Flying Probe vs. ICT: Konečné porovnanie testovania dosiek plošných spojov

Úvod

Vo dnešnom rýchlo sa vyvíjajúcom odvetví montáže a testovania dosiek plošných spojov (PCB) je zabezpečenie vysokého stupňa kvality a spoľahlivosti produktu rozhodujúcim faktorom pre výrobcov PCB a elektronických dizajnérov. Pri hľadaní efektívnych, škálovateľných a nákladovo efektívnych riešení testovania sa dva prístupy vymedzujú: testovanie vnútri obvodu (ICT), bežne známe ako „bed of nails“ testovanie, a lietavé testovanie (FPT).
Oba prístupy sú považované za niektoré z najlepších metód testovania, avšak voľba medzi ICT a FPT zostáva otvorenou diskusiou, ktorá si vyžaduje hlbšie porozumenie a diskusiu. Výber vhodnej metódy testovania na základe rôznych výrobných objemov, dizajnu a požiadaviek na testovanie je kriticky dôležitý.
Tento sprievodca je komplexným nástrojom na navigáciu, ktorý vám pomôže porozumieť týmto dvom testovacím systémom. Okrem príkladov z reálneho sveta a praktických tipov obsahuje aj odborné názory. Týmto sprievodcom získate komplexné pochopenie kľúčových rozdielov medzi nimi – flying probe testovanie vs. ICT, flying probe testovanie vs. in-circuit testovanie – výhod každého testovacieho nastavenia a scénarech, v ktorých je každá testovacia metóda najvhodnejšia pre vaše potreby testovania dosiek plošných spojov.

Čo je to Flying Probe Testovanie ?

Testovanie flying probe je vysokej miery flexibilné, beznástrojové riešenie vhodné na prototypovanie dosiek plošných spojov, výrobu malých a stredných sérií a testovanie pri uvádzaní nových výrobkov (NPI). Eliminuje potrebu špeciálnych upínacích prípravkov s kontaktnými bodmi a namiesto toho využíva pohybujúce sa testovacie sondy (až osem alebo viac), ktoré sú riadené pokročilou robotikou a testovacím softvérom.
Kľúčovou výhodou tejto metódy testovania je jej návrh, ktorý kombinuje rýchlosť a prispôsobivosť, čo umožňuje fyzický kontakt s konkrétnymi testovacími bodmi (plošky, vývody, komponenty) na doske PCB bez potreby drahých a pracne vyrábaných špeciálnych prípravkov. Tento testovací systém je ideálny pre aplikácie vyžadujúce časté úpravy návrhu a zabezpečuje jednoduchú aktualizáciu pri uvedení nových verzií.

Ako funguje test lietajúcim hrotom?

1. Importovať CAD dáta a zoznam spojov: Testovací inžinieri nahrajú kompletné dáta návrhu dosky PCB (vrátane zoznamu spojov) do softvéru testovacieho zariadenia s lietajúcimi hrotmi.
2. Vygenerovať testovací program: Testovací softvér automaticky naplánuje dráhu pohybu hrotov, aby sa dotkli viacerých testovacích bodov na doske PCB.
3. Pohyblivé hroty v akcii: Automatizovaný lietajúci hrot sa pohybuje z jedného testovacieho bodu na druhý, aby vykonal merania odporu, kapacity, prerušenia a skratov.
4. Hlásenie pokrytia testovania: Systém zbiera údaje v reálnom čase z každého sieťového alebo kontrolného bodu a okamžite označuje potenciálne chyby alebo výrobkové vady.

Testovanie lietajúcou sondou môže zahŕňať dynamické kontroly „test LED“, kontroly orientácie SMD súčiastok a (ak je správne nakonfigurované) dynamické Programovanie IC.

Čo je in-circuit test (ICT)?

In-circuit testovanie (ICT), známe aj ako testovanie metódou bed of nails alebo jednoducho ICT testovanie, je už dlhú dobu priemyselným štandardom pre sériovú výrobu. Táto metóda využíva špecializované testovacie zariadenie vybavené stovkami alebo dokonca tisíckami pružinových kolíkov, z ktorých každý je presne zarovnaný s konkrétnym testovacím bodom alebo uzlom na plošnom spoji.
ICT testery (známe aj ako in-circuit testery) môžu testovať všetky uzly na plošnom spoji súčasne jediným stlačením tlačidla, čo umožňuje rýchle automatizované preskúmanie celého doskového spoja na detekciu prerušených obvodov, skratov, digitálnych chýb, spájkových mostíkov a iných výrobných vad.

Ako funguje ICT?

• Návrh vlastnej skúšobnej prípravy: Každá nová plošná súborová doska vyžaduje špeciálne zariadenie s kontaktnými kolíkmi pre konkrétne testovacie body na doske.
• Umiestnenie dosky: Doska sa jednou operáciou pritlačí na tieto pohyblivé/pružné kolíky.
• Súčasné testovanie: Vstrekovaním signálov do testovacieho zariadenia môžu systémy ICT vykonať testy prerušenia, skratu a hodnôt komponentov na všetkých obvodových sieťach jednou operáciou, čím maximalizujú efektivitu.
• Automatické vytváranie správ: Testovací softvér vygeneruje komplexné správy o výťažku, miere chýb a pokrytí testov pre každú dávku.

ICP vs. lietajúci káblik: Kľúčové rozdiely

Rýchlosť testovania a výkon

• ICT: Umožňuje súčasné testovanie každého testovacieho bodu, čo je veľmi rýchle a ideálne pre sériovú výrobu: za hodinu možno otestovať stovky plošných súborových dosiek.
• Letúci sonda: Tento test je postupný, pretože sa pohybujúca sonda môže dotknúť iba jedného testovacieho bodu naraz; preto je testovací cyklus relatívne dlhý, čo ho robí vhodnejším pre prototypovanie alebo výrobu malých až stredných sérií.

Požiadavky na prípravok

• ICT: Každý tlačený návrh dosky s plošnými spojmi vyžaduje vyhradenú, špeciálne navrhnutú testovaciu platformu. Tieto testovacie platformy sú nákladné a majú dlhé dodacie lehoty, najmä pri častých úpravách.
• Letúci sonda: Táto metóda nevyžaduje žiadne špeciálne zariadenie, len softvérové úpravy. Pohyblivá sonda sa ľahko nastavuje a testovací program možno rýchlo aktualizovať, čím sa skráti čas ladenia.

Prispôsobivosť a riadenie zmien

• ICT: Jej prispôsobivosť je nedostatočná. Akákoľvek zmena v návrhu (napríklad zmena polohy testovacích bodov na doske plošných spojov) znamená, že testovacie zariadenie je potrebné znova vyrobiť.
• Letúci sonda: Tento prístup ponúka veľkú pružnosť a je ideálny pre rýchle prototypovanie. Všetky zmeny v návrhu vyžadujú iba jednorázovú aktualizáciu testovacieho programu.

Pokrytie testovania a presnosť

• ICT Test: Analýza viacerých uzlov súčasne umožňuje komplexnejšie pokrytie testovania. To je obzvlášť užitočné pri detekcii malých problémov so spájkovaním a pri vykonávaní funkčných integračných testov.
• Letiaci sondovací prístroj: Táto metóda je účinná pri detekcii prerušených / skratových spojov a detekcii na úrovni komponentov, ale oproti ICT môže mať určité obmedzenia pri nedostupných uzloch.

Riziko a údržba

• ICT testery: Riziko opotrebenia kontaktných ihličiek prípravku alebo ich nesprávneho zarovnania, čo môže spôsobiť falošné zlyhania alebo poškrabania.
• Testovanie letiacou sondu: Jemný kontakt sondy; minimálne riziko poškodenia dosky plošných spojov.

Výhody a nevýhody letiacej sondy a ICT

Podrobná porovnávacia tabuľka: ICT vs. lietajúca sonda (pokračovanie)

Kedy použiť ktorý testovací systém: Praktický sprievodca

Kedy použiť testovanie lietajúcim hrotom

• Vaša úloha testovania dosky plošných spojov je prototyp, skorá NPI alebo malá séria.
• Rozmiestnenie sa ešte mení – potrebujete rýchlu a flexibilnú adaptáciu.
• Potrebujete rýchle a ekonomické riešenie testovania, ktoré eliminuje čakacie doby a náklady na testovacie platformy.
• Analýza DFT alebo DFM prebieha; potrebujete iterovať cez testovacie body.
• Testovacie body na doskách plošných spojov sú rozmiestnené v oblastiach s vysokou hustotou a ťažko prístupné.

Kedy použiť ICT/In-Circuit Test

• Váš návrh obvodu je dokončený a postupne zvyšujete výrobu.
• Vysoká priepustnosť (synchronné testovanie) a najkratší možný čas testovania jednej karty sú rozhodujúce.
• Rozpočet umožňuje počiatočnú investíciu do skúšobného zariadenia, ktoré následne môže generovať návratnosť investície pre aplikácie na väčšej škále.
• Vyžadujú sa funkčné testovanie, programovanie komponentov a ďalšie kontroly vo vnútri obvodu.
• Rozmiestnenie plošných spojov by sa nemalo veľmi meniť v nasledujúcom výrobnom cykle.

Kombinácia sondovacieho testovania a testovania vo vnútri obvodu

Prečo používať hybridné testovanie? Kombinácia postupného testovania lietajúcou sondu a testovania vo vnútri obvodu môže spĺňať rozmanité požiadavky na testovanie zostavenia moderných výrobných liniek plošných spojov – od overenia návrhu až po hromadnú výrobu:

• Lietajúce sondy pomáhajú pri vývoji počiatočných stratégií testovania, identifikácii problémov s testovaním návrhu a podpore inžinierskych zmien (ECO).
• Keď sú raz určené návrh a testovacie body, investujte do zariadení informačných a komunikačných technológií, aby ste umožnili efektívne testovanie a rýchlu výrobu vo veľkom objeme.

Často kladené otázky o ICT a testovaní lietajúcou sondu

Otázka: Ktorá metóda testovania je najlepšia na validáciu DFM/DFT?

A: Merania lietajúcim prístrojom ponúkajú neobmedzené výhody pre iteráciu návrhu a snahy o návrh orientovaný na výrobu. Nevyžadujú inštaláciu hardvéru a umožňujú rýchlu reakciu na zmeny v návrhu.

Q: Aký je hlavný rozdiel – lietajúci prístroj vs. test v obvode?

A: Technológia ICT používa kontaktnú dosku (bed of nails) na súčasné testovanie všetkých uzlov tlačenej dosky plošných spojov, čo ju robí ideálnou pre vysokozdarné, nízkonákladové aplikácie. Testovanie pohybujúcim sa prístrojom naopak využíva postupnú (sekvenčnú) metódu testovania, vhodnú pre malé série výroby a schopnú flexibilne zvládať viaceré úpravy dosiek plošných spojov.

Q: Môže test lietajúcim prístrojom vykonať kompletné funkčné testovanie?

A: Hoci je to možné pri jednoduchých obvodoch, technológia ICT (spolu s funkčnými zariadeniami) sa častejšie používa na úplné overenie správnej funkčnosti obvodu.

Q: Aké je riziko, keď sa spoliehame len na jeden testovací systém?

A: Spoliehanie sa na jedinú metódu inšpekcie môže viesť k prehliadnutiu chýb alebo k úzkym hrdlám počas spustenia nových produktov a sériovej výroby. Kombinácia dvoch metód inšpekcie (alebo ich doplnenie automatizovanou optickou inšpekciou alebo röntgenovou inšpekciou) môže spĺňať všetky požiadavky na pokrytie inšpekcie.

Q: Ako rýchla je ICT oproti lietajúcej sonde?

A: Systémy ICT môžu typicky otestovať stovky plošných spojov za hodinu. Naproti tomu testovanie lietajúcou sondou môže otestovať iba niekoľko desiatok za hodinu, v závislosti od zložitosti plošného spoja.

Záver: Najlepšie testovanie pre vaše potreby s plošnými spojmi

Voľba medzi in-circuit testovaním a lietajúcim sondovým testovaním závisí nakoniec od požiadaviek výroby, zložitosti dosky, rozpočtu a času potrebného na uvedenie výrobku na trh. Lietajúce sondové testovanie sa osvedčuje v skorých, rýchlych a inovatívnych fázach vývoja produktu, čo umožňuje rýchle iterácie návrhu a okamžitú spätnú väzbu. In-circuit testovanie, so svojím špecializovaným vybavením a schopnosťou súčasného testovania, poskytuje komplexné, rýchle a nákladovo efektívne pokrytie testov pre vyspelé, stabilné a veľkoobjemové montážne linky.