Le coût global de production d'un circuit imprimé PCB peut être divisé en plusieurs catégories de base : le coût de fabrication du PCB vierge, le coût des composants, les coûts d'assemblage et le coût des tests. Ce dernier, le coût des tests du circuit complet, peut représenter jusqu'à 25% à 30% du coût total de production du produit.
Concevoir pour la testabilité dans la conception d'un PCB (DFT) est une étape critique dans le processus de conception pour la fabricabilité (DFM). Ce concept crucial se résume à développer un produit cohérent pour le coût de fabrication le plus bas possible tout en maintenant un taux de défauts acceptable. Prendre en compte la testabilité tout au long de la conception du PCB implique de définir le processus de création pour comprendre les exigences en matière de points de test et isoler rapidement les défauts. Aussi bien pour les erreurs de fabrication que pour les défaillances des composants, le DFT est primordial dans la conception pour la rentabilité. Dans cet article, nous explorerons en profondeur le DFT, et nous nous pencherons spécifiquement sur les tests en circuit (ICT).
Lors de la sélection d'un fabricant à contrat (CM), celui-ci doit toujours fournir des directives de fabrication (DFM) et de testabilité (DFT). Assurez-vous toujours d'obtenir et de lire ces directives pour chaque CM que vous envisagez. Examiner les directives DFM et DFT de différents CM peut donner un aperçu du niveau d'expertise, de connaissance et de capacité de chacun. Par conséquent, ces directives sont un outil utile pour décider quel CM est le mieux adapté pour produire les produits de votre entreprise.
Les premières questions à considérer lors de la planification d'une conception pour la testabilité sont :
- Qui va tester les points de l'assemblage ?
- Quelles sont leurs capacités ?
Les premières questions à poser lors de la planification d'un design sont 1.) qui va tester l'assemblage, et 2.) quelles sont leurs capacités ? Le guide DFT sera utile dans la planification initiale de l'agencement. Cependant, il est judicieux de contacter directement le CM et de discuter de vos besoins spécifiques avec un ingénieur de test compétent. L'ingénieur de test sera en mesure de discuter de leurs capacités et de vous informer des différentes méthodologies de test qu'ils peuvent fournir. Une combinaison d'un scan de limite (JTAG), de points de test ICT automatisés, de laminographie par rayons X (AXI) et d'inspection visuelle (manuelle et par vision machine) offrira la couverture de test la plus complète. Cela vous donnera également accès à un retour immédiat sur le processus de fabrication afin que le flux de travail puisse être rapidement ajusté au besoin, et que les composants défectueux puissent être repérés et rejetés.
Ensuite, vous devriez considérer quelles exigences de points de test sont nécessaires pour garantir un produit fini de qualité. Utiliser l'arsenal complet des capacités de test disponibles peut ne pas être requis pour votre application, et en fait, peut s'avérer coûteux. Par exemple, si vous créez une disposition de PCB pour un satellite unique en orbite autour de la terre, vous voudrez effectuer tous les types de tests disponibles, pour assurer que le produit fini fonctionnera de manière fiable pendant des années dans un environnement où la réparation n'est pas une option. Cependant, si vous produisez des cartes de vœux musicales, un simple test fonctionnel peut être tout ce qui est requis.
Le test ICT peut détecter un certain nombre de défauts dans les Cartes de Circuits Imprimés, tant sur le plan de la fabrication que des composants. Il existe deux types de systèmes de test ICT. Un système utilise un dispositif de test, qui ferme comme un coquillage l'assemblage de circuit imprimé (PCA) sous test et sonde divers réseaux pour effectuer le test. Le second est un test à sonde volante, où les sondes sont contrôlées par un système informatique pour établir un contact électrique avec des réseaux spécifiques du PCA sous test.
Certains tests de conception de PCB vérifient les courts-circuits/ouvertures, les composants manquants, les composants placés avec la mauvaise polarisation ou même la mauvaise valeur, et un certain nombre d'autres aspects. Les testeurs ICT peuvent également alimenter le PCA en test et exercer les circuits analogiques et numériques pour vérifier leur bon fonctionnement. Les systèmes de points de test ICT peuvent effectuer ce régime de tests avec un débit élevé.
Altium Designer offre des fonctions de mise en page de PCB rationalisées afin que vous puissiez vous concentrer sur des aspects détaillés mais critiques de la DFT. Par exemple, les exigences de testabilité diffèrent légèrement dans les points de test pour les testeurs ICT utilisant des têtes de test par rapport au test à sonde volante. Ces détails peuvent coûter du temps et de l'argent s'ils sont négligés.
Pour les systèmes de test utilisant une tête de test, il y aura des directives de DFT qui dictent les caractéristiques d'un point de test. Lorsque vous planifiez le placement et la mise en page du PCB, assurez-vous d'avoir une copie de cette directive DFT à portée de main, fournie par le CM, qui effectuera les tests d'assemblage final.
Le dispositif ICT sondera diverses caractéristiques sur la carte, pour effectuer des mesures et fournir de l'énergie, un stimulus, et mesurer les signaux sur l'ACP en test. Les systèmes de test peuvent sonder les deux côtés de l'ACP. Cependant, limiter les points de test à un seul côté de la carte diminuera la complexité du dispositif de test, résultant en un coût inférieur et un retour sur investissement (ROI) plus élevé pour le produit.
Dispositif de Test ICT
Une fois qu'un dispositif de points de test a été développé pour une ACP, toute modification supplémentaire du dispositif de test pour faciliter les changements sur le produit entraînera des coûts supplémentaires. Ces coûts additionnels peuvent s'accumuler. Par conséquent, il faut être prudent lors de la réalisation de modifications sur l'ACP, pour ne pas déplacer aucun des emplacements des points de test existants.
De nombreuses caractéristiques d'une ACP peuvent être utilisées comme point de test ICT. Il existe différents types de sondes à ressort (broches) pour faciliter la réalisation d'une connexion électrique appropriée à un réseau sur l'ACP.
Sondes de Test ICT
Les pastilles traversantes qui ont une broche saillante peuvent souvent être sondées, comme les broches de connecteur saillant sur le côté secondaire (inférieur) du circuit imprimé. Les vias peuvent souvent être utilisées comme points de test. Cependant, les pastilles SMT avec des composants soudés attachés peuvent ne pas être considérées comme un point de test valide lorsqu'un dispositif de test est utilisé.
Points de test ICT - TP
Lorsque la technologie SMT est appliquée, la testabilité est limitée car il n'y a pas de vias disponibles à utiliser comme points de test ; par conséquent, des pastilles de point de test doivent être incorporées dans la conception. La géométrie et le dégagement de la pastille de test ICT devraient figurer parmi les éléments couverts dans les directives DFT fournies par le CM effectuant les tests.
Les autres informations pertinentes que le document DFT fournira incluent les dégagements entre les points de test, le dégagement jusqu'au bord du circuit imprimé, et ce qui peut être utilisé comme point de test.
L'outil EDA utilisé pour réaliser la mise en page du circuit imprimé disposera d'un ensemble de règles de testabilité et de conception pour définir ce qui constitue un point de test, ainsi que la couverture de test requise. En configurant correctement ces ensembles de règles (selon les directives DFT) lors des étapes de planification de la mise en page, la production de la documentation de test deviendra un processus automatisé.
Règles de test ICT pour les caractéristiques d'un point de test et la couverture de point de test
Gestionnaire Automatisé de Points de Test
Génération de Fichier de Points de Test
Une fois que les points de test et les règles de conception ont été configurés, l'outil EDA disposera de fonctionnalités automatisées pour attribuer les points de test dans la conception. De manière générale, la documentation produite sera un fichier ou un rapport de points de test, contenant les coordonnées de chaque point de test. Ce rapport peut être généré dans une variété de formats de fichier, y compris le format IPC-D-356A. D'autres formats de fichier peuvent être requis par le CM effectuant le test ou créant le dispositif. Consultez votre CM de test pour vérifier quelles données sont nécessaires pour produire le dispositif de test.
Le Testeur à Sonde Volante ne nécessite pas d'outillage pour un dispositif de test, ce sera donc la solution de test ICT au coût le plus bas. De plus, les pattes des composants SMT soudés sur l'ACP peuvent également être sondées. Lors de l'évaluation du CM pour effectuer le test ICT, il peut être judicieux de demander s'ils disposent de capacités de test ICT par sonde volante. Cela ne nécessitera que la programmation du système de test et non des coûts d'outillage pour produire le dispositif de test. De plus, les changements d'ingénierie (ECO) sur l'ACP ne nécessiteront pas d'éviter des changements aux points de test, car toute différence entre l'ancien et le nouvel assemblage ne nécessitera que des changements de programmation.
Système de Test ICT par Sonde Volante [3
Avec la phase de test d'un circuit imprimé achevé représentant jusqu'à 30 % des coûts globaux, concevoir en tenant compte de la testabilité dans la conception des PCB est plus important que jamais. Cela commence d'abord par connaître les capacités de votre fabricant et quelle couverture de test est considérée comme nécessaire pour garantir un produit fini de qualité. Une fois votre phase de planification établie, un test ICT complet vous permettra de détecter un certain nombre de défauts avant que votre carte ne soit entièrement fabriquée. Altium Designer vous assistera à chaque étape de ce processus, facilitant le processus de conception afin que vous puissiez mieux planifier la testabilité. Concentrez-vous sur ce qui est important dans le processus de conception, et découvrez Altium Designer dès aujourd'hui.