Testarea in-circuit a plăcilor electronice [V]

24 AUGUST 2007

Testerul de tip flying probe TAKAYA

Testul in-circuit este o metodă de testare standard a plăcilor electronice, şi face parte din sistemul de calitate al tuturor producătorilor de plăci electronice populate.
Practic, această metodă permite testarea individuală a componentelor electronice care sunt deja plantate pe placa electronică. Informaţia despre defect este furnizată la nivel de pin de componentă sau componentă pentru a facilita repararea rapidă a plăcilor cu defecte.
În numărul anterior al revistei am prezentat conceptul maşinii de test in circuit (ICT) Teradyne ce foloseşte o interfaţă standard, contactul între placa electronică şi maşină realizându-se prin intermediul unui adaptor de testare cu pat de cuie (fixture) specific fiecărei plăci.

Figura 1 Sistemul Takaya APT-9411 CE

Figura 2 Situaţia pieţei de Flying Probe

Avantajele acestui tip de ICT: testarea este foarte rapidă, avem acces simultan pe pad-urile de testare (nodurile electrice ale plăcii electronice).
Dezavantaje: – necesită dezvoltarea unui adaptor de test pentru fiecare produs în parte, lucru care nu este eficient atunci când volumele de producţie sunt mici (între 1 şi 10 000) de plăci electronice de acelaşi tip/an)
dezvoltarea unui program de test ICT necesită un design al plăcii electronice ce trebuie să prevadă pad-urile de testare, datorită faptului că PCB-ul este accesat prin intermediul unor pini de test. Pad-urile SMD şi vias-urile nu pot fi folosite ca puncte de acces, ceea ce poate reduce dramatic testabilitatea plăcii electronice.
o schimbare de design minoră a PCB-ului poate însemna schimbarea poziţiei câtorva pini de acces generând fie modificarea mecanică a adaptorului (dacă este posibil), fie realizarea unui alt adaptor. În ambele cazuri acest lucru înseamnă costuri suplimentare.
Adiţional, timpii de generare a unei soluţii ICT (adaptor mecanic plus adaptor mecanic) sunt minim de 2-3 săptămâni.
Aceste devantaje ale maşinii de test în circuit clasic cu adaptor de test (fixture) au fost sesizate prima dată de către producătorii japonezi de plăci electronice populate. În cazul în care plăcile electronice erau în faza de prototip şi designul plăcii electronice nu era finalizat sau se executau serii mici nu exista o metodă de testare standard (şi rapidă!) a PCB-urilor.

Figura 3 Principiul de măsură utilizat

Figura 4 Accesul la PCB-ul testat

În anul 1987 firma japoneză Takaya a început o activitate de pionierat, prin inventarea conceptului de sistem de testare cu probe mobile, combinând tehnicile de testare avansate cu sistemele mecanice de precizie. De atunci Takaya, lider în sisteme de testare cu probe mobile, şi-a concentrat resursele de cercetare-dezvoltare în lansarea pe piaţă a noi produse care să satisfacă cerinţele tehnologice şi nevoile clienţilor aflate într-o continuă schimbare.

Figura 5 Poziţionarea probelor fixe

Astăzi, datorită densităţii plăcilor electronice accesul la nodurile electrice este foate dificil (existând posibilitatea testării numai pe vias-uri sau pad-uri SMT) ceea ce face ca maşina de test Flying probe să fie singura soluţie de testare viabilă.

Figura 6 Acurateţea accesului prin probe de test non-stress

Principiul de măsură: Se utilizează 4-6 probe mobile independente, de mare viteză, care se deplasează simultan pe axele x, y, şi z. Aceste probe mecanice sunt conectate la instrumentaţia de măsură a testerului, fiind folosite atât ca stimuli cât şi ca receptori.
Se pot executa în medie 300 paşi de test/minut, viteza de lucru în cazul în care punctele de test sunt la 2.5mm fiind de 1200 paşi de test/minut. Prinderea PCB-ului se face într-un sistem de tip conveior reglabil în domeniul 20-460mm.
Accesul la placa electronică se face principial de pe o singură parte (top) cu 4 probe mobile, dar există posibilitatea de accesare simultană a PCB-ului şi de pe partea de jos (bottom) folosind un kit de 2 probe mobile reducând astfel dramatic timpii de test. Aceste probe rezistă în medie la 500,000 de atingeri ale plăcii electronice.
Probele sunt acţionate de un sistem de servomotoare de înaltă precizie şi au un mecanism de atenuare, anti-vibraţie în momentul atingerii PCB-ului. Se pot accesa puncte de test de până la 25 mil (0.65mm) şi pad-uri până la 20 mil (0.5mm). În momentul anterior atingerii PCB-ului mişcarea probei este încetinită pentru a asigura un contact fără stress. Suplimentar, baza sistemului de axe (x, y, z) este montată pe un soclu masiv de granit ce asigură stabilitatea sistemului la vibraţii.

Figura 7 Măsurători analogice permise de testerul Takaya 9411/9611 CE

Precizia sistemului pe sistemul de axe x-y este de 1.25um, iar pe axa z de 50um, ajungând la o precizie combinată X-Y-Z de 35um. Pe lângă acurateţe, la fel de importantă este repetabilitatea măsurătorilor, unde Takaya este lider incontestabil.

Figura 8 Limitele de curenţi / tensiuni AC/DC

Figura 9 Caracteristici sistem – Măsurători optice

Ca şi măsurători de bază, se poate executa toata gama de măsurători analogice: R, L, C, măsurare diode, tranzistori bipolari / FET, diode Zener, optocuploare, măsurare curenţi, tensiuni în curent continuu sau alternativ. Avem ca opţiune folosirea surselor de tensiune programabile cu care să alimentăm relee sau plăci adiţionale de aplicaţie.
Testerul Flying Probe are încorporat un sistem optic 2D de înaltă performanţă care asigură testarea optică a componentelor putând astfel detecta prezenţa/absenţa, polaritatea, rotaţia şi recunoaşterea caracterelor (OCR) – vezi figura 9. De un mare folos este citirea automată a codurilor de bare 2D şi posibilitatea folosirii celei de-a 2-a camere ce permite vizualizarea componentelor mari dintr-o singură achiziţie de imagine.

Figura 10
Detectararea optică a prezenţei componentelor æi citirea codului de bare

Referitor la testarea IC-urilor, IC OPEN este o metodă prin care putem detecta pinii ce nu sunt lipiţi (nu fac contact) ai circuitelor integrate prin măsurarea diodelor interne de protecţie ai pinilor la GND sau VCC (prima metodă).

Figura 11 Testarea circuitelor integrate folosind metoda IC OPEN

A doua metodă constă în injectarea unui semnal AC de frecvenţă variabilă pe un pin al IC-ului şi măsurarea semnalului printr-o probă capacitivă ce este mobilă şi se poziţionează deasupra pinului testat. Dacă cuplajul capacitiv (tradus într-o tensiune AC) este mai mic decât cel măsurat pe un PCB de referinţă avem o întrerupere, iar dacă este mai mare de un anumit prag avem un scurtcircuit între 2 pini.
Referitor la poziţionarea sistemui Flying Probe pe linia de ansamblare, există posibilitatea de a fi folosit offline, în laboratorul de reparaţii/testări, în varianta cu conveior de intrare-ieşire sau in-line. Din punct de vedere logistic, este bine de ştiut că sistemul Takaya 9411/9611 CE necesită NUMAI o simplă alimentare la 220V (nu utilizează vacuum şi/sau aer!), este foarte silenţios şi ocupă o arie de 1,7m² (1370 x 1270mm).
În concluzie, putem spune că sistemul de tip Flying Probe este un echipament care îmbină eficient metodele de testare electronică cu flexibilitatea necesară în procesul de producţie al PCB-urilor populate.

ALFA TEST este distribuitorul aparaturii ICT de tip flying Probe TAKAYA în România, Bulgaria şi Serbia.

Ing. Marius Toader
ALFA TEST SRL
marius.toader@alfatest.ro
www.alfatest.ro

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre