Progettazione per la Testabilità (DFT)

Il costo totale per produrre un circuito stampato PCB può essere suddiviso in diverse categorie di base: il costo della fabbricazione del PCB vuoto, il costo dei componenti, i costi di assemblaggio e il costo dei test. Quest'ultimo, il costo dei test sulla scheda completata, può rappresentare fino al 25% - 30% del costo totale di produzione del prodotto.

RIASSUNTO

Progettare per la testabilità in un design di PCB (DFT) è un passo critico nel processo di design per la fabbricabilità (DFM). Questo concetto fondamentale si riduce a sviluppare un prodotto coerente al minor costo di produzione possibile mantenendo un tasso accettabile di difetti. Considerare la testabilità durante tutto il Design del PCB comporta delineare il processo di creazione per comprendere le esigenze dei punti di test e isolare rapidamente i guasti. Sia per errori di fabbricazione che per guasti dei componenti, il DFT è fondamentale nella progettazione per la redditività. In questo documento, esploreremo in dettaglio il DFT, e in particolare ci concentreremo sul testing in circuito (ICT).

LINEE GUIDA DFM E DFT

Quando si seleziona un produttore su contratto (CM), questi dovrebbe sempre fornire linee guida per la DFM (Design for Manufacturability) e la DFT (Design for Testability). Assicurati sempre di ottenere e leggere queste linee guida per ogni CM che stai prendendo in considerazione. La revisione delle linee guida DFM e DFT di diversi CM può fornire una visione del livello di competenza, conoscenza e capacità di ciascuno. Di conseguenza, queste linee guida sono uno strumento utile quando si decide quale CM è il più adatto a produrre i prodotti della tua azienda.

PIANIFICARE IN ANTICIPO

Le prime domande da considerare quando si pianifica un design per la testabilità sono:

- Chi testerà i punti dell'assemblaggio?

- Quali sono le loro capacità?

Le prime domande da porsi quando si pianifica un progetto sono 1.) chi testerà l'assemblaggio e 2.) quali sono le loro capacità? La linea guida DFT sarà utile nella pianificazione iniziale del layout. Tuttavia, è una buona idea contattare direttamente il CM e discutere le tue esigenze specifiche con un ingegnere di test competente. L'ingegnere di test sarà in grado di discutere le loro capacità e informarti sulle diverse metodologie di test che sono in grado di fornire. Una combinazione di scan di confine (JTAG), punti di test ICT automatizzati, laminografia a raggi X (AXI) e ispezione visiva (manuale e visione artificiale) fornirà la copertura di test più completa. Ciò ti darà anche accesso a un feedback immediato sul processo di produzione in modo che il flusso di lavoro possa essere rapidamente aggiustato secondo necessità, e i componenti difettosi possano essere individuati e scartati.

Successivamente, dovresti considerare quali requisiti di punti di prova sono necessari per garantire un prodotto finito di qualità. Utilizzare l'intero arsenale di capacità di test disponibili può o non può essere necessario per la tua applicazione e, infatti, potrebbe essere proibitivo in termini di costi. Ad esempio, se stai creando un layout PCB per un satellite unico in orbita attorno alla Terra, vorrai eseguire ogni tipo di test disponibile, per assicurarti che il prodotto finito funzioni in modo affidabile per anni in un ambiente dove la riparazione non è un'opzione. Tuttavia, se stai producendo biglietti d'auguri musicali, un semplice test funzionale potrebbe essere tutto ciò che è richiesto.

TEST ICT

Il test ICT può rilevare un numero di difetti nei Circuiti Stampati, sia sul fronte della produzione che dei componenti. Esistono due tipi di sistemi di test ICT. Un sistema utilizza un dispositivo di test, che chiude a conchiglia l'assemblaggio del circuito stampato (PCA) sotto test e interroga varie reti per eseguire il test. Il secondo è un test con sonda volante, dove le sonde sono controllate da un sistema informatico per realizzare il contatto elettrico con specifiche reti del PCA in esame.

Alcuni esempi di test di progettazione PCB controllano cortocircuiti/aperture, componenti mancanti, componenti posizionati con la polarizzazione errata o addirittura con il valore sbagliato, e una serie di altri aspetti. I tester ICT possono anche alimentare l'PCA sotto test ed esercitare circuiti analogici e digitali per verificarne il corretto funzionamento. I sistemi di punti di test ICT possono eseguire questo regime di test con un elevato volume di throughput.

CONSIDERAZIONI DI PROGETTAZIONE PCB PER IL TESTING ICT DI SCHEDA CIRCUITALE STAMPATA

Altium Designer offre funzioni semplificate di layout PCB in modo che tu possa concentrarti su aspetti dettagliati ma critici del DFT. Ad esempio, i requisiti di testabilità differiscono leggermente nei punti di test per i tester ICT che impiegano teste di test rispetto al test con sonda volante. Questi dettagli possono costare tempo e denaro se trascurati.

Per i sistemi di test che utilizzano una testa di test, ci saranno linee guida DFT che dettano le caratteristiche di un punto di test. Mentre mappi il posizionamento e il layout PCB, assicurati di avere una copia di quella linea guida DFT a portata di mano, fornita dal CM, che eseguirà il test di assemblaggio finale.

Il dispositivo di test ICT esaminerà varie caratteristiche sulla scheda, per effettuare misurazioni e fornire alimentazione, stimolo e misurare i segnali sulla PCA in prova. I sistemi di test possono sondare entrambi i lati della PCA. Tuttavia, mantenere i punti di test su un solo lato della scheda diminuirà la complessità del dispositivo di test, risultando in un costo inferiore e un maggiore ritorno sull'investimento (ROI) per il prodotto.

Dispositivo di Test ICT

Una volta che un dispositivo per i punti di test è stato sviluppato per una PCA, qualsiasi modifica aggiuntiva al dispositivo di test per facilitare cambiamenti al prodotto comporterà costi extra. Questi costi aggiuntivi possono accumularsi. Pertanto, è necessario prestare attenzione, quando si apportano modifiche alla PCA, a non spostare nessuna delle posizioni dei punti di test esistenti.

Molte caratteristiche di una PCA possono essere utilizzate come punto di test ICT. Esistono diversi tipi di sonde a molla (pin) per facilitare il corretto collegamento elettrico a una rete sulla PCA.

Sonde di Test ICT

I pad passanti che hanno un terminale sporgente possono spesso essere sondati, come i pin dei connettori che sporgono sul lato secondario (inferiore) della scheda. Le vie possono spesso essere utilizzate come punti di test. Tuttavia, i pad SMT con componenti saldati attaccati potrebbero non essere considerati un punto di test valido quando viene impiegato un dispositivo di test.

Punti di test ICT - TP

Dove viene applicata la tecnologia SMT, la testabilità è limitata poiché non ci sono vie disponibili da utilizzare come punti di test; pertanto, i pad dei punti di test devono essere incorporati nel design. La geometria e la distanza del pad di test ICT dovrebbero essere tra gli elementi coperti nelle linee guida DFT fornite dal CM che esegue il test.

Altre informazioni rilevanti che il documento DFT fornirà includono le distanze tra i punti di test, la distanza dal bordo della scheda e cosa può essere utilizzato come punto di test.

Lo strumento EDA utilizzato per eseguire il layout della scheda avrà un insieme di regole di testabilità e di design per definire cosa costituisce un punto di test, insieme alla copertura di test richiesta. Configurando correttamente questi insiemi di regole (secondo le linee guida DFT) nelle fasi di pianificazione del layout, la produzione della documentazione di test diventerà un processo automatizzato.

Regole di Test ICT per Caratteristiche di un Punto di Test e Copertura del Punto di Test

Gestore Automatico dei Punti di Test

Generazione del File dei Punti di Test

Una volta configurate le regole di progettazione dei punti di test, lo strumento EDA avrà funzionalità automatizzate per assegnare i punti di test nel progetto. Generalmente, la documentazione prodotta sarà un file o un rapporto dei punti di test, contenente le coordinate di ciascun punto di test. Questo rapporto può essere generato in una varietà di formati di file, inclusi il formato IPC-D-356A. Altri formati di file possono essere richiesti dal CM che esegue il test o crea il dispositivo. Consultare il proprio CM di test per verificare quali dati sono necessari per produrre il dispositivo di test.

TEST CON SONDA VOLANTE

Il Tester con Sonda Volante non richiede attrezzature per un dispositivo di test, quindi sarà la soluzione di test ICT a costo più basso. Inoltre, è possibile sondare anche i piedini dei componenti SMT saldati sulla PCA. Quando si valuta il CM per eseguire i test ICT, potrebbe essere prudente chiedere se dispongono di capacità di test ICT con Sonda Volante. Questo richiederà solo la programmazione del sistema di test e non costi di attrezzatura per produrre il dispositivo di test. Inoltre, le modifiche ingegneristiche (ECO) alla PCA non richiederanno di evitare modifiche ai punti di test, poiché eventuali differenze tra il vecchio e il nuovo assemblaggio richiederanno solo modifiche alla programmazione.

Sistema di Test ICT con Sonda Volante [3

CONCLUSIONE

Con la fase di test di una scheda circuitale completata che può costituire fino al 30% dei costi totali, progettare per la testabilità nel design dei PCB è più importante che mai. Questo inizia prima di tutto conoscendo le capacità del proprio produttore e quale copertura di test è considerata necessaria per garantire un prodotto finito di qualità. Una volta che la fase di pianificazione è definita, un test ICT completo ti permetterà di rilevare un numero di difetti prima che la tua scheda sia completamente prodotta. Altium Designer ti assisterà in ogni passo di questo processo, facilitando il processo di progettazione così puoi pianificare meglio per la testabilità. Concentrati su ciò che è importante nel processo di progettazione e scopri Altium Designer oggi.

CITAZIONI

• ICT Test Fixture. Immagine digitale. N.p., n.d. Web.
• ICT Test Probes. Immagine digitale. Peak Test. N.p., n.d. Web.
• Flying Probe ICT Test System. Immagine digitale. Acdi. N.p., 2 luglio 2011. Web.