ПЕЧАТНАЯ PCB - Разница между испытаниями летающего зонда и испытательного приспособления

В современном электронном оборудовании печатные платы играют ключевую роль, выполняя задачу по размещению различных электронных компонентов и схем для обеспечения нормальной работы оборудования. Для обеспечения качества и функциональности печатных плат требуется выполнить ряд задач по тестированию и верификации. Среди этих методов тестирования наиболее распространены тестирование с помощью летающего зонда и тестирование на стойке. Хотя оба они предназначены для проверки состояния подключения и производительности печатных плат, между этими двумя методами есть некоторые различия.

Тестирование с помощью летающего зонда - это метод проверки контрольных точек на печатной плате с помощью металлических контактов. Как правило, контрольные точки на печатной плате выполняются с помощью металлических контактов, и при тестировании с помощью летающего зонда эти контакты используются для проведения измерений и проверок. При тестировании с помощью летающего зонда набор игл механически перемещается для контакта с контрольной точкой с определенной скоростью и силой посредством измерения сопротивления, напряжения и других параметров, чтобы определить, является ли подключение и рабочие характеристики печатной платы нормальными. Тест Flying probe подходит для односторонних или двусторонних печатных плат с меньшим количеством контрольных точек и в меньшей степени подходит для плотно расположенных контрольных точек.

В то время как тестирование с помощью летающего зонда позволяет легко обнаруживать замыкания и разрывы на платах, он также может определять более сложные параметры, если оснащен специальными драйверами. Современные датчики позволяют тестировать обе стороны многослойной платы одновременно, что сокращает время, необходимое для тестирования одной стороны по отдельности. Летающие датчики различной архитектуры подходят для широкого спектра решений, например: 

Проверка целостности сигнала: Используя датчики рефлектометрии во временной области (TDR) и специализированную аппаратуру, можно исследовать широкий спектр характеристик печатных плат, передающих высокоскоростные и высокочастотные сигналы, часто улавливая и анализируя сигналы как во временной, так и в частотной области для выявления дефектов на пути прохождения сигнала.

Измерение разности фаз: Специально разработанный датчик излучает высокочастотный сигнал для измерения разности фаз между опорной линией и сигнальной линией, что позволяет оценить перекрестные помехи между трассами печатной платы без необходимости дополнительного тестирования изоляции.

Высоковольтный стресс-тест: В связи с тем, что обычные тесты на сопротивление могут не выявить дефекты изоляции на печатной плате, например, сопротивление изоляции между двумя линиями высокое, но все же ниже стандартных требований, необходимо провести высоковольтный стресс-тест с помощью высоковольтного датчика. генератор напряжения, подходящий летающий зонд и измеритель высокого сопротивления.

Обнаружение микрокоротких замыканий: При возможном наличии небольших участков короткого замыкания датчик, подавая низкое напряжение, измеряет сопротивление между двумя линиями и постепенно увеличивает напряжение в соответствии с требованиями теста, чтобы помочь идентифицировать проводящие пути с высоким сопротивлением из-за высоковольтного тестирования, вызванного карбонизация остаточного образования проводящих дорожек с высоким сопротивлением.

Измерение постоянного тока по шкале Кельвина: Это высокоточный метод измерения постоянного тока, в основном используемый для печатных плат с малым шагом, таких как BGA, который основан на комбинации силовых контактов летающего датчика и чувствительных контактов-штифтов для компенсации потерь, вызванных зондированием, через соединение по шкале Кельвина.

Системы тестирования с помощью летающих зондов различаются по размеру в зависимости от количества зондов в системе. В некоторых устройствах для тестирования имеется до 16 интерфейсов для зондов, расположенных как на верхней, так и на нижней сторонах печатной платы, и стоимость системы растет пропорционально количеству зондов.

Тестирование с помощью летающего зонда имеет ряд преимуществ по сравнению с более старыми приборами или приборами ICT: 

Не требуется установка: в отличие от креплений типа "ложе из гвоздей", тестирование с помощью летающего зонда не требует установки креплений. Это экономит затраты и время, которые обычно требуются для установки приспособлений ICT. Фактически, поскольку производители имеют доступ к данным Gerber, они могут устанавливать летающие датчики, как только печатная плата сойдет с производственной линии. С другой стороны, проектирование и настройка устройств ICT занимает недели.

Короткая и быстрая разработка программы: Поскольку сетевой список и данные САПР являются основой для создания программы испытаний flying probe, а также поскольку существует несколько программ с открытым исходным кодом, которые переводят эту информацию, время разработки программы невелико, а сам процесс занимает совсем немного времени. Это также означает, что изменения в дизайне могут быть легко интегрированы.

Гибкость процесса: В отличие от встроенных устройств ICT, которые настраиваются для любой печатной платы, встроенные устройства CT предназначены только для одной печатной платы и не используются для других. Для адаптации к другой плате требуется внести простые изменения во внутреннюю программу.

Не требуется никаких контрольных точек: Поскольку flying probes тестируют голые платы, для зондов можно использовать накладки для компонентов, и никаких дополнительных контрольных точек не требуется.

Контакт зонда контролируется: летающие зонды могут выполнять прецизионные соединения с меньшим расстоянием между ними, чем между гвоздями. Например, высокоточные летающие зонды могут выполнять контрольные измерения с шагом 5 мкм, в то время как у CTS минимальный шаг составляет 0,5 мм. Это делает их полезными для плотнонаселенных печатных плат или для обеспечения большего охвата на небольших печатных платах.

Различные решения и методы тестирования: Системы с летающими зондами могут предложить больше решений для тестирования, чем ICT или bed of nails. Это возможно потому, что различные типы летающих зондов могут использоваться с помощью различных решений и методов тестирования: программируемых интегрированных тестовых систем.

Высокая точность измерений: Использование специальных летающих зондов для различных испытаний, расположение самих зондов и использование соответствующих измерительных приборов обеспечивают высокую точность измерений.

Быстрая обратная связь: Поскольку результаты испытаний flying probe доступны на месте, отправка информации на производственную линию помогает быстро вносить необходимые коррективы в процесс. Аналогичным образом, разработчики печатных плат могут получать быструю обратную связь во время создания прототипа, что позволяет им вносить необходимые изменения перед запуском в производство.

Тестирование с помощью летающего зонда также имеет некоторые недостатки. Во-первых, поскольку контакт между иглой и платой является механическим, точки тестирования легко повредить или изношать, особенно на прецизионных платах, что может оказать некоторое влияние на качество платы. Кроме того, тестирование с помощью летающего зонда позволяет определить только соединение тестовых точек и относительно ограничено в плане проверки электрических характеристик и целостности сигнала между тестовыми точками. Для более полного и точного тестирования тестирование с помощью летающего зонда может оказаться не лучшим выбором.

Тестовое приспособление, также известное как ICT (In-Circuit Test), представляет собой метод контроля печатных плат, основанный на использовании специальных тестовых приспособлений. Тестовая рамка предварительно устанавливается на печатной плате, соответствующей различным тестовым иглам, посредством однократного контакта со всеми контрольными точками для обеспечения быстрого и всестороннего тестирования всей платы.

Принцип работы: Изготовьте специальное тестовое приспособление, на котором тестовые контакты точно соответствуют различным контрольным точкам на печатной плате. Когда печатная плата вставляется в тестовую рамку, тестовая система одновременно подает электрические сигналы и собирает отклики через эти контактные площадки и быстро завершает проверку подключения электрической сети, значений компонентов и функций.

Преимущества: 

Высокая скорость тестирования: одним касанием можно завершить определение всех контрольных точек, что особенно подходит для крупносерийного стандартизированного производства печатных плат и может значительно повысить эффективность производства.

Широкий диапазон тестирования: функции компонентов могут быть тщательно протестированы, такие как характеристики напряжения и тока аналоговых микросхем, логические функции цифровых микросхем и т.д., а точность тестирования и охват выше, чем при тестировании летающими зондами

Хорошая стабильность: специальная испытательная рама сконструирована с учетом точности, высокой согласованности повторных испытаний и не подвержена влиянию таких факторов, как износ датчика.

Недостатки: 

Крупные первоначальные инвестиции: производство специализированных испытательных стендов обходится дороже, а цикл проектирования длиннее, поскольку частая смена продукта или мелкосерийное производство неэкономичны.

Низкая гибкость: испытательные стенды обычно предназначены для конкретных печатных плат, неприменимы при значительных изменениях в структуре продукта, требуют много времени и трудоемкости для настройки или замены испытательного оборудования.

Тестирование с помощью летающих зондов благодаря низкой стоимости, высокой адаптивности и быстрому отклику, подходит для диверсификации, небольших партий и на этапе исследований и разработок печатных плат; в то время как тестирование с использованием специальных приспособлений обеспечивает высокоскоростное комплексное тестирование с широким охватом, более подходящее для стандартизации и массового производства. Для различных производственных нужд и требований к тестированию разумный выбор и сочетание этих двух методов тестирования обеспечит надежную техническую поддержку при производстве печатных плат и обеспечении их качества.