PCB Test Cihazı Tasarımı: Çivili Yatak, Uçan Prob ve DFT

PCB test düzeneği, monte edilmiş bir devre kartını tutan ve yaylı probları test noktalarına bastıran özel bir kalıptır; böylece test cihazı kartı otomatik olarak kontrol edebilir. Hızlı ve tekrarlanabilir üretim testini mümkün kılan şey budur; ancak bir düzenek yalnızca kart test erişimi göz önünde bulundurularak tasarlanmışsa işe yarar. Bu kılavuz, bir test düzeneğinin ne olduğunu, çivi yatağı ve uçan prob yaklaşımlarının nasıl farklı olduğunu, bir kartın test edilebilirliğe göre nasıl tasarlanacağını ve Highleap Electronics'in doğru düzenek stratejisiyle kartları nasıl ürettiğini ve test ettiğini açıklamaktadır.

1. PCB test düzeneği nedir?

PCB test düzeneği, monte edilmiş bir devre kartını hassas bir şekilde hizalayan ve yaylı "pogo" pimlerinden oluşan bir diziyi test pedlerine bastırarak kartı otomatik kontrol için test ekipmanına bağlayan özel olarak üretilmiş bir aparattır. Bu, belirli kartınız ile test cihazı arasındaki mekanik arayüzdür ve bir üretim hattının yüzlerce özdeş kartı hızlı ve tutarlı bir şekilde doğrulamasını sağlayan şeydir.

En yaygın biçim, düzinelerce veya yüzlerce pogo piminin test noktalarıyla hizalandığı ve böylece devre içi test cihazının tek tek bileşenleri ölçebildiği veya fonksiyonel test cihazının kartı bir bütün olarak çalıştırabildiği çivi yatağı düzeneğidir. Her düzenek tek bir kart düzeni için işlenip kablolandığı için, başlangıçta bir maliyeti vardır; bu nedenle, özel bir düzenek ile düzeneksiz bir yöntem (bir sonraki bölümde ele alınacak) arasındaki seçim büyük ölçüde hacimden kaynaklanan ekonomik bir tercihtir.

2. Çivili yatak testi mi yoksa uçan prob testi mi: hacminize hangi test daha uygun?

Üretim hacimlerinde, hızın fikstür maliyetini karşıladığı durumlarda çivili fikstür kullanın; prototipler ve düşük hacimli üretimlerde ise fikstür maliyetinden kaçınmanın hızdan daha önemli olduğu durumlarda uçan prob testi kullanın. İki yaklaşım da başlangıç ​​maliyeti ile devre kartı başına test süresi arasında bir denge kurar:

Çivili yatak test düzeneği, yeterli sayıda devre kartı ürettiğinizde ve maliyetini amorti ettiğinizde verimlilik açısından rakipsizdir; uçan prob testi ise herhangi bir düzeneğe ihtiyaç duymaz ve tasarımın hala değişebileceği ve miktarların az olduğu erken aşamalar için idealdir. Birçok ürün prototip aşamasında uçan prob testiyle başlar ve üretim için bir test düzeneğine geçer. Devre içi kontrollerin ötesinde, her ikisi de son ürünün çalışacağı şekilde kartı test eden fonksiyonel testlerle birleştirilebilir.

3. Test erişimi (DFT) için bir devre kartı nasıl tasarlanır?

Test edilebilirliği sağlamak için, test etmek istediğiniz her ağ üzerine erişilebilir test pedleri yerleştirin, bunları bir tarafta tutun, pogo pinlerine göre boyutlandırın ve aralıklandırın ve yüksek bileşenlerin altına ped yerleştirmekten kaçının. Bir fikstür yalnızca yerleşimin gösterdiği alanı test edebilir, bu nedenle test erişimi, kart kesinleşmeden önce alınan bir tasarım kararıdır; sonradan eklemek pahalı veya imkansızdır. Temel unsurlar:

• Test pedleri sağlayın. Testin ulaşması gereken her ağ için, yeterli büyüklükte ve net bir zemin referans noktasına sahip, özel ve erişilebilir bir platform gereklidir.
• Probun erişimini bir tarafta tutun. Tek taraflı prob alanı, çift taraflı erişime kıyasla daha basit, daha ucuz ve daha güvenilir bir bağlantı sağlar.
• Mesafe kurallarına uyun ve giriş çıkışları engelleyin. Pogo pinlerinin minimum ped aralığına ve boşluğa ihtiyacı vardır ve yüksek parçalar prob alanını engellememelidir.
• Fonksiyonel test kancaları için plan yapın. Fonksiyonel test cihazının kartı sürmesine ve gözlemlemesine olanak tanıyan konektörler, başlıklar veya bağlantı noktaları aynı erişim planının parçasıdır.

Bu disiplin, test edilebilirlik için tasarımın kalbidir ve tam olarak üretim öncesi incelemenin yakaladığı türden bir şeydir; prob erişimi olmayan bir devre kartı, bir fikstür fiyatlandırıldıktan sonra düzeltmekten çok daha ucuz bir şekilde CAD'de düzeltilebilecek bir sorundur.

4. Test düzeneği maliyeti: Bir test düzeneği ne zaman kendini amorti eder?

Üretim hacminiz yeterince yüksek olduğunda, test düzeneğinin hızlı kart başına test süresi, başlangıç ​​maliyetinden daha fazla tasarruf sağladığında, özel bir test düzeneği kullanmak karlı olur; bu durum genellikle orta ila yüksek hacimlerde geçerlidir, düşük hacimlerde ise test düzeneği kullanmadan test yapmak daha ucuzdur. Ekonomik denge basit bir takasa dayanır: Bir test düzeneğinin gerçek bir başlangıç ​​maliyeti vardır ancak her kartı saniyeler içinde test eder, oysa uçan probun test düzeneği maliyeti yoktur ancak kart başına dakikalar sürer.

10 adet prototip için bir test düzeneği kurmak nadiren mantıklıdır; uçan prob, bu yatırımdan tamamen kaçınmayı sağlar. Binlerce prototip için ise, test düzeneğinin saniyeler içinde prototip oluşturma hızı, yapım maliyetini hızla aşar ve genel olarak daha ucuz bir seçenek haline gelir. Bu geçiş noktası, özel prototipinize ve miktarlarınıza bağlıdır; bu nedenle test stratejisi, planlamanın bir parçası olarak üreticinizle birlikte belirlenmelidir - tıpkı düşük hacimli üretim ve yüksek hacimli üretimin farklı test yaklaşımları gerektirmesi gibi. Yanlış strateji seçmek, ya gereksiz bir test düzeneğine para harcamanıza ya da yavaş testler nedeniyle yüksek hacimli bir üretim hattında darboğaza yol açmanıza neden olur.

5. Çivili yatak düzeneğinin içinde: pogo pimleri, plakalar ve problar

Çivili yatak düzeneği üç temel unsurdan oluşur: test pedleriyle temas eden yaylı pogo pimlerinden oluşan bir dizi, her pimi hedefiyle tam olarak hizalayan delikli bir prob plakası ve devreyi pimlerin üzerine bastıran bir mekanizma. Bunları anlamak, bir düzeneğin neden hassas olduğunu ve neden bu kadar pahalı olduğunu açıklar; her pim belirli bir devre kartı düzeni için yerleştirilir.

Pogo pimleri, sistemin kalbini oluşturuyor. Her biri, devre kartı bastırıldığında hafifçe sıkışan, yaylı küçük bir probdur; bu da pedlere zarar vermeden sağlam ve tutarlı bir temas sağlar. Pimler, kartın yüzeyine uygun olarak seçilmiş farklı uç stillerine sahiptir: oksit veya lehim kalıntılarını delmek için sivri uçlu taçlar, altın pedler için düz uçlar. Pimler, hassas bir şekilde delinmiş bir plakaya yerleştirilir, böylece her biri hedefinden milimetrenin bir kesri kadar uzakta durur; bu nedenle test pedlerinin yeterli boyut ve aralığa sahip olması gerekir; çok küçük veya çok yakın pedler, kırılgan ve güvenilmez bir düzenek oluşturur. Kart, vakum veya mekanik bir presle tutulur, böylece tüm pimler aynı anda temas eder ve düzenek bu temasları devre içi test cihazına geri bağlar . Tüm pim alanı tek bir düzene göre özel olarak tasarlandığı için, düzenek tek kartlık bir araçtır; bu nedenle maliyeti hacim üzerinden amortize edilir ve düşük hacimli üretimde bunun yerine düzeneksiz uçan prob yaklaşımı tercih edilir.

6. Highleap, panolarınızı nasıl monte eder ve test eder?

Highleap, prototipler ve düşük üretim miktarları için uçan prob, üretim için çivi yatağı test düzeneği ve fonksiyonel test gibi test stratejisini üretim hacminize ve devre kartınıza göre uyarlar ve test düzeneği kurulmadan önce tasarımınızı test erişimi açısından inceler. Fonksiyonel test ve devre içi test yoluyla, devre kartları, açık devreler ve kısa devreler, bileşen değerleri veya tam fonksiyonel davranış gibi tanımladığınız kapsama alanına göre doğrulanır.

Bir test fikstürünün kalitesi, devre kartına entegre edilmiş erişim olanaklarıyla doğru orantılı olduğundan, bu süreç anahtar teslimi montaj sırasında üretim ve test edilebilirlik incelemesiyle başlar ; böylece eksik test pedleri veya tıkalı prob alanları, fikstür sorunu haline gelmeden önce tespit edilir. Fiyat teklifi istediğinizde, hedef hacminizi, testin yakalaması gereken kusurları ve devre içi, fonksiyonel veya her ikisine de ihtiyacınız olup olmadığını bize bildirin, böylece doğru fikstür ve test planı baştan belirlenebilir.

7. PCB test düzeneği hakkında SSS

Pogo pin nedir?

Pogo pimi, bir ped üzerine bastırıldığında sıkışan ve devre kartına zarar vermeden sağlam, tekrarlanabilir temas sağlayan, yaylı bir test probudur. Delikli bir plakada sıralanmış bu pimler, "çivi yatağı" düzeneğinin "çivilerini" oluşturur.

Bilişim teknolojisi test düzeneği ile fonksiyonel test düzeneği arasındaki fark nedir?

Bir ICT test düzeneği, bileşenleri ve bağlantıları ölçmek için tek tek ağları incelerken, fonksiyonel bir test düzeneği ise kartın gerçek arayüzlerine (güç, konektörler, sinyaller) bağlanarak onu son ürün gibi çalıştırır. Birçok üretim hattında her ikisi de sırayla kullanılır.

Bir test düzeneği için test pedlerinin ne kadar büyük olması gerekiyor?

Test pedleri, bir pogo piminin güvenilir bir şekilde üzerine inebilmesi için yeterince büyük ve yeterince aralıklı olmalıdır; genellikle yuvarlak, bir tarafı açık ve yüksek parçalardan uzak pedler tercih edilir. Çok küçük veya çok sıkı paketlenmiş pedler, kırılgan ve arızaya yatkın bir düzenek oluşturur.

Baskılı devre kartını (PCB) test etmek için herhangi bir sabitleme aparatına ihtiyaç duymazsınız.

Evet — hareketli prob testi, özel bir fikstüre ihtiyaç duymayan hareketli problar kullanır ve temassız AOI ve X-ışını incelemesi, devre kartına dokunmadan yapılır. Bunlar prototipler ve düşük hacimli üretim için uygundur; fikstürler maliyetlerini esas olarak daha yüksek üretim hacimlerinde karşılar.

Kendi çivi yatağı test düzeneğimi yapabilir miyim?

Delikli plaka ve pogo-pin yuvaları kullanan basit devre kartları için bu mümkün olsa da, hassas pin hizalaması, güvenilir devre kartı kaydı ve dayanıklı kablolama elle elde edilmesi zordur. Üretim için, profesyonelce yapılmış bir fikstür çok daha güvenilirdir.

Bir test düzeneği ne kadar süre dayanır?

İyi yapılmış bir fikstür, binlerce test döngüsü boyunca dayanır ve en çok aşınan parça periyodik olarak değiştirilen pogo pinleridir. Tek bir devre kartı düzenine bağlı olduğundan, ürün revizyonu değiştiğinde kullanım ömrü sona erer.