Flying Probe vs. ICT: Konečné srovnání pro testování desek plošných spojů

Úvod

V dnešní rychle se vyvíjející oblasti montáže a testování tištěných spojů (PCB) je zajištění vysoké kvality produktu a spolehlivosti klíčové pro výrobce desek plošných spojů i elektronické návrháře. Při hledání efektivních, škálovatelných a nákladově efektivních řešení pro testování se dvě přístupy vyjadřují jako nejvýraznější: testování v obvodu (ICT), běžně známé jako „testování ložem hrotů“, a testování létající sondou (FPT).
Obě metody jsou považovány za některé z nejlepších testovacích metod, ale volba mezi ICT a FPT zůstává stále probíhající debatou, která vyžaduje hlubší porozumění a diskuzi. Výběr vhodné testovací metody na základě různých rozsahů výroby, návrhu a požadavků na testování je rozhodující.
Tento průvodce je komplexním nástrojem pro orientaci, který vám pomůže porozumět těmto dvěma testovacím systémům. Obsahuje nejen příklady z reálného světa a praktické tipy, ale také odborné názory. Prostřednictvím tohoto průvodce získáte ucelený přehled o klíčových rozdílech mezi nimi – testování létající sondou vs. ICT, testování létající sondou vs. in-circuit testování – výhodách každé testovací sestavy a scénářích, ve kterých je každá testovací metoda nejlépe vhodná pro vaše potřeby testování desek plošných spojů.

Co je testování létající sondou Testování ?

Testování létající sondou je vysoce flexibilní, beznástrojové řešení testování vhodné pro prototypování desek plošných spojů, malé až střední objemy výroby a testování při uvádění nových výrobků (NPI). Eliminuje potřebu vyhrazených přípravků pro umístění kontaktů a místo toho využívá pohyblivé testovací sondy (až osm nebo více), které jsou řízeny pokročilou robotikou a testovacím softwarem.
Klíčovou výhodou této zkušební metody je její konstrukce, která kombinuje rychlost a přizpůsobivost, umožňuje fyzický kontakt s konkrétními testovacími body (plošky, vías, součástky) na desce plošných spojů bez nutnosti použití nákladných a pracně vyráběných specializovaných přípravků. Tento zkušební systém je ideální pro aplikace vyžadující časté úpravy návrhu a zajišťuje snadnou aktualizaci při uvedení nových verzí.

Jak funguje test létající sondy?

1. Import dat CAD a vývodového seznamu: Zkušební inženýři načtou kompletní návrhová data desky plošných spojů (včetně vývodového seznamu DPS) do zařízení pro test létající sondou.
2. Vygenerování zkušebního programu: Zkušební software automaticky naplánuje dráhu pohybu sondy tak, aby se dotkla více testovacích bodů na desce plošných spojů.
3. Pohyblivé sondy v akci: Automatická létající sonda postupně přechází z jednoho testovacího bodu na druhý, aby provedla měření odporu, kapacity, přerušení obvodu a zkratů.
4. Hlášení pokrytí testů: Systém shromažďuje data v reálném čase z každé sítě nebo kontrolního bodu a okamžitě označuje potenciální chyby nebo výrobní vady.

Testování leteckou sondou může zahrnovat dynamické kontroly "test LED", kontroly orientace SMD součástek a (pokud je správně nakonfigurováno) dynamické Programování IC.

Co je testování ve smontovaném obvodu (ICT)?

Testování ve smontovaném obvodu (ICT), známé také jako testování na hřebenu nebo jednoduše ICT testování, je již dlouhou dobu průmyslovým standardem pro sériovou výrobu. Tato metoda využívá specializované testovací zařízení vybavené stovkami nebo dokonce tisíci páčivými pinůmi, z nichž každý je přesně zarovnaný s konkrétním testovacím bodem nebo uzlem na tištěném spojovém obvodu.
ICT testery (známé také jako in-circuit testery) mohou testovat všechny uzly na tištěném spojovém obvodu současně jediným stisknutím tlačítka, což umožňuje rychlou automatizovanou kontrolu celé desky za účelem detekce přerušených spojů, zkratů, digitálních chyb, cívkových mostů a dalších výrobních vad.

Jak funguje ICT?

• Návrh vlastního zkušebního přípravku: Každá nová tištěná deska plošných spojů vyžaduje vyhrazené zařízení s hroty pro kontaktování konkrétních testovacích bodů na desce.
• Umístění desky: Deska je jedinou operací přitlačena na tyto pohyblivé/pružné hroty.
• Současné testování: Zavedením signálů do zkušebního zařízení mohou systémy ICT provádět testy na přerušení, zkrat a hodnoty součástek ve všech obvodových sítích jedinou operací, čímž maximalizují efektivitu.
• Automatické vytváření zpráv: Zkušební software vygeneruje komplexní zprávy o výtěžku, míře vad a pokrytí testů pro každou sérii.

ICT vs. Test letící sondy: Hlavní rozdíly

Rychlost testování a propustnost

• ICT: Umožňuje současné testování každého testovacího bodu, což je velmi rychlé a ideální pro sériovou výrobu: stovky tištěných desek plošných spojů lze otestovat za hodinu.
• Flying Probe: Tato zkouška je sekvenční, protože pohyblivá sonda může kontaktovat najednou pouze jeden testovací bod; doba testovacího cyklu je proto relativně dlouhá, což ji činí vhodnější pro prototypování nebo výrobu malých až středních sérií.

Požadavky na přípravky

• ICT: Každý tištěný návrh desky plošných spojů vyžaduje vyhrazenou, speciálně navrženou testovací platformu. Tyto testovací platformy jsou nákladné a mají dlouhou dodací dobu, zejména při častých úpravách.
• Flying Probe: Tato metoda nevyžaduje žádné speciální vybavení, pouze softwarové úpravy. Pohyblivou sondu lze snadno upravit a testovací program rychle aktualizovat, čímž se zkrátí doba ladění.

Průběžnost & řízení změn

• ICT: Její pružnost je nedostatečná. Jakákoli změna v návrhu (např. změna umístění testovacích bodů na desce plošných spojů) znamená, že testovací zařízení je třeba znovu vyrobit.
• Flying Probe: Tento přístup nabízí velkou pružnost a je ideální pro rychlé prototypování. Jakékoli změny v návrhu vyžadují pouze jednorázovou aktualizaci testovacího programu.

Pokrytí testu a přesnost

• ICT Test: Analýza více uzlů současně umožňuje komplexnější pokrytí testu. To je obzvláště užitečné pro detekci drobných problémů se spájkováním a provádění integračních funkčních testů.
• Létající sonda (Flying Probe Tester): Tato metoda je účinná pro detekci přerušení/zkratů a detekci na úrovni součástek, ale oproti ICT může mít určitá omezení u nepřístupných uzlů.

Riziko a údržba

• ICT Testery: Riziko opotřebení nebo nesprávného zarovnání kontaktovacích jehel, což může způsobit falešné výsledky nebo poškrábání desky.
• Testování létající sondou: Jemný kontakt sondy; minimální riziko poškození desky plošných spojů.

Výhody a nevýhody testování létající sondou a ICT

Podrobná srovnávací tabulka: ICT vs. létající sonda (pokračování)

Kdy použít který testovací systém: Praktický průvodce

Kdy použít testování létající sondou

• Vaše práce s testováním desky plošných spojů je prototyp, raná NPI nebo malá série.
• Rozložení se stále mění – potřebujete rychlou a flexibilní adaptaci.
• Potřebujete rychlé a ekonomické řešení testování, které eliminuje čekací dobu a náklady na testovací platformy.
• Analýza DFT nebo DFM je stále probíhající; potřebujete iterovat testovací body.
• Testovací body na deskách plošných spojů jsou rozmístěny v oblastech s vysokou hustotou a je obtížné k nim přistoupit.

Kdy použít ICT / In-Circuit Test

• Návrh vašeho obvodu je dokončen a postupně zvyšujete výrobu.
• Vysoká propustnost (synchronní testování) a nejkratší možná doba testování jedné desky jsou rozhodující.
• Rozpočet umožňuje počáteční investici do testovacího zařízení, která pak může přinést návratnost investice u rozsáhlejších aplikací.
• Vyžaduje se funkční testování, programování komponent a další kontrola v obvodu.
• Rozložení tištěných spojů by se nemělo v příštím výrobním cyklu výrazně změnit.

Kombinace testování sondou a testování v obvodu

Proč používat hybridní testování? Kombinace postupného testování létající sondou a testování v obvodu může splnit rozmanité požadavky na kontrolu montáže moderních výrobních linek tištěných spojů, od ověření návrhu až po sériovou výrobu:

• Létající sonda pomáhá při vývoji počátečních testovacích strategií, identifikaci problémů s testováním návrhu a podpoře inženýrských změnových objednávek (ECO).
• Jakmile jsou návrh a testovací body určeny, investujte do zařízení informačních a komunikačních technologií, které umožní efektivní testování a rychlou výrobu ve velkém objemu.

Často kladené otázky k ICT a testování létající sondou

Otázka: Která metoda testování je nejlepší pro validaci DFM/DFT?

A: Měření létající sondy nabízí bezkonkurenční výhody pro iteraci návrhu a návrhové úsilí zaměřené na výrobu. Nevyžadují instalaci hardwaru a umožňují rychlou reakci na změny návrhu.

Q: Jaký je hlavní rozdíl – létající sonda versus in-circuit test?

A: Technologie ICT používá kontaktní desku (bed of nails) k současnému testování všech uzlů tištěného spoje, což ji činí ideální pro vysokonákladové, nízkonákladové aplikace. Naopak testování pohyblivou sondou využívá sekvenční (pohyblivou sondu) metodu testování, vhodnou pro malosériovou výrobu a schopnou flexibilně zvládat více úprav desek plošných spojů.

Q: Může test létající sondy provést kompletní funkční testování?

A: I když je proveditelný pro jednoduché obvody, ICT (spolu se zařízeními pro funkční testování) se častěji používá k plnému ověření funkce obvodu.

Q: Jaké je riziko, pokud se spoléháme pouze na jeden testovací systém?

A: Spoléhání na jedinou metodu inspekce může vést k propuštění vad nebo k úzkým hrdlům při uvedení nového produktu a sériové výrobě. Kombinace dvou metod inspekce (nebo jejich doplnění automatizovanou optickou inspekcí či rentgenovou inspekcí) může splnit všechny požadavky na pokrytí inspekce.

Q: Jak rychlá je ICT ve srovnání s létající sondou?

A: Systémy ICT jsou obvykle schopny otestovat stovky tištěných spojů za hodinu. Naopak testování létající sondou může být schopno otestovat pouze několik desítek za hodinu, v závislosti na složitosti desky plošných spojů.

Závěr: Nejlepší testování pro vaše potřeby týkající se DPS

Volba mezi in-circuit testováním a testováním létající sondou závisí nakonec na požadavcích výroby, složitosti desky, rozpočtu a rychlosti uvedení na trh. Testování létající sondou exceluje v raných, rychlých a inovativních fázích vývoje produktu, umožňuje rychlé iterace návrhu a okamžitou zpětnou vazbu. In-circuit testování, díky specializovanému vybavení a schopnosti testovat současně, poskytuje komplexní, rychlé a nákladově efektivní pokrytí testů pro zralé, stabilní a velkosériové montážní linky.