테스트 용이성을 위한 설계 (DFT)

작성 날짜: 이월 10, 2017
업데이트 날짜: 시월 27, 2020

완성된 인쇄 회로 기판 PCB의 생산 비용은 몇 가지 기본 범주로 나눌 수 있습니다: 빈 PCB의 제조 비용, 부품 비용, 조립 비용, 그리고 테스트 비용입니다. 마지막으로, 완성된 보드의 테스트 비용은 제품 생산 총 비용의 약 25%에서 30%를 차지할 수 있습니다.

요약

PCB 설계에서의 테스트 가능성 설계(DFT)는 제조 가능성 설계(DFM) 과정에서 중요한 단계입니다. 이 중요한 개념은 가능한 한 낮은 제조 비용으로 일관된 제품을 개발하면서도 수용 가능한 결함 비율을 유지하는 것으로 요약됩니다. PCB 설계 전반에 걸쳐 테스트 가능성을 고려하는 것은 테스트 포인트 요구 사항을 이해하고 결함을 신속하게 분리하는 생성 과정을 개요하는 것을 포함합니다. 제조 오류와 부품 실패 모두에 대해, DFT는 수익성 설계에서 매우 중요합니다. 이 논문에서는 DFT를 심층적으로 탐구하고, 특히 인-서킷 테스팅(ICT)을 살펴볼 것입니다.

DFM 및 DFT 지침

계약 제조업체(CM)를 선택할 때, 그들은 항상 DFM 및 DFT 테스트 가능성 지침을 제공해야 합니다. 고려 중인 각 CM에 대해 이러한 지침을 받고 읽는지 항상 확인하세요. 다른 CM들의 DFM 및 DFT 지침을 검토하면 각각의 전문성, 지식 및 능력 수준에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 따라서, 이러한 지침은 귀사의 제품을 생산하기에 가장 적합한 CM을 결정할 때 유용한 도구입니다.

미리 계획하기

테스트 가능성을 위한 디자인을 계획할 때 고려해야 할 첫 번째 질문은 다음과 같습니다:

- 어떤 조립점을 누가 테스트할 것인가?

- 그들의 능력은 무엇인가?

설계를 계획할 때 물어봐야 할 첫 번째 질문은 1.) 누가 조립을 테스트할 것인가, 그리고 2.) 그들의 능력은 무엇인가 입니다. DFT 지침은 레이아웃의 초기 계획에 도움이 될 것입니다. 하지만, CM에 직접 연락하여 지식이 풍부한 테스트 엔지니어와 구체적인 요구 사항을 논의하는 것이 좋습니다. 테스트 엔지니어는 그들의 능력에 대해 논의할 수 있으며, 제공할 수 있는 다양한 테스트 방법론에 대해 알려줄 수 있습니다. 경계 스캔(JTAG), 자동화된 ICT 테스트 포인트, X-레이 라미노그래피(AXI) 및 시각 검사(수동 및 기계 비전)의 조합은 가장 포괄적인 테스트 커버리지를 제공할 것입니다. 또한 제조 공정에 대한 즉각적인 피드백에 접근할 수 있어 필요에 따라 작업 흐름을 신속하게 조정할 수 있으며, 결함이 있는 구성 요소를 식별하고 거부할 수 있습니다.

다음으로, 품질이 보장된 완성품을 얻기 위해 필요한 테스트 포인트 요구사항을 고려해야 합니다. 사용 가능한 전체 테스트 기능을 활용하는 것이 귀하의 애플리케이션에 필요하지 않을 수도 있으며, 사실 비용이 많이 들 수 있습니다. 예를 들어, 지구를 도는 일회용 위성의 PCB 레이아웃을 만들고 있다면, 사용 가능한 모든 유형의 테스트를 수행하여 수리가 불가능한 환경에서도 몇 년 동안 제품이 신뢰성 있게 작동하도록 보장하고 싶을 것입니다. 그러나 음악이 나오는 축하 카드를 생산하는 경우, 간단한 기능 테스트만 필요할 수 있습니다.

ICT 테스트

ICT 테스트는 제조 및 구성 요소 측면에서 인쇄 회로 기판의 여러 결함을 감지할 수 있습니다. ICT 테스트 시스템에는 두 가지 유형이 있습니다. 하나는 테스트 픽스처를 사용하는 시스템으로, 테스트 중인 인쇄 회로 어셈블리(PCA)를 클램셸하고 다양한 네트를 탐색하여 테스트를 수행합니다. 두 번째는 플라잉 프로브 테스트로, 프로브가 컴퓨터 시스템에 의해 제어되어 테스트 중인 PCA의 특정 네트와 전기적 접촉을 만듭니다.

일부 예시 PCB 설계 테스트는 단락/오픈, 누락된 구성 요소, 잘못된 극성이나 잘못된 값으로 배치된 구성 요소 등과 같은 여러 가지 측면을 확인합니다. ICT 테스터는 테스트 중인 PCA에 전원을 공급하고 아날로그 및 디지털 회로를 작동시켜 제대로 작동하는지 확인할 수도 있습니다. ICT 테스트 포인트 시스템은 이러한 테스트 규정을 높은 볼륨 처리량으로 수행할 수 있습니다.

인쇄 회로 기판 ICT 테스트를 위한 PCB 설계 고려 사항

Altium Designer는 세부적이지만 중요한 DFT 측면에 집중할 수 있도록 간소화된 PCB 레이아웃 기능을 제공합니다. 예를 들어, 테스트 헤드를 사용하는 ICT 테스터의 테스트 포인트에 대한 테스트 가능성 요구 사항은 비행 프로브 테스트와 약간 다릅니다. 이러한 세부 사항을 간과하면 시간과 비용이 들 수 있습니다.

테스트 헤드를 사용하는 테스트 시스템의 경우, 테스트 포인트의 기능을 지시하는 DFT 지침이 있을 것입니다. pcb 레이아웃을 매핑하면서 최종 조립 테스트를 수행할 CM으로부터 해당 DFT 지침 사본을 반드시 소지하십시오.

ICT 픽스처는 보드의 다양한 기능을 탐색하여 측정을 수행하고, 테스트 중인 PCA에 전력, 자극을 제공하고 신호를 측정합니다. 테스트 시스템은 PCA의 양면을 탐색할 수 있습니다. 그러나, 테스트 포인트를 보드의 한쪽 면에만 유지하면 테스트 픽스처의 복잡성이 감소하여 제품의 비용이 절감되고 투자 수익률(ROI)이 높아집니다.

ICT 테스트 픽스처

PCA용 테스트 포인트 픽스처가 개발되면, 제품 변경을 용이하게 하기 위한 테스트 픽스처의 추가 수정은 추가 비용을 발생시킵니다. 이러한 추가 비용은 쌓일 수 있습니다. 따라서, PCA에 어떠한 수정을 할 때는 기존의 테스트 포인트 위치를 옮기지 않도록 주의해야 합니다.

PCA의 많은 기능이 ICT 테스트 포인트로 활용될 수 있습니다. PCA의 네트에 적절한 전기 연결을 만들기 위한 다양한 유형의 스프링 로드 프로브(핀)가 있습니다.

ICT 테스트 프로브

스루홀 패드는 리드가 돌출되어 있는 경우가 많으며, 예를 들어 커넥터 핀이 보드의 이차 측(하단)으로 돌출되는 경우 측정이 가능합니다. 비아는 종종 테스트 포인트로 사용될 수 있습니다. 그러나, 솔더링된 구성 요소가 부착된 SMT 패드는 테스트 픽스처가 사용될 때 유효한 테스트 포인트로 간주되지 않을 수 있습니다.

ICT 테스트 포인트 - TP

SMT 기술이 적용될 때, 테스트 포인트로 사용할 수 있는 비아가 없기 때문에 테스트 가능성이 제한됩니다. 따라서, 테스트 포인트 패드를 설계에 포함시켜야 합니다. ICT 테스트 패드의 기하학적 형태와 여유 공간은 테스트를 수행하는 CM이 제공하는 DFT 지침에 포함되어야 할 항목 중 하나입니다.

DFT 문서가 제공하는 다른 관련 정보에는 테스트 포인트 간의 여유 공간, 보드 가장자리까지의 여유 공간, 그리고 테스트 포인트로 사용될 수 있는 것이 무엇인지가 포함됩니다.

보드의 레이아웃을 수행하는 데 사용되는 EDA 도구는 테스트 포인트를 정의하고 필요한 테스트 커버리지를 정의하는 테스트 가능성 및 설계 규칙 세트를 가지고 있습니다. 이러한 규칙 세트를 레이아웃 계획 단계에서 DFT 지침에 따라 적절히 구성함으로써, 테스트 문서 작성이 자동화된 과정이 됩니다.

ICT 테스트 규칙 - 테스트 포인트의 특성 및 테스트 포인트 커버리지

자동화된 테스트 포인트 관리

테스트 포인트 파일 생성

테스트 포인트, 설계 규칙이 설정되면, EDA 도구는 설계 내에 테스트 포인트를 할당하는 자동화된 기능을 가지게 됩니다. 일반적으로 생성되는 문서는 각 테스트 포인트의 좌표를 포함하는 테스트 포인트 파일 또는 보고서가 될 것입니다. 이 보고서는 IPC-D-356A 형식을 포함한 다양한 파일 형식으로 생성될 수 있습니다. 테스트를 수행하거나 픽스처를 생성하는 CM에 따라 다른 파일 형식이 필요할 수 있습니다. 테스트 픽스처를 제작하기 위해 필요한 데이터가 무엇인지 확인하기 위해 테스트 CM과 상의하십시오.

플라잉 프로브 테스트

플라잉 프로브 테스터는 테스트 픽스처를 위한 도구가 필요하지 않으므로, 가장 저렴한 비용의 ICT 테스트 솔루션이 될 것입니다. 또한, PCA에 납땜된 SMT 구성 요소의 리드도 프로빙할 수 있습니다. ICT 테스트를 수행할 CM을 검토할 때, 플라잉 프로브 ICT 테스트 기능을 가지고 있는지 물어보는 것이 현명할 수 있습니다. 이는 테스트 시스템의 프로그래밍만 요구하며 테스트 픽스처를 제작하기 위한 도구 비용은 필요하지 않습니다. 또한, PCA에 대한 엔지니어링 변경(ECO)은 테스트 포인트에 대한 변경을 피할 필요가 없으며, 구식 및 새 조립체 간의 차이는 프로그래밍 변경만 요구할 것입니다.

플라잉 프로브 ICT 테스트 시스템 [3

결론

완성된 회로 기판의 테스트 단계가 전체 비용의 최대 30%를 차지하는 만큼, PCB 설계에서의 테스트 용이성 설계는 그 어느 때보다 중요합니다. 이는 제조업체의 능력을 알고, 품질이 보장된 완성품을 위해 필요한 테스트 범위가 무엇인지 파악하는 것부터 시작됩니다. 계획 단계가 마련되면, 종합적인 ICT 테스트를 통해 기판이 완전히 제조되기 전에 여러 결함을 감지할 수 있습니다. Altium Designer는 이 과정의 모든 단계에서 도움을 주어, 테스트 용이성을 더 잘 계획할 수 있도록 설계 과정을 용이하게 합니다. 설계 과정에서 중요한 것에 집중하고, 오늘 Altium Designer를 확인해보세요.