty zkušebního zařízení pro létající sondy a podrobně vysvětlíme jejich role:

• Sondy: To jsou superpřesné, odolné jehly, které se dotýkají vaší desky. Mají pružné nebo pružné špičky, aby se ujistil, že kontakt je konzistentní a neškrábe PCB.
• Mechanismus pohonu sondy: Toto je stroj - přesné hnací jednotky - které pohání sondy. Mohou pohybovat každou sondu nezávisle v 3D prostoru, takže mohou dosáhnout testovacích bodů i na nejlidnatějších nebo nejnehodnějších částech desky.
• Řídicí systém: Toto je kombinace softwaru a hardwaru, která vede celou show. Ovládá testovací sekvenci, říká sondám, kam se mají pohybovat, shromažďuje všechna data a dává vám obrazovku, se kterou můžete komunikovat.
• Zkušební zařízení (pokud je to nutné): Celý smysl je obvykle v tom, že nepotřebujete fixér. Ale pro podivně tvarované nebo pružné desky můžete použít jednoduchý, nastavitelný držák, jen abyste udrželi všechno perfektně zarovnané.
• Subsystém měření: To je veškerá interní elektronika, která provádí skutečné elektrické testování, jako jsou vestavěné napájecí zdroje, multimetry a dalekohled. Všechno je to bezproblémově propojeno s testovacím programem.

Aplikace zkoušek s létajícími sondami

Takže, kde vlastně najdete létající testovací systémy sond, které jsou široce používány všude! Jejich flexibilita, skvělé pokrytí a rychlá instalace z nich dělají v mnoha oblastech.

• Prototypování a NPI: Jsou pro to perfektní. Nový design můžete otestovat téměř okamžitě a snadno udržet krok se všemi těmito ranými změnami designu.
• Nízká až střední produkce: Pokud nevyrábíte miliony kusů, investování do vlastního testovacího zařízení se často nevyplácí. Létoucí sondy vám poskytují skvělé testovací pokrytí bez těch obrovských nákladů.
• HDI a komplexní desky: Mohou se dostat do malých testovacích podložek a super jemných komponent, které tradiční "ložisko s nehty" se prostě nedá dotknout bez toho, aby stálo jmění.
• Opravy/přepracování/analýza v terénu: Ať už jde o selhávající desku z výrobní linky nebo jednotku vrácenou z pole, létající sondy jsou ideální diagnostickým nástrojem. Dostanete přesné testy okamžitě, bez nutnosti žádné zařízení.
• Regulační odvětví: Sektory jako medicína, letectví a automobilový průmysl je milují, protože poskytují podrobná data a sledovatelnost, které vyžadují normy kvality.

V podstatě, jak se produkty stávají chytřejšími a životní cykly se zrychlují, používání tohoto druhu agilního testování stále roste.

Výhody testování létajících sond

Proč jsou tedy výhody testování létajícího sondy výrazné, zejména pro výrobu moderní elektroniky a zajištění kvality PCB:

• Nepotřebují se speciální zkušební zařízení: Tohle je ten velký. Vynecháš drahé, na zakázku vyrobené "lože s hřebíky". To znamená, že ušetříte spoustu peněz dopředu, můžete začít testovat mnohem rychleji a můžete bez problémů upravit design desky.
• Vysoká míra testování:Systémy testování létajícími sondami jsou široce používány pro jejich neuvěřitelně malé, husté plochy na desce - myslete na malé víry nebo těsně zapakované komponenty - které jsou pro tradiční testéry nemožné dosáhnout.
• Přizpůsobitelnost pro prototypy a malé šarže: Je to řešení pro nové produkty a malé šarže, kde se návrhy stále mění a musíte se rychle dostat na trh.
• Kontakt se specifickými zkušebními body: Sondu lze přesunout do libovolného testovatelného bodu na desce, což umožňuje opravdu důkladnou elektrickou kontrolu od jednoho konce k druhému.
• Zkrácená výrobní doba: Protože není třeba stavět a čekat, můžete testovací program nasazovat téměř okamžitě.
• Efektivní testování: Software využívá chytrý průvodce, aby sondy přesunul co nejrychleji, což urychluje celý proces bez ztráty přesnosti.
• Přesná měření zkoušky: Přímý kontakt s radou znamená, že dostanete čisté signály a opravdu důvěryhodné údaje.
• - Neobtížně se schází. Sondu mají měkký dotek, který zabraňuje poškození a zanechává téměř žádné stopy, dokonce i na jemných částech.
• Flexibilní zkušební metody: Jeden systém může často provádět kombinaci různých testů, jako je funkční, v obvodu a hraniční skenování, což vám ušetří potřebu více specializovaných strojů.
• Podpora speciálních typů PCB: Funguje skvěle s pokročilými deskami jako HDI, rigid-flex nebo jakýmkoliv neobvyklým tvarem, který by byl noční můrou pro standardní armaturu.

Létoucí sonda vs. zkouška v okruhu (ICT) a speciální zkušební zařízení

Srovnání létajících zkušebních sond s stroji pro zkušební obvody (ICT) a testovacími zařízeními na zakázku pomáhá objasnit, proč se zkušební systémy s sondami staly tak populární.

Kdy použít testování létající sondou

• Pokud pracujete s testováním prototypů, novými produktovými úvody nebo deskami, které se hodně mění, testování létající sondy je vaše nejlepší možnost. Je navržen pro flexibilitu.
• Pokud ale provozujete velmi velkou produkci, kde jsou všechny testovací body snadno dostupné, ICT mohou být stále způsobem, jak to udělat rychleji, když testujete desku za deskou.
• A upřímně, mnoho výrobců si ani nevybírá, používají obojí. Takto získáte to nejlepší z obou světů: flexibilitu letící sondy a v obvodu.

Nejlepší postupy pro zkoušení a údržbu létajících sond

Abyste mohli z systému létající sondy získat co nejvíce výhod a udržet si kvalitu desky na vysokém úrovni, následují některé praktické tipy:

Nejlepší postupy pro létání sond

• Pravidelná údržba a kalibrace: Nečekej, až se něco rozbije. Pravidelně čistěte, kalibrujte a kontrolujte sondy a systém.
• Optimalizovat dráhy sond: Použijte software k optimalizaci dráhy sond. Krátší cesty znamenají rychlejší testovací dobu.
• Ověřte kontakt sondy: Sledujte kontaktní odpor. Pokud je sonda opotřebovaná, nebude mít dobrý kontakt a vaše hodnoty budou špatné.
• Změny testu dokumentu: Kdykoliv aktualizujete testovací program nebo opravíte stroj, zdokumentujte to. Dobrá nahrávka ušetří bolesti hlavy později.
• Kontroly životního prostředí: Udržujte prostor čistý a teplotu/vlhkost stabilní. To zabrání tomu, aby se stroj stal vybíravým a aby vám při měření přivedl k driftům.
• Školení operátorů: Ujistěte se, že všichni, kteří systém ovládají, vědí, jak jej bezpečně používat, správně nastavit testy a zvládnout základní řešení problémů, aby se minimalizoval čas výpadku.
• Zlatá tabule/referenční tabule: Vždy si vezměte u sebe známou desku, abyste ověřili, že zkoušející stále měří přesně. Je to rychlý způsob, jak zjistit opotřebení sondy nebo problémy s jejich vyrovnáním.
• Údaje z přezkumu zkoušky: Neshromažďujte jen výsledky testů, analyzujte je. Hledejte vzorce selhání nebo pomalé změny měření, které by mohly naznačovat budoucí problém.
• Konstrukce pro zkoušení: Při rozložení PCB se ujistěte, že jsou k dispozici snadno přístupné zkušební body. To dělá práci každého a každou testovací metodu mnohem jednodušší.

Závěr

Takže na konci dne se létající zkušební sondy skutečně staly řešením pro výrobce moderní elektroniky. Jsou tak přizpůsobivé a přesné.

Ať už vytváříte první prototyp nebo přecházíte na plnou výrobu, jejich největší výhody – žádné speciální přípravky, snadné aktualizace a vysoké pokrytí testů – vám umožní efektivně testovat, i když se vaše návrhy desek stále mění.

Chcete-li maximalizovat návratnost investice do systémů létajících sond, pamatujte na základy: pravidelně provádějte údržbu a kalibraci, využívejte data z testů k identifikaci trendů a ke zlepšování procesu a v případě potřeby vyhledejte odbornou pomoc pro opravy.

Shrnutí? Ve srovnání se starými metodami, které vyžadovaly drahé přípravky a dlouhé časy nastavení, je testování létajícími sondami jasnou výhrou – zejména pro prototypy, malé série a dnešní složité, vysoce husté desky.

Často kladené otázky (FAQ)

Otázka: Jak testování létajícími sondami zajišťuje kompletní pokrytí testů pro moderní desky plošných spojů?

A: V podstatě, protože sondy mohou dosáhnout na jakékoli přístupné místo – včetně malých vodivých otvorů a mikro plošek – mohou otestovat téměř každý testovací bod na desce. To je velmi užitečné u hustých HDI návrhů, kde tradiční testovací zařízení prostě nemohou dosáhnout všude, kam je potřeba.

Q: Jsou testery s pohyblivými sondami efektivní pro vysoké objemy výroby?

A: Je pravda, že testování pohyblivými sondami je obecně pomalejší na jednu desku než ICT. Můžete však vždy spustit více systémů paralelně, abyste zvýšili propustnost. U opravdu velkých objemů s stabilními návrhy stále mnohé společnosti preferují ICT – ale často nejprve používají pohyblivé sondy pro prototypování a počáteční ověření.

Q: Jaká pravidelná údržba je pro systémy s testovacími sondami nezbytná?

A: Základy: pravidelně sondy čistěte a kontrolujte, udržujte kalibraci měřicího systému, sledujte aktualizace softwaru a nepřehlížejte plánované mechanické prohlídky. Důsledný program údržby je klíčový pro hladký chod celého systému.

Otázka: Jaké jsou nejlepší postupy pro testování PCB pomocí létajících sond?

A: Rozhodně. Vždy si vezměte k dispozici zlatou tabuli, abyste ověřili přesnost, jemně naladějte své testovací programy na efektivitu, sledujte opotřebení sondy, zaznamenávejte každou opravu a kalibraci, dobře školte své operátory a ujistěte se, že pravidelně provádíte