PCB-Flying-Probe-Test: Was ist es? Wie es funktioniert?

Vor Leiterplatten (Leiterplatten) und bestückte Leiterplatten verlassen das Werk, Sie werden strengen Tests unterzogen, um etwaige Probleme mit den Schaltkreisen oder elektrischen Verbindungen zu erkennen. Diese Tests tragen dazu bei, sicherzustellen, dass die Platinen zuverlässig sind und im Endprodukt eine gute Leistung erbringen. Und viele Leiterplattenhersteller verwenden einen weit verbreiteten Testansatz, den sogenannten Flying-Probe-Test. In diesem Artikel, Ich erkläre, was Flying-Probe-Tests sind, wie der Prozess funktioniert, und andere häufig verwendete Testmethoden für Leiterplatten und PCBA. Anfangen, Schauen wir uns an, was genau während eines Flying-Probe-Tests passiert.

Was ist ein PCB-Flying-Probe-Test??

Beim Flying-Probe-Testen werden bewegliche Sonden verwendet, die gleichzeitig mehrere Testpunkte auf der Platine kontaktieren können. This method utilizes probes that can move around and “fly” to different locations on the circuit board. Die Sonden berühren sowohl die Ober- als auch die Unterseite der Platine, um Testpunkte zu erreichen. Sie können reisen, um verschiedene Leiter oder Komponenten zu testen, und gehen Sie dann zu einem anderen Bereich der Platine, um etwas anderes zu testen. Da die Sonden in ihrem Zugriff auf die Platine nicht eingeschränkt sind, können unzählige Anschlusspunkte getestet werden, Flying Probe Testing bietet eine kosteneffiziente Lösung für Boards in frühen Entwicklungsstadien. Es führt Kapazitätsprüfungen ohne Stromversorgung durch, Diodenfunktion, Induktivität, öffnet, Widerstand, kurze Hose, und mehr.

Wie funktioniert das Testen mit fliegenden Sonden??

1. Der Prüfingenieur übernimmt die CAD-Daten für die zu prüfende Leiterplatte. Diese Daten werden in das Prüfprogramm eingegeben, Dies ermöglicht es der Testeinheit, das Layout der Leiterplatte abzubilden und PCB Komponenten. Und die Daten werden mit Spezifikationen für die Platine kombiniert, um zu ermitteln, welche Bereiche getestet werden müssen.
2. Das zu testende Gerät (UUT) wird über ein Förderband auf dem Tester platziert. Die Sonden sind so codiert, dass sie sich entlang der X-Y-Achse der Platine bewegen, von Punkt zu Punkt reisen. Dadurch können die Stiftleisten jeden Testpunkt einzeln kontaktieren.
3. Wenn die Sonde Kontakt aufnimmt, Durch jede Verbindung fließt ein elektrischer Strom. Der Strom fließt durch ein Multiplexsystem und Sensoren zurück, die das Signal messen. Nicht getestete Komponenten sind abgeschirmt, um Signalstörungen zu vermeiden. Die Messwerte erkennen eventuelle Kurzschlüsse oder fehlerhafte Komponenten. Eine Kamera ermöglicht eine Nahaufnahme des Prüflings, um physische Probleme zu erkennen.

Vorteile und Einschränkungs des Flying-Probe-Testens

Vorteile des Flying-Probe-Tests

• Keine kundenspezifischen Vorrichtungen

Beim Flying-Probe-Testen sind keine teuren Tests erforderlich, zeitaufwändige kundenspezifische Vorrichtungen. Die Sonden können so programmiert werden, dass sie jeden Testpunkt auf der Platine ohne Vorrichtungen anvisieren. Diese Flexibilität spart Zeit und Kosten im Vergleich zu Nagelbetttests, bei denen kundenspezifische Vorrichtungen entworfen und hergestellt werden müssen. Für Kleinserien oder Prototypenplatinen, Eine fliegende Sonde ist eine ideale Lösung für vorrichtungslose Tests.

• Schnelle Einrichtung

Einer der Hauptvorteile von Flying-Probe-Tests ist die Möglichkeit, den Testprozess in relativ kurzer Zeit einzurichten. Es nutzt programmierbare Flying Probes, die schnell für die Kontaktaufnahme mit Testpunkten auf einer Leiterplatte konfiguriert werden können.

• Große Auswahl an Testmöglichkeiten

Flying Probes können in einem einzigen Durchgang eine ganze Reihe von Testarten durchführen, inklusive Kontinuität, Widerstand, Kapazität, Stromspannung, und Funktionsprüfung.

• Anpassungsfähigkeit

Wenn sich das Board-Design ändert, Die Flying Probes können schnell auf das neue Layout umprogrammiert werden, ohne dass die Werkzeuge geändert werden müssen. Dies reduziert Kosten und Verzögerungen.

Einschränkungen des Flying-Probe-Tests

• Live-Schaltkreise können nicht validiert werden

Beim Flying-Probe-Test wird der Stromkreis während des Tests nicht eingeschaltet. Dies verhindert die Validierung des voll funktionsfähigen Produkts. Die stromlose Natur ermöglicht nur teilweise Tests.

• Möglicher körperlicher Schaden

Durch direkten Kontakt mit den Sonden können die Via- und Pad-Oberflächen auf der Platine verbeult oder beschädigt werden. Manche Hersteller sehen in diesen kleinen Dellen einen Mangel, Eine Verbesserung der Sondentechnologie könnte dieses Problem jedoch lösen.

• Gefahr schlechter Lötstellen

Manchmal berühren Sonden die Leitungen von Bauteilen, anstatt auf Testpads zu landen. Dieser Kontakt kann möglicherweise Lötverbindungen lockern oder schwächen.

• Nicht ideal für komplexe Platinen mit hohem Volumen

Die begrenzte Anzahl von Sonden muss alle Testpunkte großflächig abdecken, Komplex, Boards mit hohem Volumen. Diese umfangreiche erforderliche Abdeckung wird im Vergleich zu Lösungen wie Vorrichtungstests problematisch und ineffizient.

Flying-Probe-Tests vs. In-Circuit-Tests (IKT)

Beim Testen fertiger Leiterplattenbaugruppen, Hersteller müssen zwischen zwei herausragenden Methoden wählen: Flying-Probe-Tests (FPT) und In-Circuit-Tests (IKT). Beide Ansätze zielen darauf ab, die Gesamtfunktionalität der Platine zu überprüfen und etwaige Probleme bei der Leiterplattenbestückung oder Komponentenfehler zu identifizieren, Sie verwenden jedoch unterschiedliche Techniken und Geräte, um Tests durchzuführen.

Was ist In-Circuit-Testen? (IKT)?

In-Circuit-Tests, oder IKT, ist eine Methode, die auf maßgeschneiderten Vorrichtungen zum Testen bestückter Leiterplatten basiert. Zu diesen Vorrichtungen gehören Sonden, die sorgfältig positioniert sind, um elektrische Verbindungen mit den Testpunkten auf der zu prüfenden Platine herzustellen. Die Vorrichtungen bieten Zugang zu kritischen Teilen der Schaltung, sodass Testsignale eingespeist und Messungen zur Validierung der Baugruppe durchgeführt werden können. IKT-Systeme prüfen auf häufige Defekte bei der Leiterplattenbestückung wie Unterbrechungen oder Kurzschlüsse, fehlende oder falsch eingesetzte Komponenten, und falsche Widerstands-/Kondensatorwerte. Durch die Entwicklung von Vorrichtungen, die speziell auf a zugeschnitten sind PCB-Design, Alle wichtigen Komponenten und Schaltungsknoten können gleichzeitig effizient getestet werden, um eine vollständige Testabdeckung zu gewährleisten.

Unterschiede zwischen Flying-Probe-Tests und In-Circuit-Tests

Während IKT-Tests auf große Racks mit komplexen, dedizierten Vorrichtungen angewiesen sind, Flying-Probe-Tests verfolgen einen flexibleren Ansatz, indem Sonden verwendet werden, die sich über die gesamte Fläche bewegen und interessierende Punkte berühren können. Anstatt kundenspezifische Werkzeuge zu entwickeln, FPT-Systeme sind auf eine aus CAD-Daten entwickelte Programmierung angewiesen, die die Sonden dynamisch zu Zielpositionen auf jeder Platine führt. Allerdings beinhalten beide Methoden Tests über Sonden, FPT und ICT unterscheiden sich in der praktischen Anwendung deutlich:

1. Kosteneffektivität

FPT vermeidet teure Vorrichtungskosten, indem es für jedes Layout auf der Grundlage verfügbarer CAD-Daten programmiert.

Serien von Prototypen oder Leiterplatten in geringer Stückzahl können getestet werden, ohne dass in kundenspezifische Vorrichtungen investiert werden muss. jedoch, Produktionsläufe mit sehr hohen Stückzahlen und unveränderten Designs können die Vorrichtungskosten für IKT rechtfertigen.

2. Barrierefreiheit

Die großen festen Stifte eines IKT-Geräts müssen für jede Platine individuell gestaltet werden und können physischen Zugangsbeschränkungen unterliegen. Im Gegensatz, Der Flying-Probe-Test verwendet bewegliche Miniatursonden, die nahezu jede Stelle auf der Platine problemlos erreichen können.

3. Flexibilität

Beim Wechsel zwischen verschiedenen Leiterplattendesigns, IKT-Testingenieure müssen sich langwierigen Umstellungsverfahren unterziehen, um Pin-Zuordnungen neu zu konfigurieren. jedoch, Flying-Probe-Testsysteme können Tests per Software schnell für verschiedene Platinen anpassen. Dadurch eignet sich FPT besser für High-Mix, Kleinserienfertigung.

4. Testabdeckung

IKT-Tests nutzen ein paralleles „Nagelbett“, um auf viele Punkte gleichzeitig zuzugreifen und die Leistung der Stromversorgung vollständig zu überprüfen. Während Flying-Probe-Testsonden wendig sind, Aufgrund der sequentiellen Natur der Tests können bestimmte Fehlertypen übersehen werden. Funktionsmängel sind außerdem schwieriger zu erkennen, wenn während der FPT keine Energie zugeführt wird.

Andere häufig verwendete PCB-Testmethoden

Zusätzlich zu Flying-Probe-Tests und In-Circuit-Tests, Leiterplatten müssen einer Vielzahl weiterer Tests unterzogen werden, um Leistung und Qualität vollständig zu validieren. Einige andere häufig verwendete PCB-Testtechniken sind::

• Funktionstest

Durch Funktionstests wird überprüft, ob die Leiterplatte und alle Schaltkreise ordnungsgemäß funktionieren, Komponenten, und Schnittstellen funktionieren wie vorgesehen. Typischerweise, Bei diesem Prozess wird die Leiterplatte mit einer Testvorrichtung verbunden und anschließend die Funktionalität der Platine bewertet.

• Visuelle Inspektion

Es handelt sich um den grundlegendsten Test, den Leiterplattenhersteller verwenden. Es geht lediglich darum, die fertige Platine sorgfältig zu prüfen, um festzustellen, ob erkennbare Fehler oder Mängel vorliegen. Bei der Sichtprüfung, Techniker scannen alle Bereiche der Platine auf Probleme wie schlechte Lötstellen, falsche Platzierung der Komponenten, beschädigte Spuren, Platinenverschmutzung, und mehr.

• Röntgeninspektion

Eine der fortschrittlicheren Testmethoden für Leiterplatten ist Röntgeninspektion.

Dadurch können Hersteller einen Blick in das Innere der Platine werfen und versteckte Probleme identifizieren, die durch eine einfache visuelle Untersuchung nicht erkannt werden können.

• EMI-Test

Leiterplatten sind häufig Belastungen ausgesetzt Elektromagnetische Interferenz (EMI) testen. Dabei wird beurteilt, wie gut die Platine Umgebungen mit elektromagnetischem Rauschen und Interferenzen standhält und normal funktioniert.

• Elektrischer test

Ein wesentlicher Testsatz für Leiterplatten konzentriert sich auf die Validierung der wichtigsten elektrischen Eigenschaften der Platine selbst. Elektrische Prüfung inklusive Widerstandsprüfungen, Induktivität, und Kapazität.