Jak używać punktów testowych w projekcie PCB w Altium Designer?

Możliwe, że wpływ na to mają wspomnienia dotyczące upornych sprawdzianów ze szkoły podstawowej czy średniej, ale chyba nikt nie lubi testowania. Podobnie jak dzieci w „Prezencie pod choinkę” z przerażeniem zareagowały na zadanie polegające na napisaniu opowiadania, tak i osoby z całego świata bez entuzjazmu odnoszą się do wykonywania jakichkolwiek testów.

Jeśli jednak zamierzasz zostać projektantem płytek drukowanych, musisz nauczyć się, jak używać punktów testowych na płytce PCB. Dobra wiadomość jest taka, że praca z nimi nie należy do najbardziej skomplikowanych i może być nawet ciekawa. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, jak używać punktów testowych na płytkach drukowanych.

Krok 1: Odśwież swoją wiedzę z zakresu punktów testowych

Wyróżnia się dwa rodzaje testowania, które wymagają punktów testowych na płytce drukowanej: test płytki przed wypuszczeniem jej do użytku wykonywany przez technika i automatyczne testowanie podczas produkcji. W tym artykule skupimy się na drugim typie testowania, uwzględniając dwa rodzaje testów automatycznych, które wykorzystują punkty testowe, a mianowicie testowaniu płytki niezmontowanej (bare-board testing) w celu produkcji i testowaniu ICT (in-circuit testing) w celu montażu.

Testowanie płytki niezmontowanej ma na celu upewnienie się, że połączenia elektryczne między wszystkimi węzłami są odpowiednie. Testowanie ICT wykonuje się natomiast po montażu, aby mieć pewność, że komponenty działają tak, jak powinny. W obu przypadkach sondy z urządzenia testowego wchodzą w kontakt z punktami testowymi na płytce drukowanej w celu przeprowadzenia testów.

Nie będziemy zagłębiać się w to, jak wyznaczać zasady projektowania punktów testowych, takie jak wymagania co do ich rozmiaru, rozmieszczenia czy prześwitu. Zależą one od potrzeb Twojej firmy i producentów Twoich płytek. Skupimy się natomiast na przypisywaniu punktów testowych do Twojej płytki testowej za pomocą Altium Designer^® i konfiguracji stosowanych przez Ciebie zasad projektowania punktów testowych. 

Krok 2: Ręcznie przypisz punkt testowy

Ogólna zasada dotycząca punktów testowych na płytkach drukowanych brzmi następująco: każda sieć potrzebuje punktu, który nadawałby się do przetestowania. Te „punkty testowe” muszą być znane i skatalogowane w systemie projektowania płytki testowej w celu wygenerowania raportów, które następnie zostaną wykorzystane przez producenta podczas testowania gotowych płytek. W tym celu musisz utworzyć punkty testowe na płytce poprzez oznaczenie padów i przelotek jako punkty możliwe do testowania. Altium umożliwia Ci wykonanie tego kroku zarówno ręcznie, jak i automatycznie.

Aby ręcznie oflagować pad lub przelotkę jako punkt testowy, musisz wybrać konkretny element i edytować jego właściwości. Altium umożliwia Ci ustawienie go jako punktu testowego do produkcji (bare-board), montażu (ICT) lub obu naraz.

Altium pozwala także na ustawianie zasad projektowania dla punktów testowych, którym przyjrzymy się później. Ręczna konfiguracja punktu testowego zastępuje jednak wszelkie obecne zasady. Na grafice poniżej możesz zobaczyć konfigurację właściwości dla padów montowanych w sposób przewlekany. Zauważ, że przewinęliśmy ekran do dołu i włączyliśmy opcje punktów testowych zarówno w celu produkcji, jak i montażu dla górnej i dolnej części płytki.

^{Ręczne ustawianie pinu montowanego w sposób przewlekany jako punktu testowego w Altium}

Na grafice powyżej możesz też zobaczyć etykiety dla tego pinu, które określają go punktem testowym. Nie jest to domyślne ustawienie wizualne i dlatego należy je włączyć ręcznie. W tym celu przejdź do panelu View Configuration (Konfiguracja Widoku) i kliknij kartę „View Options (Zobacz opcje). Na samym jej dole zobaczysz ustawienia wyświetlania punktów testowych.

Krok 3: Określ zasady projektowania punktów testowych

W Altium możesz ustawić zasady projektowania określające wymagania dotyczące rozmiaru, przestrzeni i prześwitów padów oraz przelotek wykorzystywanych jako punkty testowe. Te ustawienia znajdują się w menu PCB Design Rules and Constraints (Zasady i ograniczenia projektu PCB), które znajdziesz w menu rozwijanym Design > Rules (Projekt > Zasady). Po lewej stronie menu zobaczysz ograniczenia Testpoint (Punkt testowy), jak zostało to przedstawione na grafice poniżej.

^{Altium przedstawi Ci kilka wstępnie ustawionych zasad punktów testowych. W razie potrzeby możesz dodać własny zestaw. Jak widać na grafice powyżej, domyślny zestaw zasad punktów testowych obejmuje cztery indywidualne zasady.}

• Fabrication Testpoint Style (Styl punktu testowego do produkcji)

• Fabrication Testpoint Usage (Użycie punktu testowego do produkcji)

• Assembly Testpoint Style (Styl punktu testowego do montażu)

• Assembly Testpoint Usage (Użycie punktu testowego do montażu)

Na powyższym zrzucie ekranu możesz też zobaczyć ustawienia menu dla zasady użycia punktu testowego. Menu rozwijane umożliwia wybór siatek uwzględnianych w ramach punktów testowych. Możesz określić zasadę dla wszystkich sieci lub według nazwy, klasy albo warstw. Możesz też zadecydować o liczbie punktów testowych na sieć lub nawet całkowicie uniemożliwić przypisywanie punktów testowych do niektórych sieci.

^{Konfiguracja użycia punktów testowych w Altium}

Menu stylu punktów testowych pozwala na modyfikację ustawień wykorzystywanych do określenia tego, które pady i przelotki mogą zostać zakwalifikowane jako punkty testowe. Na przykład jeśli Twoje punkty testowe wymagają określonego rozmiaru przelotki, możesz tak ustawić zasady stylu, aby zezwolić tylko na wykorzystywanie przelotki o danym rozmiarze. Oto niektóre z ustawień, z których możesz skorzystać:

• Size (Rozmiar): możesz określić minimalny i maksymalny rozmiar, jak również ustawienia preferowanego rozmiaru padów i przelotek oraz ich otworów.

• Grid (Siatka): jeśli chcesz ustawić punkty testowe na padach i przelotkach na konkretnej siatce, możesz określić ją tutaj.

• Allowed Side (Dozwolona strona): tutaj możesz określić, czy Twoje punkty testowe mają zostać umieszczone na górze, na dole, czy tu i tu.

• Scope (Zakres): tu możesz ograniczyć punkty testowe do padów SMD, padów montowanych w sposób przewlekany, przelotek lub ich kombinacji.

• Clearances (Prześwity): możesz też skonfigurować prześwity między punktami testowymi i innymi komponentami na płytce.

Na grafice poniżej ustawimy styl punktów testowych dla małej płytki testowej, nad którą pracowaliśmy. Zauważ, że ustawiamy je tylko tak, aby zezwolić na punkty testowe na dole. Ponieważ nasza mała płytka testowa nie ma żadnych komponentów umieszczonych na dole, jak również nie ma żadnych przelotek, do testowania będą dostępne tylko piny montowane w sposób przewlekany. 

^{Ustawianie stylów punktów testowych w Altium}

Krok 4: Jak używać punktów testowych w projekcie PCB z Testpoint Manager (Menedżerem punktów testowych)?

Teraz, gdy już skonfigurowaliśmy zasady projektu dotyczące punktów testowych, możemy skorzystać z menedżera, aby wsadowo utworzyć nasze punkty testowe. Na poniższym zrzucie ekranu możesz zobaczyć menu Testpoint Manager (Menedżera punktów testowych), który znajduje się w zakładce Tools (Narzędzia).

^{Menu Testpoint Manager}

Powyżej możesz zobaczyć, że Testpoint Manager zawiera listę sieci na płytce wraz ze statusem punktów testowych dla każdej z nich. Obecnie każda sieć widnieje jako Incomplete, czyli niekompletna, zarówno dla punktów testowych dla produkcji (Fabrication), jak i montażu (Assembly), ponieważ punkty testowe nie zostały jeszcze przypisane. Na środku menu są umieszczone przyciski do przypisywania punktów testowych do produkcji lub montażu.

Te przyciski przenoszą nas do menu rozwijanego z opcjami przypisywania. Na dole menu znajduje się podsumowanie statusu punktów testowych, który prawidłowo informuje nas o 6 sieciach, którym brakuje przypisanych punktów. Na naszej małej płytce testowej przypisaliśmy punkty testowe w celu montażu (Assembly) poprzez otwarcie menu rozwijanego i wybranie opcji Assign All (Przypisz wszystkie). Wyniki możesz zobaczyć na grafice poniżej. 

^{Menu Testpoint Manager po nieudanym przypisaniu punktów testowych}

Jak widzimy, żaden z punktów testowych nie został przypisany. Testpoint Manager przedstawił nam możliwą przyczynę niepowodzenia w oknie wyników zadania (Assignment Results), jednak jest to wiadomość ogólna, która w tym przypadku nie ma zastosowania. Okazuje się, że problem wystąpił na skutek tego, że nasze zasady stylu punktów testowych nie odpowiadały naszemu projektowi, przez co Testpoint Manager nie zrealizował wszystkich zadań tak, jak powinien.

Aby naprawić ten błąd, musimy dokonać kilka zmian w zasadach stylu punktów testowych, jak możesz zobaczyć na grafice poniżej.

Po pierwsze, pady montowane w sposób przewlekany w naszym projekcie są umieszczone na siatce 0,01 mm, podczas gdy siatka punktów testowych została ustawiona na 0,025 mm. Oznacza to, że zasady dotyczące stylu punktów testowych nie pozwoliły na przypisanie żadnego punktu testowego, ponieważ żaden z nich nie znajdował się na odpowiedniej siatce. Kolejny problem dotyczy tego, że zasady określały rozmiar otworu nie większy niż 1,016 mm, podczas gdy nasz otwór ma 1,02 mm.

^{Zmiana niektórych stylów punktów testowych}

Skorygowaliśmy te błędy, wyłączając siatkę i ustawiając maksymalny rozmiar otworu na 1,03 mm, jak możesz zobaczyć na powyższym zrzucie ekranu. Gdy te zasady zostały zaktualizowane, wróciliśmy do menu Testpoint Manager i ponownie dokonaliśmy przypisania. Jak widać na grafice poniżej, do wszystkich naszych sieci zostały teraz poprawnie przypisane montażowe punkty testowe.

^{W menu Testpoint Manager znajdują się teraz pomyślnie przypisane punkty testowe}

Przypisywanie punktów testowych to istotna część pracy projektanta płytek PCB, który potrzebuje niezawodnego zestawu narzędzi do projektowania. Na szczęście, Altium to oprogramowanie do projektowania PCB, które zostało wyposażone w przydatne i łatwe w użyciu funkcje umożliwiające określanie punktów testowych oraz zarządzanie nimi.

Chcesz dowiedzieć się więcej o tym, w jaki sposób Altium może pomóc Ci w tworzeniu punktów testowych podczas pracy nad Twoim kolejnym projektem PCB? Porozmawiaj z ekspertem z Altium.