Piirilevyjen testauslaitteiden suunnittelu: Naulasänky, lentävä koetin ja DFT

Piirilevytestauslaite on mittatilaustyönä tehty laite, joka pitää koottua piirilevyä paikallaan ja painaa jousikuormitetut mittauspäätteet testipisteisiin, jotta testaaja voi tarkistaa levyn automaattisesti. Se mahdollistaa nopean ja toistettavan tuotantotestauksen – mutta mittauslaite toimii vain, jos piirilevy on suunniteltu testausyhteydet mielessä pitäen. Tässä oppaassa selitetään, mikä testilaite on, miten naulasänky- ja lentävä mittauspää -menetelmät eroavat toisistaan, miten piirilevy suunnitellaan testattavaksi ja miten Highleap Electronics rakentaa ja testaa piirilevyjä oikealla mittausstrategialla.

1. Mikä on piirilevyjen testauslaite?

Piirilevyjen testauslaite on mittatilaustyönä valmistettu laite, joka pitää kootun piirilevyn tarkasti linjattuna ja painaa jousikuormitettuja "pogo"-nastoja testialustoilleen, yhdistäen levyn testilaitteisiin automaattista tarkistusta varten. Se on mekaaninen rajapinta tietyn piirilevyn ja testerin välillä, ja sen avulla linja voi tarkistaa satoja identtisiä piirilevyjä nopeasti ja johdonmukaisesti.

Yleisin muoto on naulasänkykiinnitys, jossa kymmeniä tai satoja pogo-nastoja on linjassa testipisteiden kanssa, jotta piirin sisäinen testaaja voi mitata yksittäisiä komponentteja, tai toiminnallinen testaaja voi testata koko piirilevyä. Koska jokainen kiinnitin koneistetaan ja johdotetaan yhtä piirilevyasettelua varten, siitä aiheutuu alkukustannuksia – siksi valinta erillisen kiinnittimen ja kiinnittimettömän menetelmän välillä (käsitellään seuraavaksi) on pitkälti taloudellinen ja volyymiin perustuva.

2. Naulasänkytesti vs. lentävä luotain: kumpi testi sopii volyymiisi?

Käytä naulasänkykiinnitintä tuotantomäärissä, joissa sen nopeus amortisoi kiinnityskustannukset, ja lentävää koetinta prototyypeille ja pienille määrille, joissa kiinnityskustannusten välttäminen on nopeutta tärkeämpää. Nämä kaksi lähestymistapaa tasapainottavat alkukustannukset piirilevykohtaisen testausajan kanssa:

A naulasänkyyn kiinnitettävä kiinnike on lyömätön läpimenon suhteen, kunhan rakennat tarpeeksi piirilevyjä sen kuolettamiseksi, kun taas a lentävän luotaimen testi ei tarvitse kiinnitintä ja on ihanteellinen alkuvaiheessa, kun suunnittelu voi vielä muuttua ja määrät ovat pieniä. Monet tuotteet aloittavat prototyyppien valmistuksen lentävällä luotaimella ja siirtyvät sitten kiinnittimeen tuotantoa varten. Piiritarkastusten lisäksi molemmat voidaan yhdistää toiminnalliseen testaukseen, joka harjoittelee piirilevyä lopputuotteen tavoin.

3. Testauspääsyä (DFT) varten tarkoitetun piirilevyn suunnittelu

Suunnittele testattavuus huomioon asettamalla esteettömät testialueet jokaiselle verkkoon, jota haluat mitata, pitämällä ne toisella puolella, mitoittamalla ja asettamalla ne pogo-nastoja varten ja välttämällä alueiden sijoittamista korkeiden komponenttien alle. Kiinnitin voi mitata vain sen, minkä asettelu paljastaa, joten testausmahdollisuus on suunnittelupäätös, joka tehdään ennen levyn jäädyttämistä – sen lisääminen jälkikäteen on kallista tai mahdotonta. Olennaista:

• Anna testityynyt. Jokainen testin kohteena oleva verkko tarvitsee oman, helposti saavutettavan ja riittävän kokoisen alustan, jolla on selkeä viite maahan.
• Pidä anturin pääsy toisella puolella. Yksipuolinen mittauskenttä on yksinkertaisempi, halvempi ja luotettavampi kiinnitys kuin kaksipuolinen mittauskenttä.
• Kunnioita etäisyyksiä ja pysy erillään. Pogo-nastojen välisten liitäntäpintojen välisten etäisyyksien ja välyksen on oltava mahdollisimman pienet, eivätkä korkeat osat saa peittää mittauskenttää.
• Suunnittele toiminnalliset testikoukut. Liittimet, otsikot tai liitäntäpisteet, joiden avulla toiminnallinen testaaja voi ajaa ja tarkkailla piirilevyä, ovat osa samaa käyttösuunnitelmaa.

Tämä kurinalaisuus on ydin testattavuuden suunnittelu, ja juuri sellaista asiaa esituotantotarkastus havaitsee – piirilevy ilman mittauspäätä on paljon halvempi korjata CAD-ohjelmilla kuin vasta tarjouksen jälkeen.

4. Testilaitteiston hinta: milloin laitteisto kannattaa?

Erillinen testauslaitteisto kannattaa, kun tuotantomäärä on riittävän suuri, jotta laitteiston nopea piirilevykohtainen testausaika säästää enemmän kuin sen alkuvaiheen rakennuskustannukset – tyypillisesti keskisuurilla tai suurilla volyymeilla, kun taas pienet volyymit ovat halvempia testata ilman laitteistoa. Taloudellisuus tiivistyy yksinkertaiseen kauppaan: laitteistolla on todelliset alkuvaiheen kustannukset, mutta se testaa jokaisen levyn sekunneissa, kun taas Flying Probella ei ole laitteistokustannuksia, mutta se kestää minuutteja piirilevyä kohden.

Kymmenen piirilevyn prototyypille kiinnittimen rakentaminen on harvoin järkevää; lentävä luotain säästää investoinnin kokonaan. Tuhansien piirilevyjen kohdalla kiinnittimen sekuntinopeus ylittää nopeasti sen rakennuskustannukset ja siitä tulee kaiken kaikkiaan halvempi vaihtoehto. Ylitys riippuu juuri sinun piirilevystäsi ja määristä, minkä vuoksi testausstrategia on parasta päättää yhdessä valmistajan kanssa osana suunnittelua – samalla tavalla kuin pienimuotoinen valmistus ja suuren volyymin tuotanto vaatii erilaisia ​​testausmenetelmiä. Väärän strategian valitseminen joko tuhlaa rahaa tarpeettomaan testauslaitteeseen tai pullonkauloja suuren volyymin tuotantolinjalle hitaiden testausmäärien vuoksi.

5. Naulakiinnikkeen sisällä: pogo-tapit, levyt ja koettimet

Naulasänkykiinnitys koostuu kolmesta ydinosasta: jousikuormitteisista pogo-tapeista, jotka koskettavat testialustoja, poratusta mittauslevystä, joka pitää jokaisen tapin täsmälleen kohdakkain kohteen kanssa, ja mekanismista, joka painaa levyn alas tappien päälle. Näiden ymmärtäminen selittää sekä miksi kiinnitys on tarkka että miksi se maksaa niin paljon kuin se maksaa – jokainen tappi on sijoitettu yhtä tiettyä levyn asettelua varten.

Pogo-nastat itsessään ovat sen ydin. Jokainen on pieni jousikuormitteinen anturi, joka puristuu hieman, kun levyä painetaan alas, varmistaen tukevan ja tasaisen kosketuksen vahingoittamatta alustaa. Niissä on erilaisia ​​kärkityylejä – terävät kruunut lävistävät mahdolliset oksidit tai fluksejäkeet, litteät kärjet kultaisille tyynyille – jotka on valittu levyn viimeistelyn mukaan. Nastat asettuvat tarkkuusporattuun levyyn, joten jokainen osuu millimetrin murto-osan päähän kohteestaan, minkä vuoksi testityynyjen on oltava riittävän kokoisia ja etäisyyksiä toisistaan; liian pienet tai liian lähellä olevat tyynyt tekevät kiinnityksestä hauraan ja epäluotettavan. Levyä pitää paikallaan tyhjiö tai mekaaninen puristin, joten kaikki nastat koskettavat samanaikaisesti, ja kiinnitin johdottaa nämä koskettimet takaisin... piirin sisäinen testaajaKoska koko pinnikenttä on räätälöity yhteen asetteluun, valaisin on yhden piirilevyn työkalu – syy siihen, miksi sen kustannukset kuoleutuvat volyymiin nähden ja miksi pienet volyymit suosivat valaisintonta. lentävä luotain lähestymistapaa sen sijaan.

6. Miten Highleap kiinnittää ja testaa lautojasi

Highleap sovittaa testausstrategian volyymiisi ja piirilevyysi mukaan – lentävä koetin prototyypeille ja pienille sarjoille, naulapohjakiinnittimet ja toiminnallinen testaus tuotantoa varten – ja tarkistaa suunnitelmasi testausmahdollisuutta varten ennen kiinnittimen rakentamista. toiminnallinen testaus ja piirin sisäisessä testissä piirilevyt varmennetaan määrittämäsi kattavuuden mukaisesti, olipa kyseessä sitten avoimet ja oikosulut, komponenttien arvot tai täydellinen toiminnallinen käyttäytyminen.

Koska kiinnitin on vain niin hyvä kuin piirilevyyn suunniteltu liitoskohta, tämä alkaa valmistettavuuden ja testattavuuden tarkastelulla. kokoonpano avaimet käteen -periaatteella, jotta puuttuvat testilevyt tai tukkeutuneet mittausanturialueet havaitaan ennen kuin niistä tulee kiinnitysongelma. Kun pyydät tarjousta, kerro meille tavoitevolyymisi, viat, jotka testin on löydettävä, ja tarvitsetko piirin sisäistä, toiminnallista vai molempia, jotta oikea kiinnitys ja testaussuunnitelma ovat alusta alkaen selvillä.

7. Piirilevyjen testauslaitteiden usein kysytyt kysymykset

Mikä on pogo-pinni?

Pogo-tappi on jousikuormitteinen mittausanturi, jonka mäntä puristuu kokoon painettaessa alustaa vasten, jolloin saavutetaan luja ja toistettava kosketus vahingoittamatta piirilevyä. Poratussa levyssä olevien naulakokoonpanojen muodostama naulasänkykiinnikkeen "naulat".

Mitä eroa on ICT-kiinnityksellä ja toiminnallisella testauskiinnityksellä?

ICT-testauslaite mittaa yksittäisiä verkkoja komponenttien ja liitettävyyden mittaamiseksi, kun taas toiminnallinen testauslaite kytketään piirilevyn todellisiin rajapintoihin – virtaan, liittimiin, signaaleihin – ja käyttää sitä lopputuotteen tavoin. Monilla tuotantolinjoilla käytetään molempia peräkkäin.

Kuinka suuria testityynyjen täytyy olla valaisinta varten?

Testityynyjen tulee olla riittävän suuria ja riittävän kaukana toisistaan, jotta pogo-tappi laskeutuu luotettavasti – yleensä pyöreitä, toiselta puolelta avoimia tyynyjä, joissa on tilaa korkeisiin osiin. Liian pienet tai liian tiiviisti pakatut tyynyt tekevät kiinnityksestä hauraan ja vikaantumiselle alttiin.

Voiko piirilevyä testata ilman kiinnitintä?

Kyllä – lentävällä luotaimella tehtävässä testissä käytetään liikkuvia antureita, jotka eivät vaadi räätälöityjä kiinnittimiä, ja AOI- ja röntgentarkastus tehdään koskematta levyyn. Nämä sopivat prototyyppeihin ja pieniin tuotantomääriin; kiinnikkeet ansaitsevat hintansa pääasiassa suurilla tuotantomäärillä.

Voinko rakentaa oman naulasänkytestauslaitteeni?

Yksinkertaisten piirilevyjen kohdalla on mahdollista käyttää porattua levyä ja pogo-pin-liittimiä, mutta tarkkaa nastojen kohdistusta, luotettavaa piirilevyn kohdistusta ja kestävää johdotusta on vaikea saavuttaa käsin. Tuotannollisesti ammattimaisesti rakennettu kiinnitin on paljon luotettavampi.

Kuinka kauan testilaite kestää?

Hyvin rakennettu kiinnitys kestää tuhansia testisyklejä, ja pogo-nastat ovat tärkein kulutusosa, joka vaihdetaan säännöllisesti. Koska se on sidottu yhteen piirilevyasetteluun, sen käyttöikä päättyy, kun kyseinen tuoteversio muuttuu.