Проектирование с учетом тестируемости (DFT) для печатных плат: основы и стратегия тестирования

Компания Highleap Electronics предоставляет услуги по изготовлению и сборке печатных плат, а также проверяет возможность тестирования в рамках бесплатного DFM-анализа . Цель проста: меньше неожиданностей во время сборки, более четкие результаты проверки на соответствие требованиям и более быстрая доставка.

---

Основы DFT PCB

Проектирование с учетом тестируемости (DFT) означает проектирование печатной платы таким образом, чтобы производство могло эффективно ее проверить. Это не просто «желательная» функция. Она напрямую влияет на:

• Сроки доставки зависят от того, насколько сложно тестировать платы, так как это требует большего ручного тестирования и более длительных циклов отладки.
• Выход годных изделий обусловлен тем, что непроверяемые сетки позволяют дефектам оставаться незамеченными до более поздних стадий.
• Стоимость обусловлена ​​тем, что многократные доработки и инженерное время быстро превышают стоимость добавления доступа к тестированию.
• Последовательность обеспечивается благодаря четкому доступу к результатам тестирования, что позволяет проводить повторяемые испытания в разных партиях и на разных заводах.

Большинство дефектов сборки не представляют собой ничего загадочного. Обычно это обрывы цепи, короткие замыкания, дефекты пайки, проблемы с полярностью, неправильные значения или отсутствие деталей. Технология DFT позволяет заводу быстро обнаруживать и локализовать эти дефекты.

---

Стратегия тестирования печатных плат

Качественное тестирование DFT начинается с выбора реалистичной стратегии тестирования. Вам не нужны все методы. Вам нужна правильная комбинация, учитывающая объем, плотность и риск.

В цепном тестировании ИКТ

• Лучше всего Средние и большие объемы производства, где важны быстрое время цикла и повторяемость.
• Силы Отличное покрытие производственных дефектов при наличии доступа.
• Требование достаточное количество контрольных точек и, как правило, приспособление

Испытание летающего зонда

• Лучше всего прототипы и мелкосерийное производство, где часто вносятся изменения в конструкцию.
• Силы Отсутствие инвестиций в оборудование и гибкие условия для внесения изменений.
• Компромисс медленнее на одной плате, чем ИКТ

Граничное сканирование JTAG

• Лучше всего Плотные цифровые схемы с устройствами, поддерживающими JTAG.
• Силы Расширяет зону покрытия без необходимости использования контактных площадок для каждой сети.
• Ограничивать не заменяет аналоговые проверки или полную функциональную верификацию.

Функциональный тест

• Лучше всего Проверка работоспособности изделия в условиях реального энергопотребления и эксплуатации.
• Силы подтверждает замысел проекта
• Снижение Дефекты сборки могут остаться незамеченными, если не запланировано покрытие дефектов.

Типичная комбинация методов в реальных условиях — это летающий зонд плюс функциональное тестирование для прототипов, и ИКТ плюс функциональное тестирование для серийного производства. Если ИКТ невозможны, запланированная комбинация выборочного зондирования, JTAG (при наличии) и функционального тестирования все равно может обеспечить высокую степень уверенности.

Получите ценовое предложение на печатные платы и сборочные узлы.

---

Дизайн контрольной точки печатной платы

Контрольные точки — это наиболее эффективный с точки зрения рентабельности DFT элемент. Если к контрольным точкам легко получить доступ, тестирование в производственной среде становится быстрым и воспроизводимым. Если же они отсутствуют или расположены неправильно, тестирование становится ручным, медленным и менее стабильным.

Размер и качество контрольной точки

• Летающий зонд Обычно хорошо работает со специальными подушечками диаметром от 0.5 до 0.7 мм, в зависимости от плотности и используемой системы зондирования.
• Оборудование для ИКТ Как правило, для обеспечения надежного контакта и снижения частоты ложных срабатываний предпочтение отдается более крупным специальным контактным площадкам диаметром от 0.9 до 1.0 мм.
• Чистота поверхности Должны быть удобны в использовании и стабильны. Избегайте использования контактных площадок с припоем для измерения параметров, поскольку это может увеличить вариативность. Специальные открытые медные площадки с надлежащим покрытием обеспечивают более стабильную работу.

Практические советы. Если вы не уверены, какой метод тестирования будет использоваться, спроектируйте контрольные точки, которые, по крайней мере, будут удобны для полетного зонда, а затем зарезервируйте открытые участки, которые могут быть использованы для поддержки ИКТ в будущей доработке производства.

Расстояние между контрольными точками и доступ к ним.

Контрольные точки чаще всего не проходят проверку, потому что зонды физически не могут до них добраться. Общие правила доступа:

• Хранилища Оставьте зазоры от высоких компонентов, экранов, разъемов и радиаторов, чтобы датчики не сталкивались.
• край доски Избегайте размещения контрольных точек слишком близко к контуру печатной платы, где могут создаваться помехи от зажимов и креплений.
• Одностороннее зондирование По возможности, размещайте большинство контрольных точек с одной стороны, чтобы упростить настройку теста и снизить затраты.

Если тестирование платы необходимо проводить только с одной стороны, в первую очередь следует протестировать критически важные цепи на этой стороне, а второстепенные цепи разместить там, где позволяет пространство.

Какие сети следует проверить с помощью контрольных точек?

В производственной среде редко требуется контрольная точка на каждой цепи. Необходимо обеспечить покрытие тех цепей, которые быстро выявляют дефекты сборки и изолируют неисправности.

• Все силовые шины В каждой области напряжения должны быть доступные точки измерения.
• Множественные основания Стабильный доступ к грунту снижает уровень шума и количество ложных сбоев во время измерений.
• Доступ для программирования и отладки Разъемы SWD JTAG UART или программные разъемы предотвращают зависание сборки, когда требуется обновление прошивки или настройка.
• Сбросить часы включения. Основные управляющие цепи, определяющие, работает ли плата.
• Ключевые аналоговые узлы Контрольные линии, точки отсчета и точки обратной связи, где можно задать пороговые значения для прохождения/несоответствия.
• Интерфейсы Ключевые контакты для коммуникационных портов, используемых для функционального тестирования.

Принцип высокой производительности. Добавьте контрольные точки, где измерение может подтвердить несколько параметров одновременно, например, шину, которая также проверяет регулятор, сеть датчиков и состояние нагрузки на выходе.

Как маркировать и документировать контрольные точки

Даже идеально подобранные контрольные точки теряют свою ценность, если их трудно идентифицировать. Чтобы избежать медленной отладки в производственной среде:

• Назовите контрольные точки с четкими идентификаторами, такими как TP1, TP2, а также именем сети в документации.
• Включите список контрольных точек. в вашем пакете сборки сопоставьте TP с именем цепи и ожидаемыми значениями
• Предоставьте представление сборки. Показаны места расположения для быстрого ознакомления оператора.

Контрольные точки и высокоскоростные сигналы

Высокоскоростные сети и трассы с контролируемым импедансом требуют особого внимания. Неправильно расположенная тестовая площадка может создавать шлейфы и ухудшать целостность сигнала.

• Избегайте использования тестовых площадок. по возможности на линиях с контролируемым импедансом
• Используйте самую маленькую из возможных площадок. и, если требуется зондирование, делайте острие как можно короче.
• Предпочтительный доступ через коннектор. для некоторых высокоскоростных интерфейсов, где зондирование нецелесообразно

Если вам необходимо проверить высокоскоростную сеть, задокументируйте метод измерения и допустимые пределы, чтобы тест был последовательным и не приводил к ложным сбоям.

Краткий контрольный список контрольных точек

• Для критически важных цепей используются специальные тестовые площадки, а не переходные отверстия.
• Точки тестирования доступны и не заблокированы высокими конструкциями или защитными экранами.
• Точек питания и заземления достаточно для стабильных измерений.
• Предоставляется доступ к программированию и отладке.
• В документации четко указано соответствие идентификаторов TP сетям и ожидаемым значениям.

При наличии этих элементов ускоряется тестирование продукции, а неисправности становится проще диагностировать. Это, как правило, сокращает время на доработку и повышает предсказуемость сроков поставки.

---

Руководство по проектированию ИКТ

Информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) часто являются самым быстрым методом производственного тестирования, но только если печатная плата его поддерживает. Если объемы производства вашей продукции растут, проектирование с учетом ИКТ может быстро окупиться.

• Планирование доступа к зонду Необходимо обеспечить доступность критически важных сетей без конфликтов и не допустить, чтобы контрольные точки были скрыты под компонентами.
• Стратегия заземления Предусмотрено несколько точек заземления для снижения импеданса и повышения стабильности измерений.
• Поддержка платы Планируйте зоны механической поддержки таким образом, чтобы давление зонда не деформировало печатную плату и не вызывало прерывистого контакта или повреждения.
• Приоритет покрытия Сосредоточьте внимание на доступе к ИКТ, в частности на питании, перезагрузке, эталонных значениях и изоляции узлов в случае сбоя, вместо того чтобы пытаться получить доступ ко всему.

Если ваша печатная плата слишком плотная для широкого охвата ICT, гибридная стратегия все равно может быть удобна для производства. Использование летающего зонда или выборочного охвата ICT в сочетании с функциональным тестированием часто позволяет добиться хороших результатов без необходимости создания нереалистичной компоновки.

---

Обзор DFT на Highleap

Компания Highleap Electronics занимается производством и сборкой печатных плат. Наша цель — не обучение теории, а быстрая и стабильная поставка плат, прошедших тестирование. Именно поэтому мы проводим проверку тестируемости в рамках нашей бесплатной проверки DFM (проектирование для производства).

Что мы проверяем перед началом производства

• Доступ к контрольным точкам и возможность их использования в ИКТ или в качестве летающего зонда.
• Готовность к программированию и отладке
• Доступ к цепочке JTAG и соответствующая документация (при необходимости).
• Необходимые входные данные для функционального тестирования, определяющие критерии прохождения/непрохождения теста.
• Практические рекомендации по сокращению времени тестирования и улучшению изоляции.

Что отправить для максимально быстрой проверки

• Файлы Gerber или ODB плюс файлы для сверления
• Спецификация материалов и файл CPL центроида
• Предварительный расчет объема производства прототипа или серийного производства.
• Любые ограничения, запрещающие замену или не соответствующие требованиям.
• Описание функциональных требований или базовый контрольный список для тестирования, если таковой имеется.

Запросите бесплатный анализ DFM и DFT.

Проще всего исправить ошибки DFT до начала сборки. Если вы хотите упростить тестирование и уменьшить задержки, пришлите свои файлы, и мы подскажем, что нужно изменить, а что можно оставить как есть.