Тестирование летающим щупом для печатных плат и сборок ПП

Введение

Сегодня сборки печатных плат являются основой самых разных современных электронных устройств. Однако по мере усложнения конструкции плат и увеличения количества компонентов производители сталкиваются с новыми трудностями при контроле качества продукции и её эксплуатационных характеристик. На помощь приходит тестер с летающими щупами — это передовая и гибкая система тестирования, которая кардинально меняет подход к тестирование ПЛИ выполнению тестирования. Самое замечательное? Он обеспечивает очень высокий уровень охвата тестирования без необходимости использования специализированной испытательной оснастки.

При использовании летающих пробников в Тестирование ПЛИ прототипах, небольших производственных партиях и даже в некоторых масштабных производствах. Многие производители полагаются на этот метод, поскольку он точен, быстр и легко адаптируется к изменениям в конструкции.

Тем не менее, как и с любым высокотехнологичным оборудованием, необходимо регулярно проводить техническое обслуживание и ремонт, чтобы обеспечить его бесперебойную работу.

В этом руководстве мы рассмотрим, как тестирование летающими пробниками для печатных плат повышает качество продукции, из чего состоит система летающих пробников, как правильно за ней ухаживать и как она сравнивается с другими методами тестирования, такими как внутрисхемное тестирование (ICT). Независимо от того, рассматриваете ли вы новую систему тестирования или пытаетесь оптимизировать уже имеющуюся, это руководство даст вам практические советы по повышению надежности ваших печатных плат.

Что такое Тестирование с помощью подвижного зонда ?

Итак, что такое тестирование летающими пробниками? Представьте его как очень умный, неинвазивный метод проверки электронных сборок, особенно печатных плат (PCBs).

Вот в чем суть: вместо использования громоздких стационарных тестовых машин, требующих специальной оснастки типа "кровать из штырей", установки с летающими щупами используют современные роботизированные иглы, которые самостоятельно перемещаются по плате. Они быстро передвигаются по поверхности платы и касаются определенных контрольных точек для проведения электрических измерений.

По сути, используется несколько таких сверхточных щупов. Все они управляются независимо, поэтому каждый может достигать различных точек на печатной плате в соответствии с файлами проекта PCB и требованиями к тестированию. Такой метод тестирования идеально подходит для новых прототипов, мелкосерийного производства или любых плат, которые часто обновляются. Главное преимущество? Вам не нужно каждый раз изготавливать дорогостоящую специализированную испытательную оснастку.

Основные характеристики:

• Летающие щупы перемещаются и касаются определенных контрольных точек или переходных отверстий на печатной плате для обеспечения электрического контакта.
• Они выполняют всевозможные проверки — ищут обрывы и короткие замыкания, измеряют, соответствуют ли компоненты заданным значениям, проверяют правильность их ориентации и даже проводят более сложные функциональные тесты.
• Самое интересное — вы можете использовать этот метод практически на любом этапе: на незаслуженной плате, частично загруженной или полностью собранной печатной плате.
• Все данные тестирования автоматически регистрируются, что очень полезно для контроля качества и соответствия отраслевым стандартам.

Зачем использовать тестирование летающим пробником?

• Быстрая настройка для новых конструкций. Просто загрузите файлы своей конструкции и спецификацию — и всё готово.
• Не нужны специальные испытательные приспособления. Это означает, что вы избавляетесь от ожидания и расходов на создание специального испытательного приспособления.
• Он проникает в труднодоступные места. Щупы могут достать почти в любую точку платы, обеспечивая высокий охват тестирования, даже в областях, недоступных для традиционных тестеров.

Как работают тестеры с летающим пробником

Итак, как же летающий пробник выполняет тестирование? Все дело в тщательно скоординированном сочетании движений и измерений. Вот типичный процесс:

• Сначала импортируется программа тестирования — то есть загружаются последние файлы CAD, списки компонентов и данные о разводке цепей в систему.
• Затем система автоматически определяет оптимальные траектории движения щупов для автоматической пробы конкретных точек на печатной плате — речь идет о контактных площадках, переходных отверстиях и специальных контрольных точках.
• Далее каждый щуп аккуратно, но точно касается назначенной контрольной точки. Они проверяют такие параметры, как целостность цепи, сопротивление, емкость и напряжение, устанавливая электрический контакт — всё, что необходимо для требуемых измерений.
• Но дело не ограничивается только статическими измерениями. Эти пробники могут также выполнять функциональное тестирование: подавать сигналы, проверять реакцию платы и даже запускать последовательности включения питания, аналогично тому, что делается на специализированном оборудовании для функционального тестирования.
• Наконец, сбор тестовых данных — система автоматически собирает и сохраняет все тестовые данные для каждой платы. Это значительно упрощает выявление любых проблем и проверку соответствия всем стандартам качества.

Компоненты системы тестирования летающего щупа

Типы тестирования пролетным пробником и методы тестирования

Системы тестирования пролетным пробником широко используются — они могут выполнять различные проверки в зависимости от требований вашей платы и этапа производственного процесса.

Распространённые типы тестовых процедур пролетного пробника включают:

• Проверка обрывов/коротких замыканий: Это базовый тест — он выявляет разрывы цепи или случайные короткие замыкания.
• Стандартный внутрисхемный тест (ICT): Пролетные пробники могут выполнять многие из тех же проверок, что и традиционная система ICT, но с гораздо большей гибкостью, поскольку не требуется фиксированное приспособление.
• Функциональное тестирование: Он может имитировать работу устройства, отправляя сигналы на различные части платы, чтобы проверить, правильно ли она работает.
• Сканирование границ: Этот метод работает с JTAG для выполнения более сложного тестирования, особенно на сложных цифровых платах.
• Испытание изоляции высоким напряжением: Подается высокое напряжение для выявления мелких, трудно обнаруживаемых коротких замыканий или утечек тока.
• Проверка ориентации и номиналов компонентов: Проверяется, что такие элементы, как резисторы и конденсаторы, имеют правильный тип, номинал и установлены в правильной ориентации.
• Тест включения питания: Плата включается, чтобы проверить её поведение в реальных условиях эксплуатации.

Хотя тестирование летающим щупом является чрезвычайно гибким, выбор правильного метода тестирования определяется целевым продуктом, объемом производства, конкретными требованиями к тестированию и общим производственным процессом.

Компоненты системы тестирования летающего щупа

Рассмотрим основные компоненты оборудования для тестирования летающим щупом и подробно объясним их функции:

• Датчики: Это сверхточные, прочные иглы, которые фактически касаются вашей платы. Они имеют упругие или гибкие наконечники, чтобы обеспечить стабильный контакт и не поцарапать печатную плату.
• Механизм привода щупов: Это механизм — прецизионные актуаторы, которые перемещают щупы. Они могут независимо двигать каждый щуп в трехмерном пространстве, чтобы достичь контрольных точек даже на самых загруженных или неудобно расположенных участках платы.
• Система управления: Система управления — это сочетание программного и аппаратного обеспечения, управляющего всем процессом. Она контролирует последовательность тестирования, указывает щупам, куда двигаться, собирает все данные и предоставляет экран для взаимодействия с пользователем.
• Тестовый фиксатор (при необходимости): Как правило, цель состоит в том, чтобы обойтись без фиксатора. Однако для плат необычной формы или гибких плат может потребоваться простое регулируемое крепление, чтобы всё оставалось идеально выровненным.
• Измерительная подсистема: Это вся внутренняя электроника, которая выполняет фактическое электрическое тестирование — такие как встроенные источники питания, мультиметры и осциллографы. Всё это бесшовно интегрировано в тестовую программу.

Применение пролётного пробника

Итак, где же на практике находят применение системы тестирования пролётным пробником? Повсеместно! Их гибкость, высокая степень охвата и быстрая настройка делают их предпочтительным выбором во многих областях.

• Прототипирование и запуск новой продукции: Они идеально подходят для этих задач. Вы можете протестировать новую конструкцию практически сразу и легко адаптироваться к многочисленным изменениям на ранних стадиях проектирования.
• Мелко- и среднесерийное производство: Если вы выпускаете не миллионы единиц продукции, то инвестиции в специализированную испытательную оснастку зачастую неоправданны. Пролётный пробник обеспечивает отличный охват тестирования без значительных первоначальных затрат.
• HDI и сложные платы: Он способен достигать крошечных контактных площадок и компонентов с очень малым шагом, к которым традиционная испытательная оснастка типа "кровать из гвоздей" просто не может подключиться без огромных затрат.
• Ремонт/доводка/анализ на месте: Независимо от того, является ли это неисправная плата с производственной линии или устройство, возвращённое из эксплуатации, пролётные щупы являются идеальным диагностическим инструментом. Вы получаете точное тестирование сразу же, без необходимости в специальном приспособлении.
• Регулируемые отрасли: Такие отрасли, как медицинская, аэрокосмическая и автомобильная, ценят их за подробные данные и прослеживаемость, которые требуются стандартами качества.

По сути, по мере того как продукты становятся умнее, а жизненные циклы ускоряются, применение такого гибкого тестирования продолжает расти. Таким образом, области применения пролётного пробника продолжают расширяться.

Преимущества пролётного пробника

Итак, почему преимущества пролётного пробника особенно заметны, особенно для современного производства электроники и обеспечения качества печатных плат:

• Отсутствие необходимости в специальных испытательных приспособлениях: Это главное преимущество. Вы избегаете дорогостоящего, изготовленного на заказ приспособления типа «кровать из иголок». Это означает значительную экономию средств на начальном этапе, возможность начать тестирование намного быстрее и вносить изменения в конструкцию платы без лишних хлопот.
• Высокий охват тестирования: системы тестирования летающим зондом широко используются для их чрезвычайно малых, плотных областей на плате — например, крошечные переходные отверстия или тесно упакованные компоненты, — которые просто недоступны для традиционных тестеров.
• Адаптивность для прототипов и мелких партий: Это предпочтительное решение для новых продуктов и мелких партий, когда конструкции ещё меняются, а нужно быстро выйти на рынок.
• Контакт с конкретными точками тестирования: Зонды могут перемещаться в любую доступную для тестирования точку на плате, обеспечивая очень тщательную электрическую проверку от одного конца до другого.
• Сокращенное время выполнения заказа: Поскольку не требуется изготовление и ожидание приспособления, вы можете развернуть программу тестирования практически мгновенно.
• Эффективное тестирование: Программное обеспечение использует интеллектуальное построение маршрута для перемещения зондов наиболее быстрым способом, ускоряя весь процесс без потери точности.
• Точные измерения при тестировании: Прямой контакт с платой означает, что вы получаете чистые сигналы и действительно достоверные данные.
• Деликатное обращение со сборками: Щупы обладают мягким прикосновением, что предотвращает повреждения и не оставляет следов, даже на самых чувствительных компонентах.
• Гибкие методы тестирования: Одна система часто может выполнять комбинацию различных тестов — таких как функциональное тестирование, тестирование в составе схемы и сканирование по границам — что избавляет от необходимости использовать несколько специализированных устройств.
• Поддержка специальных типов печатных плат: Отлично работает с передовыми платами, такими как HDI, жестко-гибкие или имеющие нестандартную форму, которые создали бы кошмар для стандартного приспособления.

Летающий щуп против тестирования в составе схемы (ICT) и специализированных тестовых приспособлений

Сравнение тестеров с летающим щупом с машинами для тестирования в составе схемы (ICT) и индивидуальными тестовыми приспособлениями помогает понять, почему системы пробного тестирования стали настолько популярными.

Когда использовать тестирование летающего щупа

• Если вы работаете с тестированием прототипов, запуском новой продукции или платами, которые часто меняются, пролетное зондирование — это лучший выбор. Оно создано для гибкости.
• Но если вы организуете действительно очень масштабное производство, где все контрольные точки легко доступны, возможно, лучше использовать метод ICT — он просто быстрее, когда тестируете плату за платой.
• И честно говоря, многие производители даже не выбирают — они используют оба метода. Таким образом вы получаете лучшее от обоих миров: гибкость пролетного зондирования и внутрисхемного тестирования.

Рекомендации по пролетному зондированию и техническому обслуживанию

Чтобы получить максимальную отдачу от вашей системы пролетного зондирования и поддерживать высокое качество плат, следуйте этим практическим рекомендациям:

Рекомендации по пролетному зондированию

• Регулярное обслуживание и калибровка: Не дожидайтесь, пока что-то сломается. Регулярно очищайте, калибруйте и проверяйте щупы и саму систему.
• Оптимизация траекторий щупов: Используйте программное обеспечение для оптимизации траекторий движения щупов. Более короткий путь означает сокращение времени тестирования.
• Проверка контакта щупов: Следите за величиной контактного сопротивления. Если щуп изношен, он будет обеспечивать плохой контакт, и показания окажутся неточными.
• Документирование изменений в тестах: Каждый раз, когда вы обновляете программу тестирования или устраняете неисправность оборудования, фиксируйте это. Хорошая документация поможет избежать проблем в будущем.
• Контроль окружающей среды: Содержите помещение в чистоте и поддерживайте стабильные температуру и влажность. Это предотвратит нестабильную работу оборудования и появление смещения показаний.
• Обучение операторов: Убедитесь, что все операторы системы знают, как безопасно её использовать, правильно настраивать тесты и выполнять базовую диагностику, чтобы минимизировать простои.
• Золотая доска/Референтная доска: Всегда держите под рукой хорошо известную доску, чтобы убедиться, что тестер все еще делает точные измерения. Это быстрый способ обнаружить износ или проблемы с выровнением зонда.
• Данные испытаний: Не просто собирайте результаты тестов - анализируйте их. Ищите признаки сбоев или медленных изменений измерений, которые могут указывать на будущую проблему.
• Проектирование для испытаний: При выкладке ПКБ убедитесь, что вы устанавливаете легкодоступные точки испытания. Это облегчает работу каждого и каждый метод тестирования.

Заключение

В конце концов, летающие зондовые испытатели стали основным решением для современных производителей электроники. Они такие гибкие и точные.

Независимо от того, строите ли вы первый прототип или переходите в полное производство, их самые большие преимущества - отсутствие пользовательских фиксов, легкие обновления и большое охват испытаний - позволяют эффективно тестировать, даже когда дизайн вашей платы постоянно меняется.

Чтобы максимизировать инвестиции в системы испытаний летающих зондов, просто помните основы: следите за техническим обслуживанием и калибровкой, используйте данные испытаний для выявления тенденций и улучшения процесса, и обращайтесь за профессиональной помощью для ремонта, когда это необходимо.

Итого? По сравнению со старыми методами, которые требовали дорогостоящих приборов и длительных сроков установки, испытания летающих зондов являются очевидной выгодой, особенно для прототипов, небольших партий и современных сложных плат высокой плотности.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: Как испытания летающих зондов обеспечивают полный охват испытаний для современных ПХБ?

О: Поскольку зонды могут перемещаться в любое доступное место, включая крошечные проемы и микро-клапаны, они могут достичь почти всех точек испытания на доске. Это очень полезно для плотной HDI конструкции, где традиционные испытательные приборы просто не могут достичь везде, где они должны.

Вопрос: Эффективны ли летающие зондовые испытатели для производства больших объемов?

Ответ: Правда, испытания летающих зондов обычно медленнее, чем испытания ИКТ. Но вы всегда можете запускать несколько систем параллельно, чтобы увеличить пропускную способность. Для действительно больших объемов с стабильными конструкциями многие компании по-прежнему предпочитают ИКТ, но они часто используют летающие зонды сначала для создания прототипов и ранней проверки.

Вопрос: Какой регулярный ремонт необходим для систем испытаний зондов?

О: Основы: регулярно очищать и проверять зонды, постоянно калибровывать систему измерений, постоянно следить за обновлениями программного обеспечения и не пропустить запланированные механические проверки. Чтобы все шло гладко, необходимо иметь четкий график обслуживания.

Вопрос: Какие лучшие методы для испытаний ПКБ на основе летательных зондов?

О: Определенно. Всегда держите под рукой "золотую доску" для проверки точности, настраивайте свои программы испытаний на эффективность, следите за износом зонда, регистрируйте каждый ремонт и калибровку, хорошо обучайте своих операторов и убедитесь, что вы регулярно проверяете систему и окружающую