Flying Probe vs ICT: Ostateczne porównanie metod testowania płytek PCB

Wprowadzenie

We współcześnie szybko rozwijającym się obszarze montażu i testowania płytek drukowanych (PCB) zapewnienie wysokiej jakości produktu oraz niezawodności ma kluczowe znaczenie dla producentów PCB i projektantów elektronicznych. W poszukiwaniu skutecznych, skalowalnych i opłacalnych rozwiązań testowych wyróżniają się dwie metody: testowanie w obwodzie (ICT), powszechnie znane jako test „łóżko igieł”, oraz test sondami latającymi (FPT).
Obie metody są uważane za jedne z najlepszych sposobów testowania, jednak wybór między ICT a FPT pozostaje przedmiotem trwającej debaty, wymagającej głębszego zrozumienia i dyskusji. Wybór odpowiedniej metody testowania w zależności od skali produkcji, projektu oraz wymagań testowych ma zasadnicze znaczenie.
Ten przewodnik jest kompleksowym narzędziem nawigacyjnym, które pomoże Ci zrozumieć te dwa systemy testowe. Zawiera nie tylko przykłady z życia wzięte i praktyczne wskazówki, ale także opinie ekspertów. Dzięki temu przewodnikowi zdobędziesz szczegółową wiedzę na temat kluczowych różnic między nimi — testowanie flying probe a ICT, testowanie flying probe a testowanie w obwodzie — zalet każdej konfiguracji testowej oraz sytuacji, w których każda metoda testowania najlepiej spełnia Twoje potrzeby związane z testowaniem płytek PCB.

Czym jest testowanie flying probe Testowanie ?

Testowanie flying probe to bardzo elastyczne, bezinwestycyjne rozwiązanie testowe, odpowiednie do prototypowania płytek PCB, produkcji małej i średniej wielkości oraz testowania nowego wprowadzenia produktu (NPI). Eliminuje ono potrzebę stosowania dedykowanych oprzyrządowań do pozycjonowania pinów, wykorzystując zamiast tego poruszające się sondy pomiarowe (do ośmiu lub więcej), kontrolowane przez zaawansowaną robotykę i oprogramowanie testowe.
Główną zaletą tej metody testowania jest jej projekt, który łączy szybkość i elastyczność, umożliwiając kontakt fizyczny z konkretnymi punktami pomiarowymi (padami, via, elementami) na płytce PCB bez konieczności stosowania drogich i pracochłonnych specjalnych uchwytów. Ten system testowy jest idealny dla aplikacji wymagających częstych zmian projektowych i zapewnia łatwą aktualizację przy wprowadzaniu nowych wersji.

Jak działa test sondą latającą?

1. Importuj dane CAD i listę połączeń: Inżynierowie testujący wczytują pełne dane projektowe płytki PCB (w tym listę połączeń płytki PCB) do programu testowego sondy latającej.
2. Wygeneruj program testowy: Oprogramowanie testowe automatycznie planuje trajektorię ruchu sondy, aby dotknąć wielu punktów pomiarowych na płytce PCB.
3. Ruchome sondy w działaniu: Automatyczna sonda latająca przemieszcza się z jednego punktu pomiarowego do drugiego, wykonując pomiary rezystancji, pojemności, obwodów otwartych i zwartych.
4. Raportowanie pokrycia testów: System zbiera dane w czasie rzeczywistym z każdej sieci lub punktu kontrolnego i natychmiast sygnalizuje potencjalne usterki lub wady montażu.

Testowanie sondą lotną może obejmować dynamiczne sprawdzanie diod LED, sprawdzanie orientacji komponentów SMD oraz (jeśli odpowiednio skonfigurowane) dynamiczne Programowanie układów scalonych (IC).

Czym jest testowanie w obwodzie (ICT)?

Testowanie w obwodzie (ICT), znane również jako testowanie metodą 'łóżka igieł' lub po prostu testowanie ICT, od dawna jest standardem branżowym w produkcji masowej. Ta metoda wykorzystuje specjalistyczny sprzęt testowy wyposażony w setki, a nawet tysiące sprężynowych pinów, z których każdy dokładnie dopasowany jest do konkretnego punktu testowego lub węzła na płytce drukowanej.
Testery ICT (znane również jako testery w obwodzie) mogą testować wszystkie węzły na płytce drukowanej jednocześnie jednym naciśnięciem przycisku, umożliwiając szybką automatyczną inspekcję całej płytki w celu wykrycia przerwań, zwarcia, błędów cyfrowych, mostków lutowniczych oraz innych wad montażu.

Jak działa testowanie ICT?

• Projekt niestandardowego uchwytu testowego: Każda nowa płytka drukowana wymaga dedykowanego urządzenia z pinami do kontaktowania się z konkretnymi punktami testowymi na płytce.
• Umieszczanie płytki: PCB jest dociskane do tych ruchomych/elastycznych pinów w jednej operacji.
• Testowanie jednoczesne: Poprzez wprowadzanie sygnałów do urządzenia testowego, systemy ICT mogą wykonywać testy przerwania, zwarcia oraz wartości komponentów we wszystkich sieciach obwodowych w pojedynczej operacji, maksymalizując tym samym wydajność.
• Zautomatyzowane raportowanie: Oprogramowanie testowe generuje szczegółowe raporty dotyczące wydajności, wskaźnika wadliwości i pokrycia testów dla każdej partii.

ICT a test metodą latającego probnika: Główne różnice

Prędkość testowania i przepustowość

• ICT: Umożliwia jednoczesne testowanie każdego punktu pomiarowego, co jest bardzo szybkie i idealne dla produkcji masowej: setki płytek drukowanych można przetestować na godzinę.
• Latający sonda: Ten test jest testem sekwencyjnym, ponieważ poruszająca się sonda może kontaktować się tylko z jednym punktem testowym jednocześnie; dlatego cykl testowania jest stosunkowo długi, co czyni go bardziej odpowiednim dla prototypowania lub produkcji małej i średniej serii.

Wymagania dotyczące oprzyrządowania

• ICT: Każdy drukowany projektowanie płytek obwodów drukowanych wymaga dedykowanej, specjalnie zaprojektowanej platformy testowej. Te platformy testowe są kosztowne i mają długie czasy realizacji, szczególnie przy częstych modyfikacjach.
• Latający sonda: Ta metoda nie wymaga specjalnego sprzętu, jedynie modyfikacji oprogramowania. Ruchoma sonda jest łatwa w regulacji, a program testowy może być szybko zaktualizowany, skracając tym samym cykl uruchomieniowy.

Elastyczność i zarządzanie zmianami

• ICT: Jego elastyczność jest niewystarczająca. Każda modyfikacja projektu (np. zmiana położenia punktów testowych na płytce drukowanej) oznacza, że sprzęt testowy musi zostać wykonany na nowo.
• Latający sonda: To podejście oferuje dużą elastyczność i jest idealne dla szybkiego prototypowania. Wszelkie zmiany projektowe wymagają jedynie aktualizacji programu testowego.

Zasięg testów i dokładność

• Test ICT: Analiza większej liczby węzłów jednocześnie pozwala na bardziej kompleksowy zakres testowania. Jest to szczególnie przydatne do wykrywania drobnych problemów z lutowaniem oraz przeprowadzania testów integracji funkcjonalnej.
• Tester Flying Probe: Ta metoda jest skuteczna w wykrywaniu przerwań/zwarcia oraz na poziomie komponentów, jednak może mieć pewne ograniczenia w porównaniu z ICT w przypadku niedostępnych węzłów.

Ryzyko i konserwacja

• Testery ICT: Ryzyko zużycia pinów oprzyrządowania lub ich nieprawidłowego ustawienia, co może prowadzić do fałszywych wyników negatywnych lub powstania zadrapań.
• Testowanie Flying Probe: Delikatny kontakt sond; minimalne ryzyko uszkodzenia płytki PCB.

Zalety i wady testowania Flying Probe i ICT

Szczegółowa tabela porównawcza: ICT vs Flying Probe (ciąg dalszy)

Kiedy stosować poszczególne systemy testowe: Praktyczny przewodnik

Kiedy stosować testowanie Flying Probe

• Twoje zadanie związane z testowaniem płytek PCB to prototyp, wczesny etap NPI lub małoseryjna produkcja.
• Układ się jeszcze zmienia — wymagana jest szybka i elastyczna adaptacja.
• Potrzebujesz szybkiego i ekonomicznego rozwiązania testowego, które eliminuje czas oczekiwania oraz koszty platform testowych.
• Analiza DFT lub DFM jest w toku; konieczne jest iteracyjne dopracowywanie punktów testowych.
• Punkty testowe na płytach drukowanych są rozmieszczone w obszarach o dużej gęstości i trudno dostępnych.

Kiedy stosować ICT/Test obwodów

• Projekt obwodu jest ukończony, a produkcja stopniowo wzrasta.
• Wysoka przepustowość (testowanie synchroniczne) i możliwie najkrótszy czas testowania pojedynczej płytki są kluczowe.
• Budżet pozwala na początkowe inwestycje w sprzęt testowy, które później przyniosą zwrot z inwestycji w większej skali.
• Wymagane są testy funkcjonalne, programowanie komponentów oraz dalsze sprawdzanie obwodów elektrycznych.
• Układ płyt drukowanych nie powinien się znacznie zmieniać w kolejnym cyklu produkcji.

Łączenie testowania sondą z testowaniem w obwodzie

Dlaczego stosować testowanie hybrydowe? Połączenie kolejnych testów lotem sondy i testowania w obwodzie pozwala spełnić różnorodne potrzeby testowania montażu na nowoczesnych liniach produkcyjnych płyt drukowanych, począwszy od weryfikacji projektu aż po masową produkcję:

• Testy lotem sondy pomagają opracować wstępne strategie testowania, wykryć problemy związane z testowalnością projektu oraz wspierać realizację zmian konstrukcyjnych (ECO).
• Gdy projekt i punkty testowe zostaną ustalone, warto zainwestować w sprzęt do testowania w obwodzie (ICT), aby umożliwić efektywne testowanie oraz szybką produkcję o dużej skali.

Często zadawane pytania dotyczące ICT i testowania lotem sondy

P: Która metoda testowania jest najlepsza do walidacji DFM/DFT?

A: Pomiar za pomocą latającego sondy oferuje niezrównane zalety w iteracjach projektowych i działaniach projektowych zorientowanych na produkcję. Nie wymaga instalacji sprzętu i pozwala na szybką reakcję na zmiany projektowe.

P: Jaka jest główna różnica — latająca sonda a test w obwodzie?

A: Technologia ICT wykorzystuje matrycę styków (bed of nails), aby przetestować jednocześnie wszystkie węzły płytki drukowanej, co czyni ją idealną dla aplikacji o dużej liczbie sztuk i niskich kosztach. Testowanie za pomocą ruchomej sondy natomiast stosuje sekwencyjną metodę (ruchoma sonda), odpowiednią dla produkcji małoseryjnej i umożliwia elastyczne obsługiwania wielu modyfikacji płytek PCB.

P: Czy test za pomocą latającej sondy może przeprowadzić pełne testy funkcjonalne?

A: Choć możliwe dla prostych obwodów, technologia ICT (wraz z urządzeniami funkcjonalnymi) jest częściej stosowana, aby w pełni zweryfikować działanie obwodu.

P: Jakie jest ryzyko polegania wyłącznie na jednym systemie testowym?

A: Poleganie na pojedynczej metodzie inspekcji może prowadzić do pominięcia wad lub wąskich gardeł podczas wprowadzania nowych produktów i produkcji seryjnej. Połączenie dwóch metod inspekcji (lub uzupełnienie ich automatyczną inspekcją optyczną lub inspekcją rentgenowską) pozwala spełnić wszystkie wymagania dotyczące zakresu inspekcji.

Q: Jak szybki jest ICT w porównaniu z testowaniem flying probe?

A: Systemy ICT mogą zwykle przetestować setki płytek drukowanych na godzinę. Natomiast testowanie flying probe może pozwolić tylko na przetestowanie kilkudziesięciu płytek na godzinę, w zależności od stopnia skomplikowania płytki.

Wniosek: Najlepsze testowanie dla potrzeb Twoich PCB

Wybór między testowaniem w obwodzie a testowaniem ruchomym sondą ostatecznie zależy od wymagań produkcji, złożoności płytki, budżetu i czasu potrzebnego na wprowadzenie produktu na rynek. Testowanie ruchomym sondą doskonale sprawdza się na wczesnych, szybkich i innowacyjnych etapach rozwoju produktu, umożliwiając szybkie iteracje projektowe i natychmiastową informację zwrotną. Testowanie w obwodzie, dzięki dedykowanemu sprzętowi i możliwości jednoczesnego testowania, zapewnia kompleksowe, szybkie i opłacalne pokrycie testów dla dojrzałych, stabilnych i dużych linii montażowych.