การออกแบบเพื่อการทดสอบ (Design for Testability: DFT) สำหรับพื้นฐานของ PCB และกลยุทธ์การทดสอบ

Highleap Electronics ให้บริการผลิตและประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และเราตรวจสอบความสามารถในการทดสอบระหว่างการตรวจสอบ DFM ฟรี ของเรา เป้าหมายนั้นเรียบง่าย: ลดปัญหาที่ไม่คาดคิดระหว่างการผลิต ผลการทดสอบผ่าน/ไม่ผ่านที่ชัดเจนยิ่งขึ้น และการส่งมอบที่รวดเร็วยิ่งขึ้น

---

พื้นฐาน PCB ของ DFT

การออกแบบเพื่อการทดสอบ (Design for Testability หรือ DFT) หมายถึงการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เพื่อให้ฝ่ายผลิตสามารถตรวจสอบได้อย่างมีประสิทธิภาพ นี่ไม่ใช่คุณสมบัติที่ "ควรมี" แต่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อ:

• ระยะเวลาในการจัดส่ง เนื่องจากแผงวงจรที่ทดสอบยากต้องใช้การตรวจสอบด้วยตนเองมากขึ้นและกระบวนการแก้ไขข้อผิดพลาดที่ยาวนานขึ้น
• ผลผลิตลดลงเนื่องจากวงจรที่ไม่สามารถทดสอบได้ทำให้ข้อบกพร่องหลุดรอดไปจนถึงขั้นตอนต่อมา
• ต้นทุนที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการแก้ไขงานซ้ำและการใช้เวลาด้านวิศวกรรมนั้นสูงกว่าต้นทุนในการเพิ่มการเข้าถึงการทดสอบอย่างรวดเร็ว
• ความสม่ำเสมอ เนื่องจากการเข้าถึงการทดสอบที่ชัดเจนช่วยให้สามารถทดสอบซ้ำได้ในแต่ละล็อตและแต่ละโรงงาน

ข้อบกพร่องในการประกอบส่วนใหญ่ไม่ใช่เรื่องลึกลับ โดยทั่วไปแล้วมักจะเป็นวงจรเปิด วงจรลัด การบัดกรีผิดพลาด ปัญหาขั้วไฟฟ้า ค่าที่ไม่ถูกต้อง หรือชิ้นส่วนขาดหาย DFT ช่วยให้โรงงานสามารถตรวจจับและแยกแยะข้อบกพร่องเหล่านั้นได้อย่างรวดเร็ว

---

กลยุทธ์การทดสอบ PCBA

การทดสอบ DFT ที่ดีเริ่มต้นด้วยการเลือกกลยุทธ์การทดสอบที่สมจริง คุณไม่จำเป็นต้องใช้ทุกวิธี คุณต้องการการผสมผสานที่เหมาะสมกับปริมาณ ความหนาแน่น และความเสี่ยงของคุณ

ในการทดสอบวงจร ICT

• เหมาะสำหรับ ปริมาณการผลิตปานกลางถึงสูงที่ต้องการความรวดเร็วและความแม่นยำในการผลิตซ้ำ
• ความแข็งแรง ครอบคลุมข้อบกพร่องจากการผลิตได้อย่างดีเยี่ยมเมื่อสามารถเข้าถึงได้
• ความต้องการ จุดทดสอบที่เพียงพอและโดยปกติจะมีอุปกรณ์ยึด

ทดสอบการบินด้วยโพรบ

• เหมาะสำหรับ ผลิตภัณฑ์ต้นแบบและการผลิตในปริมาณน้อยซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงการออกแบบบ่อยครั้ง
• ความแข็งแรง ไม่ต้องลงทุนติดตั้งอุปกรณ์ถาวร และปรับเปลี่ยนได้ตามความต้องการ
• การแลกเปลี่ยน ช้ากว่า ICT ต่อบอร์ด

การสแกนขอบเขต JTAG

• เหมาะสำหรับ การออกแบบดิจิทัลที่ซับซ้อนด้วยอุปกรณ์ที่รองรับ JTAG
• ความแข็งแรง เพิ่มการครอบคลุมโดยไม่จำเป็นต้องใช้แผ่นรองหัววัดสำหรับตาข่ายทุกอัน
• ลิมิตสวิตช์ ไม่สามารถใช้แทนการตรวจสอบแบบอนาล็อกหรือการตรวจสอบการทำงานอย่างเต็มรูปแบบได้

การทดสอบการทำงาน

• เหมาะสำหรับ ตรวจสอบว่าผลิตภัณฑ์ทำงานได้ภายใต้กระแสไฟฟ้าและสภาวะจริง
• ความแข็งแรง ตรวจสอบความถูกต้องของเจตนาในการออกแบบ
• ความเสี่ยง อาจตรวจไม่พบข้อบกพร่องในการประกอบหากไม่มีการวางแผนความคุ้มครองไว้ล่วงหน้า

โดยทั่วไปแล้ว การทดสอบในโลกแห่งความเป็นจริงจะใช้ Flying Probe ร่วมกับการทดสอบการทำงานสำหรับต้นแบบ และ ICT ร่วมกับการทดสอบการทำงานสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจริง หากไม่สามารถใช้ ICT ได้ การผสมผสานการทดสอบแบบเลือกเฉพาะจุด การใช้ JTAG (หากมี) และการทดสอบการทำงานก็ยังสามารถสร้างความมั่นใจได้อย่างสูง

ขอใบเสนอราคา PCB และ PCBA

---

การออกแบบจุดทดสอบ PCB

จุดทดสอบเป็นคุณลักษณะของ DFT ที่ให้ผลตอบแทนจากการลงทุน (ROI) สูงที่สุดหากจุดทดสอบเข้าถึงได้ง่าย การทดสอบการผลิตจะรวดเร็วและทำซ้ำได้ แต่หากจุดทดสอบหายไปหรือวางตำแหน่งไม่เหมาะสม การทดสอบจะกลายเป็นแบบใช้คนทำ ช้าลง และไม่สม่ำเสมอ

ขนาดและผิวสัมผัสของจุดทดสอบ

• ยานสำรวจบิน โดยทั่วไปแล้วจะใช้งานได้ดีกับแผ่นรองเฉพาะที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.5 มม. ถึง 0.7 มม. ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นและระบบหัววัดของคุณ
• อุปกรณ์ไอซีที โดยทั่วไปมักนิยมใช้แผ่นรองเฉพาะที่มีขนาดใหญ่กว่า ประมาณ 0.9 มม. ถึง 1.0 มม. เพื่อการสัมผัสที่เชื่อถือได้และอัตราความล้มเหลวที่ต่ำลง
• ผิว ควรเป็นมิตรกับหัววัดและมีความเสถียร หลีกเลี่ยงการใช้แผ่นทองแดงเคลือบตะกั่วในการวัด เพราะอาจทำให้ค่าที่ได้มีความแปรปรวนมากขึ้น แผ่นทองแดงเปลือยที่ออกแบบมาโดยเฉพาะและมีการเคลือบผิวที่เหมาะสมจะให้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอกว่า

คำแนะนำเชิงปฏิบัติหากคุณไม่แน่ใจว่าจะใช้วิธีการทดสอบใด ให้ออกแบบจุดทดสอบที่อย่างน้อยก็รองรับการใช้งานโพรบแบบบินได้ จากนั้นให้สงวนพื้นที่ว่างไว้เพื่อรองรับเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร (ICT) ในการปรับปรุงการผลิตในอนาคต

ระยะห่างและการเข้าถึงจุดทดสอบ

จุดทดสอบส่วนใหญ่มักล้มเหลวเนื่องจากหัววัดไม่สามารถเข้าถึงได้ กฎการเข้าถึงทั่วไป:

• สิ่งที่ไม่ควรมองข้าม เว้นระยะห่างจากชิ้นส่วนสูงๆ แผ่นป้องกัน ขั้วต่อ และแผ่นระบายความร้อน เพื่อป้องกันไม่ให้หัววัดชนกัน
• ขอบกระดาน ควรหลีกเลี่ยงการวางจุดทดสอบใกล้กับขอบของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) มากเกินไป เพราะอุปกรณ์ยึดและแคลมป์อาจไปขัดขวางได้
• การตรวจสอบด้านเดียว ถ้าเป็นไปได้ ควรจัดวางจุดทดสอบส่วนใหญ่ไว้ด้านใดด้านหนึ่ง เพื่อลดความซับซ้อนในการตั้งค่าการทดสอบและลดต้นทุน

หากจำเป็นต้องทดสอบแผงวงจรจากด้านใดด้านหนึ่ง ให้จัดลำดับความสำคัญของวงจรหลักในด้านนั้นก่อน จากนั้นจึงวางวงจรเสริมในพื้นที่ที่เอื้ออำนวย

ควรทดสอบจุดใดในเครือข่ายบ้าง

ในกระบวนการผลิต คุณแทบจะไม่จำเป็นต้องมีจุดทดสอบบนทุกวงจร คุณต้องการการครอบคลุมบนวงจรที่สามารถตรวจพบข้อบกพร่องในการประกอบและแยกจุดที่ล้มเหลวได้อย่างรวดเร็ว

• รางจ่ายไฟทั้งหมด แต่ละช่วงแรงดันไฟฟ้าควรมีจุดวัดที่สามารถเข้าถึงได้
• พื้นดินหลายแห่ง การเข้าถึงพื้นที่อย่างมั่นคงช่วยลดเสียงรบกวนและความล้มเหลวที่ผิดพลาดระหว่างการวัด
• การเข้าถึงการเขียนโปรแกรมและการดีบัก หัวต่อ SWD JTAG UART หรือหัวต่อสำหรับการเขียนโปรแกรมจะช่วยป้องกันการสร้างโปรแกรมหยุดชะงักเมื่อจำเป็นต้องใช้เฟิร์มแวร์หรือการกำหนดค่า
• รีเซ็ตการเปิดใช้งานนาฬิกา วงจรควบคุมพื้นฐานที่ใช้ตรวจสอบว่าบอร์ดทำงานอยู่หรือไม่
• โหนดอนาล็อกหลัก เส้นบอกระดับและจุดอ้างอิง รวมถึงจุดป้อนกลับที่คุณสามารถกำหนดเกณฑ์การผ่านหรือไม่ผ่านได้
• อินเตอร์เฟซ พินสำคัญสำหรับพอร์ตการสื่อสารที่ใช้สำหรับการทดสอบการทำงาน

หลักการให้ผลผลิตสูง เพิ่มจุดทดสอบที่การวัดสามารถยืนยันหลายสิ่งพร้อมกันได้ เช่น รางที่ยังใช้ตรวจสอบตัวควบคุม เครือข่ายตรวจจับ และสภาวะโหลดปลายทางด้วย

วิธีการติดฉลากและบันทึกข้อมูลจุดทดสอบ

แม้แต่จุดทดสอบที่สมบูรณ์แบบก็ไร้ค่าหากระบุได้ยาก เพื่อหลีกเลี่ยงการแก้ไขข้อผิดพลาดที่ล่าช้าในระหว่างการใช้งานจริง:

• ตั้งชื่อจุดทดสอบ โดยมีตัวระบุที่ชัดเจน เช่น TP1 TP2 พร้อมชื่อเครือข่ายในเอกสาร
• รวมรายการจุดทดสอบไว้ด้วย ในแพ็คเกจการประกอบของคุณ ให้แมป TP กับชื่อเน็ตและค่าที่คาดหวัง
• แสดงภาพการประกอบ แสดงตำแหน่งที่ตั้งเพื่อให้ผู้ใช้งานอ้างอิงได้อย่างรวดเร็ว

จุดทดสอบและสัญญาณความเร็วสูง

วงจรความเร็วสูงและวงจรควบคุมอิมพีแดนซ์ต้องการความระมัดระวังเป็นพิเศษ แผ่นทดสอบที่วางผิดตำแหน่งอาจทำให้เกิดการลัดวงจรและลดทอนความสมบูรณ์ของสัญญาณได้

• หลีกเลี่ยงแผ่นทดสอบ ใช้กับสายที่มีอิมพีแดนซ์ควบคุมเมื่อเป็นไปได้
• ใช้แผ่นรองที่มีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และควรรักษาส่วนที่ยื่นออกมาให้สั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้หากจำเป็นต้องทำการตรวจสอบ
• ควรเลือกใช้การเข้าถึงผ่านตัวเชื่อมต่อ สำหรับอินเทอร์เฟซความเร็วสูงบางประเภทที่การตรวจสอบด้วยโพรบทำได้ยาก

หากคุณจำเป็นต้องตรวจสอบเครือข่ายความเร็วสูง โปรดบันทึกวิธีการวัดและขีดจำกัดที่ยอมรับได้ เพื่อให้การทดสอบมีความสม่ำเสมอและไม่ก่อให้เกิดความล้มเหลวที่ผิดพลาด

รายการตรวจสอบจุดทดสอบอย่างรวดเร็ว

• แผ่นทดสอบเฉพาะใช้สำหรับวงจรที่สำคัญ แทนที่จะใช้ vias
• จุดทดสอบสามารถเข้าถึงได้และไม่ถูกกีดขวางด้วยชิ้นส่วนสูงหรือแผ่นกั้น
• จุดจ่ายไฟและจุดต่อสายดินเพียงพอสำหรับการวัดที่เสถียร
• รวมถึงสิทธิ์ในการเขียนโปรแกรมและแก้ไขข้อผิดพลาด
• เอกสารประกอบระบุความสัมพันธ์ระหว่างตัวระบุ TP กับเน็ตเวิร์กและค่าที่คาดหวังไว้อย่างชัดเจน

เมื่อองค์ประกอบเหล่านี้ครบถ้วน การทดสอบการผลิตจะรวดเร็วขึ้น และการวินิจฉัยข้อผิดพลาดก็จะง่ายขึ้น ซึ่งโดยทั่วไปจะช่วยลดเวลาในการแก้ไขงานและปรับปรุงความสามารถในการคาดการณ์การส่งมอบได้ดียิ่งขึ้น

---

แนวทางการออกแบบด้านไอซีที

ICT มักเป็นวิธีการทดสอบการผลิตที่เร็วที่สุด แต่เฉพาะในกรณีที่แผงวงจรพิมพ์ (PCB) รองรับเท่านั้น หากปริมาณการผลิตผลิตภัณฑ์ของคุณเพิ่มขึ้น การออกแบบโดยคำนึงถึง ICT จะช่วยให้คุ้มค่าได้อย่างรวดเร็ว

• การวางแผนการเข้าถึงโพรบ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสามารถเข้าถึงวงจรสำคัญได้โดยไม่เกิดการชนกัน และจุดทดสอบไม่ได้ถูกซ่อนอยู่ใต้ชิ้นส่วนต่างๆ
• กลยุทธ์การวางรากฐาน จัดให้มีจุดต่อสายดินหลายจุดเพื่อลดค่าความต้านทานและปรับปรุงเสถียรภาพในการวัด
• การสนับสนุนจากคณะกรรมการ วางแผนพื้นที่รองรับทางกลเพื่อให้แรงกดของหัววัดไม่ทำให้แผงวงจรพิมพ์งอและทำให้เกิดการสัมผัสที่ไม่ต่อเนื่องหรือความเสียหาย
• ลำดับความสำคัญในการคุ้มครอง ควรเน้นการเข้าถึง ICT ไปที่แหล่งจ่ายไฟ การรีเซ็ต การอ้างอิง และโหนดที่แยกความล้มเหลว แทนที่จะพยายามเข้าถึงทุกอย่าง

หากแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ของคุณมีความหนาแน่นมากเกินไปสำหรับการทดสอบ ICT แบบครอบคลุม การใช้กลยุทธ์แบบผสมผสานก็ยังคงเหมาะสมกับการผลิตได้ การทดสอบด้วยโพรบแบบเคลื่อนที่หรือการทดสอบ ICT แบบเลือกเฉพาะจุด ร่วมกับการทดสอบการทำงาน มักจะให้ผลลัพธ์ที่ดีโดยไม่ต้องดัดแปลงเลย์เอาต์ให้เกินความจำเป็น

---

บทวิจารณ์ DFT ที่ Highleap

Highleap Electronics เป็นโรงงานผลิตและประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เป้าหมายของเราไม่ใช่การสอนทฤษฎี แต่เป้าหมายของเราคือการส่งมอบแผงวงจรที่ผ่านการทดสอบได้อย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอ นั่นคือเหตุผลที่เราตรวจสอบความสามารถในการทดสอบเป็นส่วนหนึ่งของ การตรวจสอบ DFM ฟรี ของเรา

สิ่งที่เราตรวจสอบก่อนการผลิต

• จุดทดสอบการเข้าถึงและความเป็นไปได้สำหรับเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร (ICT) หรือยานสำรวจภาคพื้นดิน
• ความพร้อมในการเข้าถึงการเขียนโปรแกรมและการดีบัก
• การเข้าถึงและการจัดทำเอกสารของ JTAG chain (หากมี)
• จำเป็นต้องใช้ข้อมูลป้อนเข้าสำหรับการทดสอบการทำงานเพื่อกำหนดเกณฑ์การผ่านหรือไม่ผ่าน
• คำแนะนำเชิงปฏิบัติเพื่อลดเวลาในการตรวจและปรับปรุงการแยกผู้ป่วย

ควรส่งอะไรเพื่อให้ได้รับการตรวจสอบเร็วที่สุด

• ตะไบดอกสว่าน Gerber หรือ ODB plus
• ไฟล์ BOM และ centroid CPL
• ปริมาณการประมาณต้นแบบหรือการผลิตของคุณ
• ไม่มีข้อจำกัดในการทดแทนหรือการปฏิบัติตามใดๆ
• ความคาดหวังด้านการใช้งาน หรือรายการตรวจสอบการทดสอบพื้นฐาน (ถ้ามี)

ขอรับบริการตรวจสอบ DFM และ DFT ฟรี

การแก้ไขปัญหา DFT ทำได้ง่ายที่สุดก่อนเริ่มการสร้าง หากคุณต้องการการทดสอบที่ราบรื่นและลดความล่าช้า โปรดส่งไฟล์ของคุณมาให้เรา แล้วเราจะบอกคุณว่าต้องแก้ไขอะไรและอะไรที่สามารถคงไว้ได้