Летающий щуп против ICT: Окончательное сравнение методов тестирования печатных плат

Введение

В современной быстро развивающейся области сборки и тестирования печатных плат (PCB) обеспечение высокого качества продукции и надежности имеет решающее значение для производителей печатных плат и электронных разработчиков. При поиске эффективных, масштабируемых и экономически выгодных решений для тестирования особое внимание уделяют двум подходам: тестированию в цепи (ICT), commonly known as "bed of nails" testing, и тестированию летающим щупом (FPT).
Оба метода считаются одними из лучших методов тестирования, однако выбор между ICT и FPT остается предметом споров, требующих более глубокого понимания и обсуждения. Выбор подходящего метода тестирования в зависимости от масштаба производства, конструкции и требований к тестированию имеет первостепенное значение.
Это руководство представляет собой комплексный инструмент навигации, который поможет вам понять эти две системы тестирования. Оно включает не только примеры из реальной практики и практические советы, но и мнения экспертов. Благодаря этому руководству вы получите всестороннее понимание ключевых различий между ними — тестирование летающим щупом против ICT, тестирование летающим щупом против внутрисхемного тестирования, преимуществ каждой конфигурации испытаний, а также сценариев, в которых каждый метод тестирования наилучшим образом соответствует вашим потребностям в тестировании печатных плат.

Что такое тестирование летающим щупом Тестирование ?

Тестирование летающим щупом — это высокогибкое решение для тестирования без использования специальных инструментов, подходящее для создания прототипов печатных плат, мелко- и среднесерийного производства, а также для тестирования при внедрении новой продукции (NPI). Оно устраняет необходимость в специальных приспособлениях для позиционирования контактов, вместо этого используются подвижные тестовые щупы (до восьми и более), управляемые передовой робототехникой и программным обеспечением для тестирования.
Ключевое преимущество данного метода тестирования заключается в его конструкции, сочетающей скорость и адаптивность, что позволяет осуществлять физический контакт с определенными контрольными точками (площадками, переходными отверстиями, компонентами) на печатной плате без необходимости использования дорогостоящих и трудоемких специализированных приспособлений. Эта система тестирования идеально подходит для применений, требующих частой корректировки конструкции, и обеспечивает простое обновление при выпуске новых версий.

Как работает тестирование летающим щупом?

1. Импорт данных САПР и перечня соединений: инженеры по тестированию загружают полные данные проекта печатной платы (включая перечень соединений PCB) в программу тестирования летающим щупом.
2. Создание программы тестирования: программное обеспечение автоматически планирует траекторию движения щупов для контакта с несколькими контрольными точками на печатной плате.
3. Подвижные щупы в действии: автоматизированный летающий щуп перемещается от одной контрольной точки к другой для выполнения измерений сопротивления, емкости, проверки обрывов и коротких замыканий.
4. Отчетность по покрытию тестирования: система собирает данные в реальном времени с каждой сети или контрольной точки и немедленно выявляет потенциальные неисправности или дефекты сборки.

Тестирование летающим щупом может включать динамические проверки светодиодов, проверку ориентации SMD-компонентов и (при правильной настройке) динамические Программирование ИС.

Что такое внутрисхемное тестирование (ICT)?

Внутрисхемное тестирование (ICT), также известное как тестирование методом «кровати из гвоздей» или просто ICT-тестирование, уже давно является отраслевым стандартом для массового производства. Этот метод использует специализированное испытательное оборудование, оснащенное сотнями или даже тысячами пружинных штырей, каждый из которых точно выровнен относительно определенной контрольной точки или узла на печатной плате.
ICT-тестеры (также известные как внутрисхемные тестеры) могут одновременно тестировать все узлы на печатной плате одним нажатием кнопки, что позволяет выполнять высокоскоростную автоматизированную проверку всей платы для выявления обрывов, коротких замыканий, цифровых ошибок, перемычек припоя и других дефектов сборки.

Как работает ICT?

• Проектирование специализированной испытательной оснастки: каждая новая печатная плата требует использования специального устройства с контактными штырями, предназначенными для подключения к определённым контрольным точкам на плате.
• Установка платы: печатная плата устанавливается на эти подвижные/гибкие штыри за одну операцию.
• Одновременное тестирование: посредством подачи сигналов в испытательное оборудование системы ICT могут выполнять проверку на обрыв, короткое замыкание и измерение параметров компонентов во всех цепях за одну операцию, что обеспечивает максимальную эффективность.
• Автоматизированная отчётность: программное обеспечение тестирования формирует подробные отчёты по выходу годных изделий, проценту брака и охвату тестирования для каждой партии.

ICT и тестирование методом летающего щупа: основные различия

Скорость тестирования и производительность

• ICT: позволяет одновременно тестировать все контрольные точки, что очень быстро и идеально подходит для массового производства — сотни печатных плат могут быть протестированы за час.
• Летающий щуп: данный тест является последовательным, поскольку перемещаемый щуп может касаться только одной контрольной точки за раз; поэтому цикл тестирования относительно долгий, что делает его более подходящим для прототипирования или мелко- и среднесерийного производства.

Требования к приспособлениям

• ICT: Каждая печатная разработка печатной платы требует специальной испытательной платформы, разработанной индивидуально. Эти испытательные платформы дорогостоящи и имеют длительные сроки изготовления, особенно при частых изменениях.
• Летающий щуп: этот метод не требует специального оборудования, только модификации программного обеспечения. Перемещаемый щуп легко настраивается, а тестовая программа может быть быстро обновлена, что сокращает цикл отладки.

Гибкость и управление изменениями

• ICT: Её гибкость недостаточна. Любое изменение в конструкции (например, изменение расположения контрольных точек на печатной плате) означает, что испытательное оборудование необходимо изготавливать заново.
• Летающий щуп: такой подход обеспечивает высокую гибкость и идеально подходит для быстрого прототипирования. Любые изменения в конструкции требуют лишь однократного обновления программы тестирования.

Охват и точность тестирования

• Тестирование ICT: анализ большего количества узлов одновременно обеспечивает более полный охват тестирования. Это особенно полезно для выявления незначительных проблем с пайкой и проведения функциональных интеграционных тестов.
• Летающий пробник: этот метод эффективен для обнаружения обрывов/коротких замыканий и на уровне компонентов, однако он может иметь некоторые ограничения по сравнению с ICT в случае недоступных узлов.

Риски и обслуживание

• Тестеры ICT: риск износа или неправильного выравнивания контактных штырей приспособления, что может привести к ложным отказам или царапинам.
• Тестирование летающим пробником: мягкий контакт зондов; минимальный риск повреждения печатной платы.

Преимущества и недостатки летающего пробника и ICT

Таблица подробного сравнения: ICT против Летающего зонда (продолжение)

Когда использовать каждую систему тестирования: практическое руководство

Когда использовать тестирование летающего щупа

• Ваша задача по тестированию печатных плат — это прототип, ранний этап NPI или небольшая партия.
• Компоновка еще изменяется — требуется быстрая и гибкая адаптация.
• Вам нужно быстрое и экономичное решение для тестирования, которое устраняет время ожидания и расходы на тестовые платформы.
• Анализ DFT или DFM находится в стадии проведения; необходимо многократно корректировать контрольные точки.
• Контрольные точки на печатных платах расположены в зонах с высокой плотностью и труднодоступны.

Когда использовать ICT/тестирование на монтаже

• Ваша схема завершена, и вы постепенно увеличиваете объемы производства.
• Высокая пропускная способность (синхронное тестирование) и минимально возможное время тестирования одной платы имеют решающее значение.
• Бюджет позволяет сделать первоначальные инвестиции в тестовое оборудование, которые затем окупятся при масштабном применении.
• Требуется функциональное тестирование, программирование компонентов и дополнительные проверки на плате.
• Расположение печатных плат не должно сильно меняться в следующем производственном цикле.

Сочетание пробы с щупами и внутрисхемного тестирования

Зачем использовать гибридное тестирование? Сочетание последовательного тестирования летающим щупом и внутрисхемного тестирования позволяет удовлетворить разнообразные потребности по проверке сборки современных производственных линий печатных плат — от верификации проекта до массового производства:

• Летающие щупы помогают разработать начальную стратегию тестирования, выявить проблемы тестирования конструкции и поддерживать заказы на изменения в проекте (ECO).
• После определения конструкции и точек тестирования следует инвестировать в оборудование информационно-коммуникационных технологий для обеспечения эффективного тестирования и быстрого производства в больших объемах.

Часто задаваемые вопросы о ICT и тестировании летающим щупом

В: Какой метод тестирования лучше всего подходит для проверки DFM/DFT?

A: Измерения летающим щупом предлагают беспрецедентные преимущества для итераций проекта и проектирования, ориентированного на производство. Они не требуют установки аппаратного обеспечения и позволяют быстро реагировать на изменения в конструкции.

В: В чем основное различие — тестирование летающим щупом или внутрисхемное тестирование?

О: Технология ICT использует контактную плату (bed of nails), чтобы одновременно проверить все узлы печатной платы, что делает её идеальной для массового производства с низкой стоимостью. Тестирование подвижным щупом, напротив, использует последовательный метод (движущийся щуп), подходящий для мелкосерийного производства и способен гибко обрабатывать множественные модификации печатных плат.

В: Может ли тестирование летающим щупом выполнять полное функциональное тестирование?

О: Хотя это возможно для простых схем, для полной проверки работоспособности цепи чаще используются ICT (вместе с функциональными устройствами).

В: Каковы риски, связанные с использованием только одной системы тестирования?

A: Опора на единственный метод проверки может привести к пропуску дефектов или возникновению узких мест при запуске новых продуктов и массовом производстве. Сочетание двух методов проверки (или их дополнение автоматической оптической инспекцией или рентгеновской инспекцией) позволяет удовлетворить все требования по охвату проверок.

В: Насколько быстрее ICT по сравнению с летающим щупом?

О: Системы ICT обычно могут тестировать сотни печатных плат в час. В отличие от них, тестирование летающим щупом может выполнять проверку лишь нескольких десятков плат в час, в зависимости от сложности печатной платы.

Заключение: Лучший выбор тестирования для ваших потребностей в PCB

Выбор между тестированием на монтажной плате и методом летающего щупа в конечном итоге зависит от требований к производству, сложности платы, бюджета и срока вывода продукта на рынок. Тестирование методом летающего щупа отлично подходит для ранних, быстрых и инновационных этапов разработки продукта, обеспечивая быструю итерацию проекта и немедленную обратную связь. Тестирование на монтажной плате с использованием специализированного оборудования и возможностью одновременного тестирования обеспечивает всестороннее, быстрое и экономически эффективное покрытие тестами для зрелых, стабильных и крупносерийных сборочных линий.