Projetando para Testabilidade (DFT)

Criada: Fevereiro 10, 2017
Atualizada: Outubro 27, 2020

O custo total para produzir uma placa de circuito impresso PCB pode ser dividido em várias categorias básicas: O custo de fabricação da PCB em branco, o custo dos componentes, os custos de montagem e o custo de teste. Esse último, o custo de testar a placa completa, pode compreender até 25% a 30% do custo total de produção do produto.

RESUMO

Projetar para testabilidade em um design de PCB (DFT) é um passo crítico no processo de design para fabricação (DFM). Esse conceito crítico se resume a desenvolver um produto consistente pelo menor custo de fabricação possível, mantendo uma taxa aceitável de defeitos. Considerar a testabilidade ao longo do Design de PCB envolve delinear o processo de criação para entender os requisitos de pontos de teste e isolar falhas rapidamente. Tanto para erros de fabricação quanto para falhas de componentes, o DFT é fundamental no design para rentabilidade. Neste documento, exploraremos o DFT em profundidade e, especificamente, olharemos para o teste em circuito (ICT).

DIRETRIZES DE DFM E DFT

Ao selecionar um fabricante contratado (CM), eles sempre devem fornecer diretrizes de DFM (Design for Manufacturability) e DFT (Design for Testability). Certifique-se sempre de obter e ler essas diretrizes para cada CM que você está considerando. Revisar as diretrizes de DFM e DFT de diferentes CMs pode fornecer uma visão sobre o nível de expertise, conhecimento e capacidade de cada um. Consequentemente, essas diretrizes são uma ferramenta útil ao decidir qual CM é o mais adequado para produzir os produtos da sua empresa.

PLANEJAMENTO ANTECIPADO

As primeiras perguntas a considerar ao planejar um design para testabilidade são:

- Quem vai testar os pontos da montagem?

- Quais são suas capacidades?

As primeiras perguntas a fazer ao planejar um design são 1.) quem vai testar a montagem, e 2.) quais são as suas capacidades? A diretriz DFT será útil no planejamento inicial do layout. No entanto, é uma boa ideia entrar em contato diretamente com o CM e discutir suas necessidades específicas com um engenheiro de teste experiente. O engenheiro de teste será capaz de discutir suas capacidades e informá-lo sobre as diferentes metodologias de teste que eles podem fornecer. Uma combinação de um scan de limite (JTAG), pontos de teste ICT automatizados, laminografia por raio-X (AXI) e inspeção visual (manual e visão de máquina) proporcionará a cobertura de teste mais abrangente. Isso também lhe dará acesso a feedback imediato sobre o processo de fabricação, para que o fluxo de trabalho possa ser rapidamente ajustado conforme necessário, e componentes defeituosos possam ser identificados e rejeitados.

Em seguida, você deve considerar quais requisitos de ponto de teste são necessários para garantir um produto final de qualidade. Utilizar todo o arsenal de capacidades de teste disponíveis pode ou não ser necessário para a sua aplicação, e de fato, pode ser proibitivo em termos de custo. Por exemplo, se você está criando um layout de PCB para um satélite único orbitando a Terra, você vai querer realizar todos os tipos de teste disponíveis, para garantir que o produto final funcionará de maneira confiável por anos em um ambiente onde o reparo não é uma opção. No entanto, se você está produzindo cartões de saudação musicais, um teste funcional simples pode ser tudo o que é necessário.

TESTE ICT

O teste ICT pode detectar uma série de defeitos em Placas de Circuito Impresso, tanto na fabricação quanto nos componentes. Existem dois tipos de sistemas de teste ICT. Um sistema utiliza um dispositivo de teste, que fecha como uma concha a montagem do circuito impresso (PCA) sob teste e sonda várias redes para realizar o teste. O segundo é um teste de sonda voadora, onde as sondas são controladas por um sistema de computador para fazer contato elétrico com redes específicas da PCA sob teste.

Alguns exemplos de testes de design de PCB verificam curtos-circuitos/aberturas, componentes faltantes, componentes colocados com a polarização errada ou até mesmo o valor errado, e uma série de outros aspectos. Os testadores ICT também podem alimentar a PCA sob teste e exercitar circuitos analógicos e digitais para verificar a operação adequada. Sistemas de pontos de teste ICT podem realizar esse regime de testes com um alto volume de produção.

CONSIDERAÇÕES DE DESIGN DE PCB PARA TESTE ICT DE PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO

Altium Designer oferece funções de layout de PCB otimizadas para que você possa se concentrar em aspectos detalhados, mas críticos do DFT. Por exemplo, os requisitos de testabilidade diferem ligeiramente nos pontos de teste para testadores ICT que empregam cabeças de teste vs. o teste de sonda voadora. Esses detalhes podem custar tempo e dinheiro se negligenciados.

Para sistemas de teste que usam uma cabeça de teste, haverá diretrizes de DFT que ditam as características de um ponto de teste. Ao mapear a colocação e o layout de pcb, certifique-se de ter uma cópia dessa diretriz de DFT em mãos, fornecida pelo CM, que realizará o teste de montagem final.

O dispositivo de teste ICT irá sondar diversas características na placa, para fazer medições e fornecer energia, estímulo e medir sinais na PCA sob teste. Sistemas de teste podem sondar ambos os lados da PCA. No entanto, manter os pontos de teste em apenas um lado da placa diminuirá a complexidade do dispositivo de teste, resultando em um custo menor e um retorno sobre investimento (ROI) mais alto para o produto.

Dispositivo de Teste ICT

Uma vez que um dispositivo de teste de pontos de teste tenha sido desenvolvido para uma PCA, quaisquer modificações adicionais no dispositivo de teste para facilitar mudanças no produto resultarão em custos extras. Esses custos adicionais podem acumular. Portanto, deve-se ter cuidado ao fazer quaisquer modificações na PCA, para não mover nenhum dos locais dos pontos de teste existentes.

Muitas características de uma PCA podem ser utilizadas como um ponto de teste ICT. Existem diferentes tipos de sondas com mola (pinos) para facilitar a realização de uma conexão elétrica adequada com uma rede na PCA.

Sondas de Teste ICT

Pads passantes que possuem um terminal saliente muitas vezes podem ser sondados, como os pinos de conectores que se projetam para o lado secundário (inferior) da placa. Vias muitas vezes podem ser usadas como pontos de teste. No entanto, pads SMT com componentes soldados anexados podem não ser considerados um ponto de teste válido quando um dispositivo de teste é empregado.

Pontos de teste ICT - TP

Quando a tecnologia SMT é aplicada, a testabilidade é limitada, pois não há vias disponíveis para usar como pontos de teste; portanto, pads de ponto de teste devem ser incorporados ao design. A geometria e o espaço livre do pad de teste ICT devem estar entre os itens abordados nas diretrizes de DFT fornecidas pela CM que realiza o teste.

Outras informações relevantes que o documento DFT fornecerá incluem distâncias entre pontos de teste, distância até a borda da placa e o que pode ser usado como ponto de teste.

A ferramenta EDA usada para realizar o layout da placa terá um conjunto de regras de testabilidade e design para definir o que constitui um ponto de teste, juntamente com a cobertura de teste necessária. Ao configurar adequadamente esses conjuntos de regras (de acordo com as diretrizes de DFT) nas etapas de planejamento do layout, a produção da documentação de teste se tornará um processo automatizado.

Regras de Teste ICT para Características de um Ponto de Teste e Cobertura de Ponto de Teste

Gerenciador Automatizado de Pontos de Teste

Geração de Arquivo de Pontos de Teste

Uma vez que os pontos de teste e as regras de design tenham sido configurados; a ferramenta EDA terá recursos automatizados para atribuir os pontos de teste no design. De modo geral, a documentação produzida será um arquivo ou relatório de pontos de teste, contendo as coordenadas de cada ponto de teste. Este relatório pode ser gerado em uma variedade de formatos de arquivo, incluindo o formato IPC-D-356A. Outros formatos de arquivo podem ser exigidos pela CM que realiza o teste ou cria o dispositivo de teste. Consulte sua CM de testes para verificar quais dados são necessários para produzir o dispositivo de teste.

TESTE DE SONDAGEM VOADORA

O Testador de Sondagem Voadora não requer ferramentas para um dispositivo de teste, portanto, será a solução de teste ICT de menor custo. Além disso, os leads de componentes SMT soldados na PCA também podem ser sondados. Ao avaliar a CM para realizar o teste ICT, pode ser prudente perguntar se eles têm capacidades de teste ICT de Sondagem Voadora. Isso só exigirá a programação do sistema de teste e não custos de ferramentas para produzir o dispositivo de teste. Além disso, mudanças de engenharia (ECO) na PCA não exigirão evitar mudanças nos pontos de teste, pois quaisquer diferenças entre a montagem antiga e a nova só exigirão mudanças de programação.

Sistema de Teste ICT de Sondagem Voadora [3

CONCLUSÃO

Com a fase de testes de uma placa de circuito impresso concluída representando até 30% dos custos totais, projetar pensando na testabilidade em design de PCB é mais importante do que nunca. Isso começa primeiramente com o conhecimento das capacidades do seu fabricante e qual cobertura de teste é considerada necessária para garantir um produto final de qualidade. Uma vez que sua fase de planejamento esteja definida, um teste ICT abrangente permitirá detectar uma série de defeitos antes que sua placa esteja completamente fabricada. O Altium Designer auxiliará em cada etapa desse processo, facilitando o processo de design para que você possa planejar melhor a testabilidade. Foque no que é importante no processo de design e confira o Altium Designer hoje.