Design af PCB-testfikstur: Sømseng, flyvende probe og DFT

En PCB-testfikstur er den specialfremstillede jig, der holder et samlet printkort og presser fjederbelastede prober på dets testpunkter, så en tester kan kontrollere printkortet automatisk. Det er det, der muliggør hurtig og gentagelig produktionstest – men en fixtur fungerer kun, hvis printkortet er designet med testadgang i tankerne. Denne vejledning forklarer, hvad en testfikstur er, hvordan sømbed- og flyvende probe-tilgange adskiller sig, hvordan man designer et printkort til testbarhed, og hvordan Highleap Electronics bygger og tester printkort med den rigtige fixturstrategi.

1. Hvad er en PCB-testanordning?

En PCB-testfikstur er en specialbygget jig, der holder et samlet printkort i præcis justering og presser en række fjederbelastede "pogo"-pins på dets testpuder, hvilket forbinder printkortet til testudstyr til en automatisk kontrol. Det er den mekaniske grænseflade mellem dit specifikke printkort og en tester, og det er det, der gør det muligt for en linje at verificere hundredvis af identiske printkort hurtigt og konsekvent.

Den mest almindelige form er "bed-of-nails"-fiksturen, hvor snesevis eller hundredvis af pogo-pins er justeret med testpunkter, så en tester i kredsløbet kan måle individuelle komponenter, eller en funktionstester kan teste printkortet som helhed. Fordi hver fikstur er bearbejdet og forbundet til ét printkortlayout, har den en startomkostning - hvilket er grunden til, at valget mellem en dedikeret fikstur og en fiksturløs metode (behandlet nedenfor) i høj grad er et økonomisk valg drevet af volumen.

2. Sømbed vs. flyvende sonde: hvilken test passer til din mængde?

Brug en sømbaseret fikstur til produktionsvolumener, hvor dens hastighed amortiserer fiksturomkostningerne, og flyvende probetest til prototyper og lave volumener, hvor det er vigtigere at undgå fiksturomkostninger end at hastighed. De to tilgange bytter forudgående omkostninger op mod testtiden pr. printplade:

En " bed-of-nails"-fixtur er uovertruffen til gennemløb, når du først har bygget nok printkort til at afskrive det, mens en flyvende probe-test ikke kræver nogen fixtur og er ideel tidligt, når designet stadig kan ændre sig, og mængderne er små. Mange produkter starter med flyvende probe til prototyper og opgraderes til en fixtur til produktion. Ud over kontroller i kredsløbet kan begge dele kombineres med funktionel testning, der træner printkortet på samme måde som slutproduktet vil.

3. Sådan designer du et printkort til testadgang (DFT)

Design med henblik på testbarhed ved at placere tilgængelige testpuder på hvert net, du vil undersøge, holde dem på den ene side, dimensionere og afstemme dem til pogo-pins og undgå puder under høje komponenter. En fixture kan kun undersøge det, layoutet eksponerer, så testadgang er en designbeslutning, der træffes, før printpladen fryses – det er dyrt eller umuligt at tilføje den bagefter. Det væsentlige:

• Udlever testpuder. Hvert net, som testen skal nå, kræver en dedikeret, tilgængelig platform med passende størrelse og en tydelig jordreference.
• Hold adgangen til sonden på den ene side. Et enkeltsidet probefelt giver en enklere, billigere og mere pålidelig armatur end dobbeltsidet adgang.
• Respekter afstand og hold afstande. Pogo-pins skal have minimal afstand og frigang mellem pads, og høje dele må ikke blokere probefeltet.
• Planlæg for funktionelle testhooks. Stik, headers eller pads, der giver en funktionstester mulighed for at styre og observere kortet, er en del af den samme adgangsplan.

Denne disciplin er hjertet i design med henblik på testbarhed , og det er præcis den slags ting, som en præproduktionsgennemgang fanger – et printkort uden probeadgang er et problem, der er langt billigere at reparere i CAD end efter en fixture er blevet tilbudt.

4. Prisen på et testarmatur: Hvornår betaler et testarmatur sig?

En dedikeret testfixtur betaler sig, når din produktionsvolumen er høj nok til, at fixturens hurtige testtid pr. printkort sparer mere end dens startomkostninger – typisk ved mellemstore til høje volumener, mens lave volumener er billigere at teste fixturløs. Økonomien handler om en simpel handel: en fixtur har en reel startpris, men tester hvert printkort på få sekunder, hvorimod flyvende probe ikke har nogen fixturomkostninger, men tager minutter pr. printkort.

For en prototype med 10 printkort giver det sjældent mening at bygge en fixture; flyvende probe undgår investeringen helt. For tusindvis af printkort opvejer fixturens hastighed på sekunder pr. printkort hurtigt byggeomkostningerne og bliver den billigere løsning samlet set. Crossoveren afhænger af dit specifikke printkort og mængder, hvilket er grunden til, at teststrategien bedst besluttes sammen med din producent som en del af planlægningen - på samme måde som produktion i lav volumen og produktion i høj volumen kræver forskellige testtilgange. At vælge den forkerte strategi spilder enten penge på en unødvendig fixture eller flaskehalse i en produktionslinje i høj volumen ved langsom testning.

5. Inde i en sømbeslagsarmatur: pogo-stifter, plader og sonder

En sømbeslagsfikstur er bygget af tre kerneelementer: en række fjederbelastede pogo-stifter, der er i kontakt med testpuderne, en boret probeplade, der holder hver stift i nøjagtig justering med dens mål, og en mekanisme, der presser printpladen ned på stifterne. Forståelsen af ​​disse forklarer både, hvorfor en fikstur er præcis, og hvorfor den koster, hvad den gør - hver stift er placeret til ét specifikt printpladelayout.

Pogo-benene er selve hjertet i det. Hver af dem er en lille fjederbelastet probe, der komprimeres let, når printkortet trykkes ned, hvilket sikrer fast og ensartet kontakt uden at beskadige puden, og de leveres med forskellige spidstyper - skarpe kroner til at gennembore eventuelle oxid- eller fluxrester, flade spidser til guldpuder - valgt til at passe til printkortets finish. Benene sidder i en præcisionsboret plade, så hver lander inden for en brøkdel af en millimeter fra sit mål, hvilket er grunden til, at testpuder skal have tilstrækkelig størrelse og afstand; puder, der er for små eller for tæt på, gør en skrøbelig og upålidelig fikstur. Printkortet holdes med vakuum eller en mekanisk presse, så alle ben får kontakt samtidigt, og fiksturen forbinder disse kontakter tilbage til testeren i kredsløbet . Fordi hele pinfeltet er tilpasset ét layout, er fiksturen et værktøj med ét printkort - grunden til, at dens omkostninger amortiseres over volumen, og hvorfor lave volumener i stedet foretrækker en fiksturløs flyvende probe- tilgang.

6. Hvordan Highleap fastgør og tester dine boards

Highleap matcher teststrategien til din volumen og dit printkort — flyvende probe til prototyper og små serier, fastmonterede fixtures og funktionstest til produktion — og gennemgår dit design for testadgang, før fixturet bygges. Gennem funktionstest og test i kredsløbet verificeres printkortene i forhold til den dækning, du definerer, uanset om det er brud og kortslutninger, komponentværdier eller fuld funktionel adfærd.

Fordi en armatur kun er så god som den adgang, der er designet til printkortet, starter dette med en gennemgang af fremstillings- og testbarhed under den nøkkelfærdige montering , så manglende testpuder eller blokerede probeområder opdages, før de bliver et armaturproblem. Når du anmoder om et tilbud, bedes du fortælle os dit målvolumen, de defekter, testen skal opdage, og om du har brug for in-circuit, funktionel eller begge dele, så den rigtige armatur og testplan er planlagt fra starten.

7. Ofte stillede spørgsmål om printpladetestanordninger

Hvad er en pogo-nål?

En pogo-pin er en fjederbelastet testprobe med et stempel, der komprimeres, når den presses mod en pude, hvilket giver en fast, gentagelig kontakt uden at beskadige printpladen. En række af dem i en boret plade danner "neglene" i en søm-bed-fikstur.

Hvad er forskellen på et IKT-armatur og et funktionelt testarmatur?

En ICT-fikstur undersøger individuelle net for at måle komponenter og tilslutningsmuligheder, mens en funktionel testfikstur forbinder til printkortets faktiske grænseflader – strøm, stik, signaler – for at køre det som slutproduktet. Mange produktionslinjer bruger begge i rækkefølge.

Hvor store skal testflader være til en armatur?

Testfelterne skal være store nok og placeret langt nok fra hinanden til, at en pogo-pin kan lande pålideligt – generelt runde, åbne felter på den ene side med afstand til høje dele. Felter, der er for små eller for tætpakkede, gør en skrøbelig og fejlbehæftet fastgørelse.

Kan man teste et printkort uden en fikstur?

Ja — flyvende probe-test bruger bevægelige prober, der ikke kræver nogen specialfremstillet fastgørelse, og berøringsfri AOI og røntgeninspektion uden at berøre printpladen. Disse er velegnede til prototyper og lav volumen; fastgørelser tjener primært deres omkostninger ved højere produktionsvolumener.

Kan jeg bygge min egen testfikstur til en sømbund?

Det er muligt at bruge simple printkort med en boret plade og pogo-pin-fatninger, men præcis pin-justering, pålidelig printkortregistrering og holdbar ledningsføring er vanskelige at opnå i hånden. Til produktion er en professionelt bygget armatur langt mere pålidelig.

Hvor længe holder en testlampe?

En velbygget armatur holder i mange tusinde testcyklusser, hvor pogo-pins er den primære sliddel, der udskiftes med jævne mellemrum. Fordi den er bundet til ét printkortlayout, slutter dens levetid, når den pågældende produktrevision ændres.