Test z ruchomym probierze dla płytek drukowanych i zestawów PCB

Wprowadzenie

Obecnie zestawy PCB stanowią właściwie serce i duszę wszystkich rodzajów zaawansowanej elektroniki. Jednak w miarę jak płytki obwodów stają się coraz bardziej skomplikowane i gęsto upakowane elementami, producenci napotykają nowe wyzwania związane z kontrolą jakości produktu i jego wydajności. Właśnie tutaj pojawia się tester z ruchomym probierze. Jest to bardzo zaawansowany i elastyczny system testowy, który całkowicie zmienia sposób, w jaki badania PCB wykonywane jest testowanie. Najlepszą cechą jest to, że oferuje bardzo wysoki zakres pokrycia testowego bez konieczności stosowania specjalnych uchwytów testowych.

Gdy stosuje się latające sondy w Badania PCB prototypach, małych seriach produkcyjnych, a nawet w niektórych procesach produkcji na większą skalę. Wiele producentów polega na tej metodzie, ponieważ jest dokładna, szybka i łatwo nadąża za zmianami projektowymi.

Mimo to, podobnie jak w przypadku każdego wysokotechnologicznego sprzętu, konieczne jest regularne przeprowadzanie przeglądów i napraw, aby zapewnić jego bezawaryjną pracę.

W tym przewodniku omówimy, w jaki sposób testowanie latającymi sondami poprawia jakość produktów PCB, z czego składa się system latających sond, jak go prawidłowo utrzymywać oraz jak porównuje się on z innymi metodami testowania, takimi jak test wbudowany (ICT). Niezależnie od tego, czy rozważasz nowe stanowisko testowe, czy próbujesz zoptymalizować istniejące, ten przewodnik dostarczy Ci praktycznych wskazówek, które uczynią Twoje płytki obwodów drukowanych bardziej niezawodnymi.

Co to jest Test sondy latającej ?

Czym więc jest test latającymi sondami? Wyobraź sobie bardzo inteligentną, nieinwazyjną metodę testowania zespołów elektronicznych, szczególnie płyt obwodów drukowanych (PCB).

Oto podstawowa idea: zamiast korzystać z dużych, kłopotliwych maszyn testujących obwody wewnątrz układu, które wymagają specjalnego uchwytu typu „łóżko igieł", testerskie urządzenia z latającymi sondami wykorzystują precyzyjne robotyczne igły poruszające się samodzielnie. Przesuwają się po płytce, dotykając określonych punktów pomiarowych, aby wykonać pomiary elektryczne.

W zasadzie mamy tutaj kilka takich nadzwyczaj dokładnych sond. Każda z nich jest niezależnie sterowana, dzięki czemu może docierać do różnych miejsc na płytce drukowanej (PCB) zgodnie z danymi projektowymi płytki i wymaganiami testowymi. Ta metodyka testowania czyni ją idealną dla nowych prototypów, małych serii produkcyjnych lub każdej płytki, która często się zmienia. Największą zaletą jest to, że nie trzeba budować drogiego, dedykowanego uchwytu testowego za każdym razem.

Najważniejsze funkcje:

• Latające sondy poruszają się i dotykają konkretnych punktów testowych lub przelotek na płytce PCB, by uzyskać kontakt elektryczny.
• Wykonują różne rodzaje kontroli – poszukują przerw i zwarcia, mierzą, czy komponenty mają odpowiednią wartość, sprawdzają ich poprawną orientację oraz przeprowadzają nawet zaawansowane testy funkcjonalne.
• Najfajniejsze jest to, że można go używać praktycznie na każdym etapie – na pustej płytce, częściowo zalutowanej lub całkowicie zamontowanej PCB.
• Wszystkie dane testowe są automatycznie rejestrowane, co jest bardzo pomocne przy контроле jakości i spełnianiu norm branżowych.

Dlaczego warto stosować testowanie lotniczymi sondami?

• Szybka konfiguracja dla nowych projektów. Wystarczy przesłać pliki projektowe i listę materiałów – to wszystko.
• Nie ma potrzeby tworzenia specjalnych uchytów testowych. Oszczędzasz czas i koszty związane z produkcją dedykowanego uchwytu pomiarowego.
• Dotrze do wąskich miejsc. Sondy mogą dotrzeć niemal wszędzie na płytce, zapewniając wysoki poziom pokrycia testowego, nawet w obszarach trudno dostępnych dla tradycyjnych testerów.

Jak działają testery lotniczymi sondami

Jak więc tester z ruchomym probierkiem przeprowadza test? Chodzi o starannie skoreografowany taniec ruchów i pomiarów. Oto typowy proces:

• Po pierwsze, zaimportuj program testowy – oznacza to załadowanie najnowszych plików CAD, list komponentów oraz danych układu obwodu do systemu.
• Następnie system automatycznie wylicza najlepsze trasy dla probówek, aby dotarły one do określonych miejsc na płytce PCB – mówimy tu o padach, przelotkach i dedykowanych punktach testowych.
• Dalej każda probówka nawiązuje delikatny, lecz precyzyjny kontakt z przypisanym jej punktem pomiarowym. Sprawdzane są takie parametry jak ciągłość, rezystancja, pojemność i napięcie – wszystkie potrzebne pomiary elektryczne.
• Ale nie chodzi tylko o statyczne pomiary. Te testery potrafią również przeprowadzać testy funkcjonalne – mogą wprowadzać sygnały, sprawdzać reakcję płytki oraz uruchamiać sekwencje włączenia zasilania, podobnie jak ma to miejsce przy użyciu dedykowanego sprzętu do testów funkcjonalnych.
• Wreszcie, zbieranie danych testowych — system automatycznie gromadzi i przechowuje wszystkie dane testowe dla każdej płytki. To znacznie ułatwia wykrywanie problemów i weryfikację, czy wszystko spełnia standardy jakości.

Składniki systemu testowego Flying Probe

Typy testów ruchomym probierze i metody testowania

Systemy testowe z ruchomym probierze są powszechnie stosowane — mogą wykonywać różne rodzaje kontroli w zależności od potrzeb płytki i etapu procesu produkcji.

Do najczęstszych typów procedur testowych z ruchomym probierze należą:

• Test otwartego/zwarcia: To podstawowy test — wykrywa przerwane obwody lub przypadkowe zwarcia.
• Test w obwodzie (ICT): Ruchome probierze mogą wykonywać wiele tych samych sprawdzeń co tradycyjny system ICT, ale z dużo większą elastycznością, ponieważ nie wymaga on stałego uchwytu.
• Test funkcjonalny: Może faktycznie symulować sposób działania urządzenia, wysyłając sygnały do różnych części płytki, aby sprawdzić, czy działa poprawnie.
• Test skanowania brzegowego: Działa w połączeniu z JTAG, umożliwiając bardziej zaawansowane testowanie, szczególnie na złożonych płytach cyfrowych.
• Test izolacji wysokim napięciem: Zastosowanie wysokiego napięcia pozwala wykryć drobne, trudne do znalezienia zwarcia lub przecieki prądu.
• Test orientacji i wartości komponentów: Weryfikuje, czy elementy takie jak rezystory i kondensatory są odpowiedniego typu, wartości oraz czy zostały prawidłowo zamontowane pod względem orientacji.
• Test włączenia zasilania: Uruchamia płytkę, aby sprawdzić jej zachowanie w warunkach rzeczywistego działania.

Chociaż testowanie sondą latającą jest bardzo elastyczne, wybór odpowiedniej metody testowania zależy od produktu docelowego, wielkości produkcji, konkretnych wymagań testowych oraz ogólnego procesu produkcyjnego.

Składniki systemu testowego Flying Probe

Przejdźmy krok po kroku przez główne komponenty urządzenia testowego flying probe i szczegółowo wyjaśnijmy ich role:

• Sondy: To superprecyzyjne, trwałe igły, które faktycznie dotykają płytki. Mają sprężyste lub elastyczne końcówki, aby zapewnić spójny kontakt i nie zadrapać płytki PCB.
• Mechanizm napędu sond To maszynérie — precyzyjne aktuatory — które napędzają sondy. Mogą poruszać każdą sondą niezależnie w przestrzeni 3D, dzięki czemu mogą dotrzeć do punktów testowych nawet na najbardziej zatłoczonych lub niedogodnie umieszczonych częściach płytki.
• System kontrolny: Jest to kombinacja oprogramowania i sprzętu, która kontroluje cały proces. Steruje sekwencją testów, wskazuje sondom, gdzie się przemieścić, zbiera wszystkie dane i oferuje ekran do interakcji.
• Uchwyt testowy (gdy wymagany) Zazwyczaj chodzi właśnie o to, by nie potrzebować uchwytu. Jednak dla płytek o nietypowym kształcie lub giętkich może się przydać prosty, regulowany uchwyt, który po prostu utrzyma wszystko idealnie wyrównane.
• Podsystem pomiarowy To jest cała wewnętrzna elektronika, która wykonuje rzeczywiste badania elektryczne, jak wbudowane zasilanie, multimetry i teleskopy. Wszystko jest niezawodnie połączone z programem testowym.

Zastosowanie badań sond lotniczych

Więc gdzie można znaleźć latające systemy badawcze sond są szeroko stosowane w całym miejscu! Ich elastyczność, świetne zasięgi i szybkie ustawienie sprawiają, że są bardzo popularne w wielu dziedzinach.

• Prototypy i NPI: Są idealne na to. Można testować nowy projekt niemal natychmiast i łatwo nadążyć za tymi zmianami.
• Produkcja w niskim i średnim zakresie: Jeśli nie produkujesz milionów sztuk, inwestowanie w niestandardowe urządzenia do testowania często się nie opłaca. Latające sondy zapewniają świetne pokrycie testów bez ogromnych kosztów wstępnych.
• HDI i płyty złożone: Mogą dostać się do małych podkładek do badań i składników o bardzo cienkiej wymocy, których tradycyjne urządzenia "z łóżkiem z gwoździami" po prostu nie mogą dotknąć bez kosztu fortuny.
• Naprawa/przetworzenie/analiza terenowa: Niezależnie od tego, czy jest to uszkodzona płyta z linii produkcyjnej, czy jednostka zwrócona z użytkowania, testery latających sond są idealnym narzędziem diagnostycznym. Uzyskujesz natychmiastowe, dokładne testy bez konieczności stosowania specjalnych uchwytów.
• Sektory regulowane: Sektory takie jak medyczny, lotniczy i motoryzacyjny cenią je, ponieważ zapewniają szczegółowe dane i śledzenie, które wymagają standardy jakości.

Zasadniczo wraz ze wzrostem inteligencji produktów i skracaniem cykli życia, zastosowanie tego rodzaju elastycznego testowania stale rośnie. Dlatego zastosowania testowania latającymi sondami nadal się poszerzają.

Zalety testowania latającymi sondami

Dlaczego zalety testowania latającymi sondami są wyraźne, szczególnie w nowoczesnej produkcji elektroniki i zapewnieniu jakości PCB:

• Brak potrzeby niestandardowych uchwytów testowych: To największa zaleta. Pomijasz drogie, specjalnie wykonane uchwyty typu "łóżko igieł". Oznacza to znaczne oszczędności na początku, możliwość szybszego rozpoczęcia testowania oraz swobodną modyfikację projektu płytki bez żadnych problemów.
• Wysoka zakres badań:Systemy badawcze sond latających są szeroko stosowane niewielkie, gęste obszary na tablicy - pomyślmy o małych przewodnikach lub ściśle złożonych komponentach - do których nie są dostępne tradycyjne testery.
• Dostosowanie do prototypów i małych partii: To rozwiązanie dla nowych produktów i małych partii, gdzie projekty wciąż się zmieniają i trzeba szybko dotrzeć na rynek.
• Kontakt z konkretnymi punktami badawczymi: Sondu można przenieść do dowolnego punktu na tablicy, co pozwala na dokładną kontrolę elektryczną od jednego końca do drugiego.
• Skrócony czas realizacji: Ponieważ nie ma żadnego urządzenia do zbudowania i czekania, możesz wdrożyć swój program testowy niemal natychmiast.
• Efektywne badania: Oprogramowanie wykorzystuje inteligentne wskazywanie ścieżek, aby przenieść sondy w możliwie najszybszy sposób, przyspieszając cały proces bez utraty dokładności.
• Dokładne pomiary badań: Bezpośredni kontakt z zarządem oznacza, że otrzymasz czysty sygnał i naprawdę wiarygodne dane.
• - Niezła na zebraniach. Sonduje mają delikatny dotyk, który zapobiega uszkodzeniu i nie pozostawia zbyt wielu śladów, nawet na delikatnych elementach.
• Elastyczne metody badawcze: Jeden system może często uruchamiać mieszankę różnych testów, takich jak skan funkcjonalny, obwodowy i graniczny, co pozwala uniknąć potrzeby wielu dedykowanych maszyn.
• Wsparcie dla specjalnych typów PCB: Świetnie współpracuje z zaawansowanymi płytami, takimi jak HDI, sztywne, elastyczne, lub inne niezwykłe kształty, które byłyby koszmarem dla standardowej oprawy.

W przypadku, gdy urządzenie jest wyposażone w urządzenie do badania, należy zastosować następujące rozwiązania:

Porównanie lotniczych testerów sond z maszynami do badań w obwodzie (ICT) i niestandardowymi urządzeniami do badań pomaga wyjaśnić, dlaczego systemy badawcze sondy stały się tak popularne.

Kiedy stosować testowanie Flying Probe

• Jeśli pracujesz nad testowaniem prototypów, wprowadzaniem nowych produktów lub płytkami, które często się zmieniają, testowanie Flying Probe to najlepszy wybór. Zostało stworzone dla elastyczności.
• Ale jeśli prowadzisz bardzo dużą produkcję seryjną, a wszystkie punkty pomiarowe są łatwo dostępne, test ICT może nadal być lepszym rozwiązaniem — jest po prostu szybszy przy testowaniu jednej płytki po drugiej.
• I szczerze mówiąc, wiele producentów nawet nie musi dokonywać wyboru — stosuje oba rozwiązania. W ten sposób uzyskują korzyści z obu metod: elastyczność Flying Probe i testu wbudowanego (ICT).

Najlepsze praktyki w zakresie testowania i konserwacji Flying Probe

Aby w pełni wykorzystać możliwości systemu Flying Probe i utrzymać wysoką jakość płytek, postępuj zgodnie z poniższymi praktycznymi wskazówkami:

Najlepsze praktyki w zakresie testowania Flying Probe

• Regularna konserwacja i kalibracja: Nie czekaj, aż coś się zepsuje. Regularnie czyść, kalibruj i sprawdzaj sondy oraz sam system.
• Optymalizacja tras sond: Wykorzystaj oprogramowanie do optymalizacji tras przemieszczania się sond. Krótsze trasy oznaczają szybsze czasy testowania.
• Weryfikacja kontaktu sond: Śledź opór kontaktowy. Jeśli sonda jest zużyta, nie zapewni dobrego kontaktu, a Twoje pomiary będą niedokładne.
• Dokumentowanie zmian w testach: Zawsze, gdy zaktualizujesz program testowy lub naprawisz maszynę, udokumentuj to. Dobre rejestracje oszczędzą kłopotów w przyszłości.
• Kontrola warunków środowiskowych: Utrzymuj czystość w pomieszczeniu i stabilną temperaturę/wilgotność. To zapobiega niestabilnemu działaniu maszyny i dryfowi pomiarów.
• Szkolenie operatorów: Upewnij się, że wszyscy użytkownicy systemu wiedzą, jak bezpiecznie z niego korzystać, prawidłowo przeprowadzać testy oraz radzić sobie z podstawowymi problemami, aby zminimalizować przestoje.
• Płyta wzorcowa/płyta referencyjna: Zawsze trzymaj pod ręką sprawdzoną, dobrze działającą płytę, aby móc zweryfikować, czy tester nadal dokonuje dokładnych pomiarów. To szybki sposób na wykrycie zużycia sond lub problemów z ich ustawieniem.
• Przeglądaj dane testowe: Nie zbieraj tylko wyników testów — analizuj je. Szukaj wzorców uszkodzeń lub powolnych zmian w pomiarach, które mogą wskazywać na przyszłe problemy.
• Projektuj z myślą o testowaniu: Projektując płytkę PCB, upewnij się, że zawiera ona łatwo dostępne punkty pomiarowe. Upraszcza to pracę wszystkim i ułatwia każdą metodę testowania.

Podsumowanie

Podsumowując, testerskie głowice latające stały się naprawdę standardowym rozwiązaniem dla współczesnych producentów elektroniki. Są po prostu bardzo elastyczne i dokładne.

Niezależnie od tego, czy tworzysz pierwszy prototyp, czy przechodzisz na pełną produkcję, ich największe atuty – brak potrzeby stosowania specjalnych uchwytów, łatwe aktualizacje i szeroki zakres testowania – pozwalają na efektywne testowanie, nawet gdy projekt płytek się zmienia.

Aby w pełni wykorzystać inwestycję w systemy testujące flying probe, wystarczy pamiętać o podstawach: regularna konserwacja i kalibracja, wykorzystywanie danych testowych do identyfikowania trendów i doskonalenia procesu oraz korzystanie z profesjonalnej pomocy przy naprawach, gdy jest to potrzebne.

Podsumowując: w porównaniu ze starą metodą wymagającą drogich oprzyrządowań i długiego czasu przygotowania, testowanie flying probe to wyraźna przewaga – szczególnie dla prototypów, małych partii oraz dzisiejszych złożonych płytek o dużej gęstości montażu.

Często Zadawane Pytania (FAQ)

Pytanie: W jaki sposób testowanie flying probe zapewnia kompletny zakres testów dla nowoczesnych płytek PCB?

A: Zasadnico, ponieważ sondy mogą przemieszczać się do każdego dostępnego miejsca — w tym małych via i mikropadek — mogą dotrzeć niemal do każdego punktu testowego na płytce. Jest to bardzo przydatne w przypadku gęstych konstrukcji HDI, gdzie tradycyjne wyposażenie testowe po prostu nie może dotrzeć wszędzie, gdzie jest to potrzebne.

P: Czy testerskie systemy z ruchomymi sondami są efektywne w produkcji wysokoseryjnej?

A: Faktem jest, że testowanie ruchomymi sondami jest zazwyczaj wolniejsze dla jednej płytki niż ICT. Można jednak uruchamiać wiele systemów równolegle, aby zwiększyć wydajność. W przypadku naprawdę dużych partii z ustabilizowanym projektem wiele firm nadal preferuje ICT — jednak często najpierw wykorzystują ruchome sondy do prototypowania i wczesnej walidacji.

P: Jaka regularna konserwacja jest niezbędna dla systemów testujących sondami?

A: Podstawy: regularne czyszczenie i sprawdzanie sond, utrzymywanie kalibracji systemu pomiarowego, aktualizacja oprogramowania oraz nie pomijanie zaplanowanych przeglądów mechanicznych. Solidny harmonogram konserwacji jest kluczem do bezawaryjnej pracy całego systemu.

Pytanie: Jakie są najlepsze praktyki testowania płytek PCB metodą flying probe?

Odpowiedź: Niewątpliwie. Zawsze trzymaj pod ręką „płytkę wzorcową” w celu weryfikacji dokładności, dostrojaj programy testowe pod kątem efektywności, obserwuj zużycie sond, rejestruj każdy naprawiony element i kalibrację, dobrze szkól operatorów oraz regularnie wykonuj kontrole systemu i środowiska.