Test della sonda volante PCB: Che cos'è? Come funziona?

Prima dei circuiti stampati (PCB) e i PCB assemblati lasciano la fabbrica, vengono sottoposti a test rigorosi per individuare eventuali problemi con i circuiti o le connessioni elettriche. Questi test aiutano a garantire che le schede siano affidabili e funzionino bene nei prodotti finali. E molti produttori di PCB utilizzano un approccio di test prevalente chiamato test della sonda volante. In questo articolo, Spiegherò cos'è il test della sonda volante, come funziona il processo, e altri metodi di test comunemente usati per PCB e PCBA. Iniziare, diamo un’occhiata a cosa succede esattamente durante un test con sonda volante.

Cos'è il test della sonda volante PCB?

Il test con sonda volante utilizza sonde mobili che possono entrare in contatto contemporaneamente su più punti di test sulla scheda. This method utilizes probes that can move around and “fly” to different locations on the circuit board. Le sonde entrano in contatto sia con la parte superiore che inferiore della scheda per raggiungere i punti di test. Sono in grado di viaggiare per testare vari conduttori o componenti, e poi spostati in un'altra area del tabellone per testare qualcos'altro. Poiché le sonde non hanno limitazioni nell'accesso alla scheda e possono testare innumerevoli punti di connessione, Il test con sonde mobili offre una soluzione economicamente vantaggiosa per le schede nelle prime fasi di sviluppo. Esegue controlli di capacità non alimentati, funzione diodo, induttanza, si apre, resistenza, pantaloncini, e altro ancora.

Come funziona il test con sonda volante?

1. L'ingegnere di test prende i dati CAD per il PCB che deve essere testato. Questi dati vengono inseriti nel programma di test, che consente all'unità di test di mappare il layout del PCB e PCB componenti. E i dati vengono combinati con le specifiche affinché il consiglio identifichi quali aree necessitano di test.
2. L'unità in prova (UUT) viene posizionato sul tester tramite un nastro trasportatore. Le sonde sono codificate per muoversi lungo l'asse X-Y della scheda, viaggiando da un punto all'altro. Ciò consente alle intestazioni di contattare ciascun punto di test individualmente.
3. Quando la sonda entra in contatto, fa passare una corrente elettrica attraverso ciascuna connessione. La corrente rifluisce attraverso un sistema multiplex e sensori, che misurano il segnale. I componenti non testati sono schermati per evitare disturbi del segnale. Le letture rilevano eventuali cortocircuiti o componenti difettosi. Una telecamera fornisce una visione ravvicinata dell'UUT per identificare problemi fisici.

Vantaggi e Limitaziones di test con sonda volante

Vantaggi del test con sonda volante

• Nessun apparecchio personalizzato

Il test con sonda volante elimina la necessità di costosi, dispositivi personalizzati che richiedono molto tempo. Le sonde possono essere programmate per individuare qualsiasi punto di test sulla scheda senza dispositivi. Questa flessibilità consente di risparmiare tempo e costi rispetto ai test sul letto d'aghi che richiedono la progettazione e la fabbricazione di dispositivi personalizzati. Per schede a basso volume o prototipo, una sonda mobile è una soluzione ideale per i test senza dispositivi di fissaggio.

• Configurazione rapida

Uno dei principali vantaggi del test con sonde mobili è la capacità di impostare il processo di test in un periodo di tempo relativamente breve. Sfrutta sonde volanti programmabili che possono essere configurate rapidamente per entrare in contatto con punti di test su un circuito stampato.

• Ampia gamma di opzioni di test

Le sonde volanti possono eseguire una gamma completa di tipi di test durante un singolo passaggio, compresa la continuità, resistenza, capacità, voltaggio, e test funzionali.

• Adattabilità

Se il design della scheda cambia, le sonde volanti possono essere rapidamente riprogrammate per il nuovo layout senza dover modificare le attrezzature. Ciò riduce costi e ritardi.

Limitazioni del test con sonda volante

• Impossibilità di convalidare i circuiti sotto tensione

Il test della sonda mobile non alimenta il circuito durante il test. Ciò impedisce la convalida del prodotto completamente funzionante. La natura non alimentata fornisce solo test parziali.

• Potenziale danno fisico

Il contatto diretto delle sonde può ammaccare o danneggiare le superfici del via e del pad sulla scheda. Alcuni produttori vedono queste piccole ammaccature come difetti, sebbene il miglioramento della tecnologia della sonda possa risolvere questo problema.

• Rischio di giunti di saldatura scadenti

Talvolta le sonde toccano i cavi dei componenti invece di atterrare sui cuscinetti di test. Questo contatto può potenzialmente allentare o indebolire le connessioni di saldatura.

• Non ideale per schede complesse ad alto volume

Il numero limitato di sonde deve coprire tutti i punti di prova su larga scala, complesso, tavole ad alto volume. Questa ampia copertura richiesta diventa problematica e inefficiente rispetto a soluzioni come il test degli impianti.

Test con sonda volante vs. Test in-circuit (ICT)

Durante il test dei gruppi di circuiti stampati completati, i produttori devono scegliere tra due metodologie importanti: test delle sonde volanti (FPT) e test in-circuit (ICT). Entrambi gli approcci mirano a verificare la funzionalità complessiva della scheda e a identificare eventuali problemi di assemblaggio del PCB o guasti dei componenti, ma utilizzano tecniche e attrezzature diverse per eseguire i test.

Cos'è il test in-circuit (ICT)?

Test in circuito, o TIC, è un metodo che si basa su apparecchiature personalizzate per testare i circuiti stampati assemblati. Questi dispositivi includono sonde posizionate meticolosamente per stabilire collegamenti elettrici con i punti di prova sulla scheda sottoposta a valutazione. I dispositivi forniscono l'accesso alle parti critiche del circuito in modo che sia possibile inviare segnali di test ed effettuare misurazioni per convalidare l'assemblaggio. I sistemi ICT verificano la presenza di difetti comuni di assemblaggio PCB come circuiti aperti o cortocircuiti, componenti mancanti o inseriti erroneamente, e valori impropri del resistore/condensatore. Progettando apparecchi specificatamente su misura per a Progettazione PCB, tutti i componenti chiave e i nodi del circuito possono essere testati in modo efficiente contemporaneamente per una copertura completa del test.

Differenze tra il test con sonda volante e il test in-circuit

Mentre i test ICT si basano su grandi rack di complessi dispositivi dedicati, Il test con sonde volanti adotta un approccio più flessibile utilizzando sonde che possono spostarsi su tutta la linea e contattare i punti di interesse. Piuttosto che sviluppare strumenti personalizzati, I sistemi FPT dipendono dalla programmazione sviluppata da dati CAD che guida dinamicamente le sonde verso le posizioni target su ciascuna scheda. Sebbene entrambi i metodi implichino test tramite sonde, FPT e ICT differiscono significativamente nell'applicazione pratica:

1. Efficacia dei costi

FPT evita costosi costi di attrezzaggio programmando qualsiasi layout in base ai dati CAD disponibili.

È possibile testare serie di prototipi o tavole a basso volume senza investire in attrezzature personalizzate. però, cicli di produzione di volumi molto elevati con design immutabili possono giustificare il costo delle attrezzature dell'ICT.

2. Accessibilità

I grandi pin fissi di un'apparecchiatura ICT devono essere progettati su misura per ciascuna scheda e possono affrontare limitazioni di accesso fisico. In contrasto, Il test con sonda volante utilizza sonde mobili in miniatura che possono raggiungere quasi qualsiasi posizione sulla scheda senza problemi.

3. Flessibilità

Quando si passa da un design PCB all'altro, Gli ingegneri dei test ICT devono sottoporsi a lunghe procedure di passaggio per riconfigurare la mappatura dei pin. però, I sistemi di test a sonda mobile possono adattare rapidamente i test tramite software per varie schede. Ciò rende FPT più adatto per l’high-mix, produzione a basso volume.

4. Copertura di prova

I test ICT sfruttano un “letto di chiodi” parallelo per accedere a molti punti contemporaneamente e verificare completamente le prestazioni alimentate. Mentre le sonde di prova con sonde volanti sono agili, la natura sequenziale dei test può non rilevare alcuni tipi di difetti. I difetti funzionali sono anche più difficili da rilevare senza l'alimentazione applicata durante il FPT.

Altri metodi di test PCB comunemente utilizzati

Oltre ai test con sonde mobili e ai test in-circuit, i circuiti stampati devono essere sottoposti a una serie di altri test per convalidare pienamente prestazioni e qualità. Alcune altre tecniche di test PCB comunemente utilizzate includono:

• Test funzionale

Vengono eseguiti test funzionali per verificare che il circuito stampato funzioni correttamente e tutti i circuiti, componenti, e le interfacce funzionano come previsto. Tipicamente, questo processo prevede il collegamento del circuito stampato a un dispositivo di prova e la successiva valutazione della funzionalità della scheda.

• Ispezione visuale

È il test più fondamentale utilizzato dai produttori di PCB. Si tratta semplicemente di esaminare attentamente la scheda completata per verificare eventuali difetti o difetti evidenti. Durante l'ispezione visiva, i tecnici scansioneranno tutte le aree della scheda alla ricerca di problemi come giunti di saldatura scadenti, posizionamento errato dei componenti, tracce danneggiate, contaminazione della scheda, e altro ancora.

• Ispezione a raggi X.

Uno dei metodi di test più avanzati utilizzati per i circuiti stampati è Ispezione a raggi X.

Ciò consente ai produttori di guardare all’interno della scheda e identificare eventuali problemi nascosti che non possono essere rilevati attraverso un esame visivo di base.

• Prova EMI

I circuiti stampati sono spesso sottoposti a interferenza elettromagnetica (EMI) analisi. Questo valuta quanto bene la scheda può resistere e funzionare normalmente in ambienti con rumore e interferenze elettromagnetiche.

• Prova elettrica

Una serie essenziale di test per i circuiti stampati si concentra sulla convalida delle principali caratteristiche elettriche della scheda stessa. Prove elettriche include controlli di resistenza, induttanza, e capacità.