Проектирование с учетом тестопригодности (DFT)

Создано: 10 Февраля, 2017
Обновлено: 27 Октября, 2020

Проектирование с учетом тестируемости (DFT)

Общая стоимость производства готовой печатной платы (PCB) может быть разделена на несколько основных категорий: стоимость изготовления пустой PCB, стоимость компонентов, затраты на сборку и стоимость тестирования. Последний пункт, стоимость тестирования готовой платы, может составлять до 25-30% от общей стоимости производства продукта.

РЕЗЮМЕ

Проектирование с учетом тестируемости в дизайне печатной платы (DFT) является критическим этапом в процессе проектирования с учетом производственных возможностей (DFM). Этот критический концепт сводится к разработке последовательного продукта с минимально возможными затратами на производство при сохранении приемлемого уровня дефектов. Учет тестируемости на протяжении всего процесса проектирования PCB включает в себя планирование процесса создания для понимания требований к точкам тестирования и быстрого выявления неисправностей. Как для ошибок производства, так и для отказов компонентов, DFT имеет решающее значение в проектировании с целью получения прибыли. В этой статье мы подробно рассмотрим DFT и, в частности, обратим внимание на тестирование в схеме (ICT).

РУКОВОДСТВА ПО DFM И DFT

При выборе контрактного производителя (КП) он всегда должен предоставлять руководства по проектированию для производства (DFM) и тестированию на производственной пригодность (DFT). Всегда убедитесь, что вы получили и прочитали эти руководства для каждого КП, который вы рассматриваете. Изучение руководств по DFM и DFT от разных КП может дать представление об уровне их экспертизы, знаний и возможностей. Следовательно, эти руководства являются полезным инструментом при выборе КП, который лучше всего подходит для производства продукции вашей компании.

ПЛАНИРОВАНИЕ ЗАРАНЕЕ

Первые вопросы, которые следует рассмотреть при планировании дизайна на тестируемость:

- Кто будет тестировать точки сборки?

- Каковы их возможности?

Первые вопросы, которые следует задать при планировании проекта, это 1.) кто будет тестировать сборку и 2.) какие у них возможности? Руководство по проектированию с учетом тестирования (DFT) будет полезно на начальном этапе планирования компоновки. Однако, хорошей идеей будет напрямую связаться с производственным предприятием (CM) и обсудить ваши конкретные потребности с опытным инженером по тестированию. Инженер по тестированию сможет обсудить их возможности и проинформировать вас о различных методологиях тестирования, которые они могут предложить. Комбинация граничного сканирования (JTAG), автоматизированных точек ICT тестирования, рентгеновской ламинографии (AXI) и визуального осмотра (ручного и машинного зрения) обеспечит наиболее полное покрытие тестированием. Это также даст вам доступ к немедленной обратной связи о процессе производства, так что рабочий процесс может быть быстро скорректирован по мере необходимости, а дефектные компоненты могут быть выявлены и отклонены.

Далее вам следует рассмотреть, какие требования к тестовым точкам необходимы для гарантии качества готового продукта. Использование полного арсенала доступных возможностей тестирования может быть не требуется для вашего приложения и, фактически, может оказаться слишком дорогим. Например, если вы создаете макет печатной платы для уникального спутника, вращающегося вокруг Земли, вы захотите провести все доступные виды тестов, чтобы убедиться, что готовый продукт будет надежно функционировать годами в условиях, когда ремонт невозможен. Однако, если вы производите музыкальные поздравительные открытки, простой функциональный тест может быть всем, что требуется.

ТЕСТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ПРОВЕРКИ

Тестирование с использованием инструментальной проверки может обнаружить ряд дефектов на печатных платах, как на этапе производства, так и среди компонентов. Существует два типа систем тестирования ИСП. Одна система использует тестовое приспособление, которое закрывает собой собранную печатную плату (PCA) под тестом и проникает различными сетями для проведения теста. Второй тип - тест с летающими зондами, где зонды управляются компьютерной системой для создания электрического контакта с определенными сетями PCA под тестом.

Некоторые примеры тестов на проектирование печатных плат проверяют наличие коротких замыканий/обрывов, отсутствие компонентов, установку компонентов с неправильной поляризацией или даже неверное значение, а также ряд других аспектов. Тестеры ICT также могут подавать питание на ППА (печатную плату ассамблеи) во время теста и проверять аналоговые и цифровые схемы на предмет корректной работы. Системы тестовых точек ICT могут выполнять этот режим тестов с высокой пропускной способностью.

РАССМОТРЕНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ICT

Altium Designer предоставляет упрощенные функции разметки печатных плат, чтобы вы могли сосредоточиться на детальных, но критически важных аспектах DFT. Например, требования к тестируемости немного отличаются в точках тестирования для тестеров ICT, использующих тестовые головки, по сравнению с летающим зондом. Эти детали могут стоить времени и денег, если их упустить.

Для тестовых систем, использующих тестовую головку, будут существовать руководства по DFT, которые определяют характеристики тестовой точки. Когда вы будете планировать размещение и разметку печатной платы, обязательно имейте под рукой копию этого руководства по DFT от CM, который будет проводить окончательное сборочное тестирование.

ICT приспособление будет проверять различные элементы на плате, производить измерения и обеспечивать питание, стимуляцию и измерение сигналов на испытуемой печатной сборке (PCA). Тестовые системы могут проверять обе стороны PCA. Однако, ограничение тестовых точек одной стороной платы уменьшит сложность тестового приспособления, что приведет к снижению стоимости и увеличению рентабельности инвестиций (ROI) для продукта.

Приспособление для ICT тестирования

Как только приспособление для тестирования точек будет разработано для PCA, любые дополнительные изменения в приспособлении для учета изменений в продукте повлекут за собой дополнительные расходы. Эти дополнительные расходы могут накапливаться. Поэтому необходимо проявлять осторожность при внесении любых изменений в PCA, чтобы не перемещать никакие из существующих точек тестирования.

Многие элементы PCA могут использоваться как точки для ICT тестирования. Существуют различные типы пружинных зондов (штырей) для обеспечения надлежащего электрического соединения с цепью на PCA.

Зонды для ICT тестирования

Сквозные отверстия, из которых выступают выводы, часто могут использоваться для проб, например, контактные пины, выступающие на вторичную сторону (нижнюю) платы. Переходные отверстия (виасы) также часто могут использоваться в качестве точек для тестирования. Однако, SMT-площадки с припаянными компонентами могут не рассматриваться как допустимые точки для тестирования при использовании тестового приспособления.

Точки для тестирования ICT - TP

Когда применяется технология SMT, возможности для тестирования ограничены, так как нет доступных виасов, которые можно было бы использовать в качестве точек для тестирования; следовательно, в дизайн необходимо включить площадки для тестовых точек. Геометрия и зазоры тестовой площадки ICT должны быть среди пунктов, охватываемых руководством по проектированию для тестирования (DFT), предоставляемым CM, выполняющим тестирование.

Другая релевантная информация, которую предоставит документ DFT, включает зазоры между точками для тестирования, зазор до края платы и то, что может использоваться в качестве точки для тестирования.

Инструмент EDA, используемый для размещения элементов на плате, будет иметь набор правил тестирования и проектирования для определения того, что считается точкой для тестирования, вместе с необходимым охватом тестирования. Правильно настроив эти наборы правил (в соответствии с руководством DFT) на этапах планирования размещения, создание тестовой документации станет автоматизированным процессом.

Правила тестирования ICT для характеристик точки тестирования и охвата тестирования

Автоматизированный менеджер контрольных точек

Генерация файла контрольных точек

После настройки правил дизайна для контрольных точек, инструмент EDA будет автоматически назначать контрольные точки в дизайне. В общем случае, результатом будет файл или отчет о контрольных точках, содержащий координаты каждой контрольной точки. Этот отчет может быть сгенерирован в различных форматах файлов, включая формат IPC-D-356A. Другие форматы файлов могут потребоваться CM, выполняющим тестирование или создающим приспособление. Советуем проконсультироваться с вашим CM по тестированию, чтобы уточнить, какие данные необходимы для создания тестового приспособления.

ТЕСТИРОВАНИЕ С ПОМОЩЬЮ ЛЕТАЮЩЕГО ЗОНДА

Тестер с летающим зондом не требует изготовления приспособления для тестирования, поэтому будет самым дешевым решением для тестирования ICT. Кроме того, можно также проверять припаянные выводы SMT-компонентов на ППА. При выборе CM для проведения ICT тестирования может быть разумно спросить, имеют ли они возможности тестирования ICT с летающим зондом. Это потребует только программирования тестовой системы и не потребует затрат на изготовление тестового приспособления. Кроме того, инженерные изменения (ECO) в ППА не потребуют изменений контрольных точек, так как любые различия между старой и новой сборкой потребуют только изменений в программировании.

Система ICT тестирования с летающим зондом [3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Поскольку фаза тестирования завершенной печатной платы может составлять до 30% от общих затрат, проектирование с учетом тестируемости в дизайне ПП является более важным, чем когда-либо. Это начинается с понимания возможностей вашего производителя и того, какой объем тестирования считается необходимым для гарантии качества готового продукта. Как только ваша фаза планирования будет налажена, комплексное тестирование ICT позволит вам обнаружить ряд дефектов до полного изготовления вашей платы. Altium Designer поможет на каждом этапе этого процесса, упрощая процесс проектирования, чтобы вы могли лучше планировать тестируемость. Сосредоточьтесь на важном в процессе проектирования и ознакомьтесь с Altium Designer уже сегодня.