Piirilevyn ja PCB-koostojen lentävä koekärki -testaus

Johdanto

Nykyään PCB-koostot ovat käytännössä kaikenlaisen edistyneen elektroniikan sydän ja sielu. Mutta kun piirilevyt muuttuvat monimutkaisemmiksi ja tiheästi komponenteilla varustetuiksi, valmistajat kohtaavat uusia haasteita tuotteen laadun ja suorituskyvyn tarkistuksessa. Tässä tilanteessa lentävän koekärjen testilaite astuu kuvaan. Se on erittäin edistyksellinen ja joustava testausjärjestelmä, joka muuttaa perusteellisesti sitä, miten pCB-testaus tehdään. Miten hienointa? Se tarjoaa erittäin korkean testikattavuuden ilman mitään räätälöityjä testityökaluja.

Kun käytetään lentäviä koettimia PCB-testaus prototyypeissä, sekä pienissä tuotantosarjoissa että jopa joissain laajemmissa valmistusmäärissä. Monet valmistajat luottavat siihen, koska se on tarkkaa, nopeaa ja pystyy helposti pysymään mukana suunnittelumuutoksissa.

Siitä huolimatta, aivan kuten muidenkin teknisten laitteiden kanssa, sinun täytyy pitää huolta kunnossapidosta ja korjauksista, jotta laite toimisi moitteettomasti.

Tässä oppaassa käydään läpi, miten PCB:n lentävien koettimien testaus parantaa tuotteen laatua, mistä lentävien koettimien järjestelmä koostuu, kuinka sitä huolletaan oikein, ja miten se suoriutuu verrattuna muihin testausmenetelmiin, kuten piirilevyn sisäiseen testaukseen (ICT). Olitpa sitten harkitsemassa uutta testausjärjestelmää tai yrittämässä optimoida jo olemassa olevaa ratkaisuasi, tämä opas tarjoaa käytännön vinkkejä piirisarjan luotettavuuden parantamiseksi.

Mikä on Flying Probe -testi ?

Mitä siis on lentävien koettimien testaus? Ajattele sitä erittäin älykkäänä, ei-invasiivisena testausmenetelmänä elektronisille kokoonpanoille, erityisesti painetulle piirilevylle (PCB).

Tässä perusajatus: sen sijaan, että käyttäisi suuria, kömpelöitä piirilevyn testauskoneita, jotka vaativat räätälöidyn "naulakäry"-tyyppisen kiinnikkeen, lentävät neulat käyttävät näitä hienoja robottineuloja, jotka liikkuvat itsestään. Ne kuihtavat levyn yli ja koskettavat tiettyjä testimittauskohtia ottaakseen sähköisiä mittauksia.

Periaatteessa sinulla on useita erittäin tarkkoja neuloja. Niitä ohjataan itsenäisesti, joten kukin niistä voi siirtyä eri kohtiin piirilevyä sen mukaan, mitä pcb-suunnittelutiedot ja testattavat kohdat vaativat. Tämä testausmenetelmä tekee menetelmästä täydellisen uusille prototyypeille, pienille tuotantosarjoille tai millä tahansa levylle, jota päivitetään usein. Suurin etu? Sinun ei tarvitse rakentaa kustannuksellista, erityistä testikiinnikettä joka kerta uudelleen.

Esimerkki ominaisuuksista:

• Lentävät neulat liikkuvat ympäriinsä ja koskettavat tiettyjä testimittauskohtia tai viaseliöitä piirilevyllä luodakseen sähköisen yhteyden.
• He suorittavat kaikenlaisia tarkistuksia – etsivät avoimia ja oikosulkuja, mittaavat komponenttien arvoja, tarkistavat niiden asennon oikeellisuuden ja jopa suorittavat edistyneempiä toiminnallisia testejä.
• Paras kohdassa on, että voit käyttää sitä melkein missä tahansa vaiheessa – tyhjällä piirilevyllä, osittain täytetyllä tai täysin koottuna PCB:llä.
• Kaikki testidata tallentuu automaattisesti, mikä on erittäin hyödyllistä laadunvalvonnassa ja teollisuusstandardeihin noudattamisessa.

Miksi käyttää Flying Probe -testausta?

• Nopea asennus uusille suunnoksille. Lataat vain suunnitustiedostot ja tarvikeluettelon – se riittää.
• Ei tarvetta räätälöidyille testityökaluille. Tämä tarkoittaa, että voit ohittaa koko odotusajan ja kustannukset erillisen testityökalun hankinnasta.
• Se pääsee tiiviisiin paikkoihin. Koepäät pääsevät lähes mihin tahansa levylle, tarjoten korkean testikattavuuden, myös perinteisten testaajien vaikeasti saavutettavilla alueilla.

Miten Flying Probe -testeri toimii

No miten lentävä koekärki oikein suorittaa testin? Kaikki perustuu huolellisesti koreografioituun liikkeiden ja mittausten tanssiin. Tässä on tyypillinen prosessi:

• Ensinnäkin tuodaan testiohjelma – tämä tarkoittaa uusimpien CAD-tiedostojen, komponenttilistojen ja piirilevyn kytkentäkaavion tietojen lataamista järjestelmään.
• Sitten järjestelmä selvittää automaattisesti parhaat reitit testikoekärkien liikkumiseksi automaattisesti ohjattua reititystä käyttäen tiettyihin kohtiin piirilevyllä – eli padit, viat ja omistetut testimittauspisteet.
• Seuraavaksi kukin koekärki koskettaa kepeästi mutta tarkasti määrättyyn testimittauspisteeseen. Ne tarkistavat asioita kuten jatkuvuus, resistanssi, kapasitanssi ja jännite saadakseen sähköisen yhteyden – kaikki tarvittavat mittaukset.
• Mutta kyse ei ole vain staattisista mittauksista. Nämä testilaitteet voivat myös suorittaa toiminnallisia testejä – ne voivat syöttää signaaleja, tarkistaa kuinka levy reagoi, ja jopa suorittaa virran kytkemiseen liittyviä sarjoja, samalla tavoin kuin erillisiä toiminnallisia testilaitteita käytettäessä.
• Lopuksi testitietojen keruu - järjestelmä kerää ja tallentaa automaattisesti kaikki testitiedot jokaisesta laudasta. Näin on helppo jäljittää ongelmat ja varmistaa, että kaikki on laatustandardeja.

Lentoalusten testausjärjestelmän komponentit

Lentävän koepisteen testityypit ja testausmenetelmät

Lentävän koepisteen testijärjestelmiä käytetään laajalti – ne voivat suorittaa erilaisia tarkistuksia riippuen siitä, mitä piirilevy vaatii ja missä tuotantoprosessin vaiheessa se on.

Yleisiä lentävän koepisteen testiohjelmia ovat:

• Avoin/lyhyt -testi: Tämä on perustesti – se löytää katkenneet piirit tai tahattomat oikosulut.
• Piirikorttitesti (ICT): Lentävät koepisteet voivat tehdä monia samoja tarkistuksia kuin perinteinen ICT-järjestelmä, mutta huomattavasti suuremmalla joustavuudella, koska kiinteää kiinnityslaitetta ei tarvita.
• Toimintatestaus: Se voi itse asiassa simuloida, miten laite toimii, lähettämällä signaaleja eri osiin kytkentälevylle tarkistaakseen, suorittaaako se tehtävänsä oikein.
• Reunatarkistus: Se toimii JTAG:n kanssa mahdollistaakseen edistyneempiä testejä, erityisesti monimutkaisilla digitaalisilla piirilevyillä.
• Korkeajännitteen eristystesti: Se kohdistaa korkean jännitteen tunnistamaan pieniä, vaikeasti havaittavia oikosulkuja tai vuotovirtoja.
• Komponenttien asennon ja arvon testaus: Se varmistaa, että osat, kuten vastukset ja kondensaattorit, ovat oikeaa tyyppiä, arvoa ja asennettu oikeaan asentoon.
• Virtakytkentätesti: Tämä käynnistää levyn, jotta voidaan tarkkailla sen käyttäytymistä todellisissa käyttöolosuhteissa.

Vaikka lentävämittaus on erittäin joustavaa, oikean testimenetelmän valinta perustuu kohdetuotteeseen, tuotantomäärään, erityisiin testivaatimuksiin ja yleiseen valmistusprosessiin.

Lentävän koekärjen testijärjestelmän komponentit

Käydään läpi lentävän koekärkijärjestelmän pääkomponentit ja selitetään niiden tehtäviä yksityiskohtaisesti:

• Sondeja: Nämä ovat erittäin tarkkoja, kestäviä neuloja, jotka todella koskettavat kytkentälevyä. Niillä on jousimaiset tai taipuisat kärjet, jotta kosketus olisi tasainen eikä se naarmuttaisi PCB:ta.
• Koekärjen ajojärjestelmä: Tämä on koneisto – tarkkuustoimilaitteet – jotka liikuttavat koekärkiä. Ne voivat liikuttaa jokaista koekärkeä itsenäisesti kolmiulotteisessa tilassa, joten ne pystyvät saavuttamaan testauspisteet myös tiheästi asennetuilla tai epäsuotuisasti sijoitetuilla osilla levyllä.
• Ohjausjärjestelmä: Testiohjausjärjestelmä:
• Testityökalu (tarvittaessa): Tarkoituksena on yleensä välttää työkalun käyttö. Mutta epäsäännöllisen muotoisille tai joustaville levylle saatetaan käyttää yksinkertaista, säädettävää pitimetä, jotta kaikki pysyy täysin tasattuna.
• Mittausalijärjestelmä: Tämä on kaikki sisäinen elektroniikka, joka suorittaa varsinaisen sähkötestauksen – kuten sisäänrakennetut virtalähteet, yleismittarit ja oskilloskoopit. Kaikki on saumattomasti yhdistetty testiohjelmaan.

Lentävän koepään testaussovellukset

Missä lentävän koepään testijärjestelmiä sitten oikein käytetään laajalti kaikkialla! Niiden joustavuus, erinomainen kattavuus ja nopea asennus tekevät niistä suosituun vaihtoehdon monilla aloilla.

• Prototyyppaus ja NPI: Ne sopivat täydellisesti tähän käyttötarkoitukseen. Voit testata uuden suunnitelman lähes välittömästi ja helposti pysyä mukana varhaisissa suunnittelumuutoksissa.
• Pienillä ja keskisillä tuotantomäärillä: Jos et valmista miljoonia yksiköitä, räätälöidyn testausvarusteen hankinta ei usein kannata. Lentävät koepäät tarjoavat erinomaisen testikattavuuden ilman suurta alkuperäistä kustannusta.
• HDI- ja monimutkaiset piirit: Ne pääsevät käsiksi pieniin testimattoihin ja erittäin tiheäpiikitisiin komponentteihin, joihin perinteinen "naulojen vuode" -varuste ei yksinkertaisesti pysty ilman kalliita kustannuksia.
• Korjaus/korjaustyö/kenttäanalyysi: Olipa kyseessä tuotantolinjalta tullut epäonnistunut kanta tai kentältä palautettu yksikkö, lentävät koekärjet ovat täydellinen diagnostiikkatyökalu. Saat tarkan testauksen välittömästi ilman mitään kiinnityslaitetta.
• Säänneltyjä aloja: Lääketieteeseen, avaruuteen ja autoihin liittyvät alat pitävät niistä, koska ne tarjoavat yksityiskohtaista tietoa ja jäljitettävyyttä, jota laatuvaatimukset edellyttävät.

Periaatteessa, kun tuotteet kehittyvät älykkäämmiksi ja elinkaaret nopeutuvat, tämän tyyppisen joustavan testauksen käyttö jatkaa kasvamistaan. Lentävien koekärkien testaussovellukset jatkavat laajentumistaan.

Lentävien koekärkien testauksen edut

Joten miksi lentävien koekärkien testauksen edut korostuvat erityisesti nykyaikaisessa elektroniikan valmistuksessa ja PCB:n laadunvarmistuksessa:

• Ei tarvetta räätälöidylle testikiinnikkeelle: Tämä on suuri etu. Voit ohittaa kalliin, räätälöidyn "naulojen sängyn". Tämä tarkoittaa, että säästät paljon rahaa alussa, voit aloittaa testauksen paljon nopeammin, ja voit muokata piirilevyn suunnittelua vaivatta.
• Laaja testikattavuus: Lentäviä koekärkiä käytetään laajalti niiden erittäin pienille ja tiheille alueille piirilevyllä—ajattele pieniä vias tai tiiviisti pakattuja komponentteja—joihin perinteiset testauslaitteet eivät yksinkertaisesti pääse käsiksi.
• Soveltuvuus prototyypeihin ja pieniin eriin: Se on ensisijainen ratkaisu uusille tuotteille ja pienille erille, joissa suunnitelmia muutetaan vielä ja jossa tarvitaan nopea markkinoille pääsy.
• Yhteys tiettyihin testimahdollisiin pisteisiin: Koekärjet voivat liikkua mihin tahansa testattavaan pisteeseen levyltä, mikä mahdollistaa erittäin perusteellisen sähköisen tarkistuksen alusta loppuun.
• Lyhyempi toimitusaika: Koska kiinnityslaitetta ei tarvitse valmistaa eikä odottaa, voit ottaa testiohjelmasi käyttöön lähes välittömästi.
• Tehokas testaus: Ohjelmisto käyttää älykästä reitinsuunnittelua siirtääkseen koekärjet mahdollisimman nopeasti, kiihdyttäen koko prosessia menettämättä tarkkuutta.
• Tarkat testimitat: Suora yhteys piirilevyn kanssa tarkoittaa, että saat puhtaat signaalit ja erittäin luotettavaa dataa.
• Pehmeä käsittely kokoonpanoille: Koepisteet koskettavat pehmeästi, mikä estää vauriot ja jättää vain vähän tai ei lainkaan jälkiä, edes herkillä komponenteilla.
• Joustavat testausmenetelmät: Yksi järjestelmä voi usein suorittaa erilaisten testien yhdistelmiä – kuten toiminnallisia, piirikorttitason ja reunaskannaus-testejä – mikä säästää tarpeelta hankkia useita erikoistuneita koneita.
• Tuki erikoispiirileville: Toimii erinomaisesti kehittyneiden piirilevyjen, kuten HDI-, jäykän-joustavan tai muiden epätavallisten muotojen kanssa, joita olisi kohtalokasta testata tavallisella kiinnikkeellä.

Lentävä koepiste verrattuna piirikorttitasotestiin (ICT) ja erikoisvalmisteisiin testikiinnikkeisiin

Lentävien koepisteiden vertaaminen piirikorttitasotestiin (ICT) ja räätälöityihin testikiinnikkeisiin auttaa selventämään, miksi koepistejärjestelmät ovat niin suosittuja.

Milloin käyttää lentävää koepäätettä

• Jos työskentelet prototyyppien testauksen, uusien tuotteiden esittelyn tai usein muuttuvien piirilevyjen parissa, flying probe -testaus on paras vaihtoehto. Se on suunniteltu joustavaksi.
• Mutta jos suoritat erittäin suurta tuotantomäärää, jossa kaikki testauspisteet ovat helposti saavutettavissa, ICT voi silti olla parempi vaihtoehto – se on vain nopeampi, kun testataan levyä toisensa jälkeen.
• Ja rehellisesti sanottuna monet valmistajat eivät edes valitse – he käyttävät molempia. Näin saat parhaat puolet molemmista: flying probe -testauksen joustavuuden ja piirisiltaisen testauksen tehokkuuden.

Käytännön ohjeet Flying Probe -testaukseen ja huoltoon

Saadaksesi parhaat käytännöt irti flying probe -järjestelmästäsi ja pitääksesi piirilevyjen laadun korkealla, tässä on joitakin käytännön vinkkejä noudatettavaksi:

Käytännön ohjeet Flying Probe -testaukseen

• Säännöllinen huolto ja kalibrointi: Älä odota, että jotain rikkoutuu. Puhdista, kalibroi ja tarkista säännöllisesti anturit ja itse järjestelmä.
• Optimoi antureiden liikeradat: Käytä ohjelmistoa antureiden liikeratojen optimoimiseen. Lyhyemmät matkat tarkoittavat nopeampia testiaikoja.
• Tarkista anturien kosketus: Seuraa kosketusvastusta. Jos anturi on kulunut, se ei saavuta hyvää kosketusta, ja mittaustulokset ovat virheellisiä.
• Dokumentoi testimuutokset: Dokumentoi aina, kun päivität testiohjelmaa tai korjaat konetta. Hyvät lokit säästävät myöhemmin vaivaa.
• Ympäristöolosuhteiden hallinta: Pidä alue puhtaana ja lämpötilan / ilmankosteuden vakiona. Tämä estää koneen herkkyyden kasvamisen ja mittaustulosten heilahtelun.
• Toimittajan koulutus: Varmista, että kaikki järjestelmän käyttäjät tietävät, miten sitä käytetään turvallisesti, kuinka testit asennetaan oikein ja miten perusongelmat ratkaistaan vähentääkseen käyttökatkoja.
• Kultainen levy / vertailulevy: Pidä aina käsillä tunnetusti toimiva levy varmistaaksesi, että testeri tekee edelleen tarkkoja mittauksia. Se on nopea tapa havaita kosketinpinnan kulumista tai kohdistusongelmia.
• Tarkastele testitietoja: Älä vain kerää testituloksia – analysoi niitä. Etsi vikamalleja tai hitaita mittausten muutoksia, jotka saattavat viitata tuleviin ongelmiin.
• Suunnittele testattavuutta varten: Kun suunnittelet piirilevyn asettelua, varmista, että mukavasti saatavilla olevia testimahdollisuuksia on mukana. Se helpottaa kaikkien työtehtävien ja jokaisen testimenetelmän toteuttamista.

Johtopäätös

Niinpä loppujen lopuksi lentävät neulat ovat todella tulleet nykyaikaisten elektroniikkateollisuuden valintaratkaisuksi. Ne ovat vain niin sopeutuvia ja tarkkoja.

Olitpa tekemässä ensimmäistä prototyyppiä tai siirtymässä täyteen tuotantoon, niiden suurimmat edut – räätälöityjen kiinnikkeiden puute, helppo päivitys ja kattava testikattavuus – mahdollistavat tehokkaan testauksen, vaikka piirilevyjen suunnittelut muuttuisivat jatkuvasti.

Lentävien koepäiden testijärjestelmien sijoituksen maksimoimiseksi muista perusasiat: pidä huolta kunnossapidosta ja kalibroinnista, käytä testitietojasi tunnistamaan kehityslinjoja ja parantaaksesi prosessiasi, ja hanki ammattilaista apua korjauksiin tarvittaessa.

Ydinajatus? Vanhoihin tapoihin verrattuna, jotka vaativat kalliita kiinnikkeitä ja pitkät asennusajat, lentävien koepäiden testaus on selvä voitto – erityisesti prototyppeihin, pieniin eriin ja nykyaikaisiin monimutkaisiin, tiheästi rakennettuihin piirilevyihin.

Usein kysyttyjä kysymyksiä

K: Miten lentävien koepäiden testaus varmistaa täydellisen testikattavuuden modernien PCB:ien osalta?

A: Periaatteessa, koska koepäät voivat liikkua mihin tahansa saavutettavissa olevaan kohtaan – myös pieniin vias- ja mikropadoihin – ne pystyvät saavuttamaan lähes kaikki testauspisteet levyltä. Tämä on erittäin hyödyllistä tiheissä HDI-rakenteissa, joissa perinteiset testijiggit eivät yksinkertaisesti pääse joka paikkaan.

K: Ovatko lentävät koepäät tehokkaita suuren tuotantosarjan kanssa?

A: On totta, että lentäväkoepäät -testaus on yleensä hitaampaa kohdalleen verrattuna ICT:hen. Mutta voit aina käyttää useita järjestelmiä rinnakkain lisätäksesi läpimenoa. Erittäin suurille volyymeille vakaiden rakenteiden kanssa monet yritykset suosivat edelleen ICT:tä – mutta käyttävät usein ensin lentäviä koepäitä prototyyppien ja varhaisen validoinnin vaiheessa.

K: Mitä säännöllistä huoltoa vaaditaan koepäätestausjärjestelmille?

A: Perusasiat: puhdista ja tarkista koepäät säännöllisesti, pidä mittausjärjestelmä kalibroituna, seuraa ohjelmistopäivityksiä ja älä jätä väliin ajoitetut mekaaniset tarkastukset. Kunnollinen huoltorutiini on avainasemassa sileän toiminnan ylläpitämisessä.

K: Mikä on paras käytäntö lennokkipohjaisten PCB-testien suorittamisessa?

V: Ehdottomasti. Pidä aina kädessä 'kultainen levy' tarkistamaan tarkkuus, hienosäädä testiohjelmia tehokkuuden parantamiseksi, tarkkaile sondien kulumista, kirjaa kaikki korjaukset ja kalibroinnit, kouluta käyttäjät kunnolla ja varmista, että suoritat säännöllisiä järjestelmän ja ympäristön tarkastuksia.