Тестирование с помощью
летающего зонда
С учетом того, что конструкции печатных плат становятся все меньше и сложнее, как никогда важно обеспечить, чтобы платы производились без дефектов прямо с завода. Тестирование с помощью летающего зонда (FPT) является одной из наиболее часто используемых систем тестирования печатных плат, в основном благодаря своей универсальности и экономичности.
В этой статье объясняется, как работает тестирование с помощью летающего зонда, и предоставляется практическая информация, которая поможет вам решить, когда и как его применять.
Что такое тестирование с помощью летающего зонда?
Тестирование с помощью летающего зонда — это автоматизированная процедура тестирования печатных плат, которая проверяет электрическую функциональность и целостность печатных плат с помощью движущихся тестовых зондов. В отличие от традиционного тестирования в цепи, которое использует специальные приспособления, машины с летающим зондом используют несколько зондов, которые свободно перемещаются по плате для тестирования различных точек. Нет необходимости в дорогостоящем оборудовании или времени на настройку, что делает его идеальным выбором для прототипов, мелкосерийного производства и плат, дизайн которых часто меняется.
Как работает тестирование с помощью летающего зонда?
Процесс тестирования печатных плат с помощью летающих зондов включает в себя следующие ключевые этапы:
Шаг 1: Подготовка программы тестирования
Перед процедурой специализированное программное обеспечение разрабатывает программу, которая назначает зондам, куда двигаться и что измерять. Эта программа создается с использованием файлов конструкции платы (таких как ODB++ или IPC-2581) и спецификации материалов. По завершении программа загружается в тестер, а печатная плата или панель плат загружается на конвейерную систему, которая доставляет платы в испытательную камеру.
Шаг 2: Работа пробников
Набор зондов свободно перемещается по плате тестера под управлением компьютера. Эти зонды соприкасаются с одной или несколькими точками доступа, в том числе:
- Контактные площадки компонентов
- Специальные тестовые площадки
- Открытые переходные отверстия без паяльной маски
В каждой точке система подает стимул или питание с помощью электричества и регистрирует реакцию платы. Это позволяет тестеру убедиться, что соединения находятся в нужном месте, а компоненты работают должным образом.
Шаг 3: Измерение и оценка
Полученные сигналы сравниваются с ожидаемыми характеристиками, указанными в проектной документации. Для проведения этих испытаний тестер использует сложное оборудование, такое как источники питания, генераторы сигналов, мультиметры и датчики.
Одной из ключевых особенностей этой системы является виртуальная изоляция, которая позволяет тестеру электронным способом изолировать определенные компоненты схемы. Таким образом, значения отдельных компонентов можно точно измерить, не снимая их с платы.
Шаг 4: Окончательная оценка
На основе всех измерений тестировщик делает вывод о том, хорошо ли работает печатная плата и является ли она исправной с электрической точки зрения. Хотя доступ к зондам может ограничивать полный охват некоторых конструкций, системы с летающими зондами остаются очень полезным средством для обнаружения дефектов в прототипах и при производстве малых и средних партий.
Компоненты систем тестирования с помощью летающего зонда
Машина для тестирования с летающими зондами состоит из трех основных компонентов, которые работают вместе, чтобы обеспечить точное тестирование печатных плат:
- Зонды
Зонды являются контактным интерфейсом между тестером и печатной платой. Свободно перемещаясь в направлениях X, Y и Z, они получают доступ к контактным площадкам, переходным отверстиям и другим точкам тестирования для передачи сигналов и приема ответов. Существует 3 типа зондов, которые обычно используются для удовлетворения конкретных требований:
Пружинные зонды: недорогие и очень популярные для стандартного тестирования.
Активные зонды: имеют встроенную электронику, которая используется для высокочастотных измерений или чувствительных измерений.
Зонды Кельвина: используют четырехпроводную технику для точной оценки низкого сопротивления.
- Тестовые приспособления
Приспособления используются для удержания печатной платы на месте во время тестирования, чтобы обеспечить стабильность и устойчивый контакт с зондами. Наиболее типичными являются так называемые механические или универсальные приспособления, которые характеризуются жесткой рамой, зажимами и опорными штифтами. Они дешевы и универсальны, но обычно требуют ручной настройки.
- Программное обеспечение для управления
Программное обеспечение управляет всей процедурой тестирования. Его основные задачи — создание тестовых программ на основе форматов CAD, таких как ODB++ или IPC-2581, а также оптимизация маршрутов зондов для минимизации времени цикла, анализ собранных данных и создание отчетов о прохождении/непрохождении тестирования с диаграммами SPC. Оно также может интегрироваться с системами AOI, рентгеновскими системами или системами пик-энд-плейс, а также имеет пользовательский интерфейс для мониторинга, регистрации ошибок и отладки.
Типы систем тестирования с помощью летающего зонда
Существует ряд систем тестирования с летающими зондами, предназначенных для удовлетворения конкретных потребностей и задач тестирования. В основном существует четыре типа систем тестирования с летающими зондами, включая односторонние системы, двусторонние системы, вертикальные системы и высокоскоростные системы. Сравнение этих типов систем приведено в следующей таблице:
| Тип системы | Краткое описание | Типичные области применения | Основные преимущества | Основные ограничения |
|---|---|---|---|---|
| Односторонняя | Щупы получают доступ только к одной стороне печатной платы, что делает систему идеальной для простых, малослойных плат. | • Простые печатные платы (ПП) • Небольшие партии или прототипы • Платы с тестовыми точками только на одной стороне |
• Низкая стоимость и компактная установка • Подходит для проверки цепей, коротких замыканий и обрывов • Идеальна для проверки пайки односторонних ПП |
• Нет доступа к обеим сторонам одновременно • Не подходит для плотных или многослойных конструкций • Медленнее для сложных схем |
| Двусторонняя | Щупы контактируют с обеими сторонами одновременно, обеспечивая более быстрое и полное тестирование сложных плат. | • Сложные или многослойные ПП • Платы с тестовыми точками на обеих сторонах |
• Быстрее и точнее, чем односторонняя • Подходит для высокоплотных, многослойных схем |
• Более высокая стоимость оборудования • Требуется больше места • Более сложное обслуживание |
| Вертикальная | Плата тестируется в вертикальном положении, что экономит место и облегчает работу с крупными или тяжёлыми платами. | • Большие или тяжёлые ПП • Производства с ограниченным пространством • Линии с вертикальной подачей |
• Экономия пространства благодаря вертикальной ориентации • Удобнее работать с крупными платами • Может быть одно- или двусторонней |
• Может потребоваться специальное оснащение • Необходима подготовка операторов • Скорость зависит от конфигурации |
| Высокоскоростная | Использует передовые системы управления движением и точные щупы для быстрого тестирования без потери точности. | • Массовое производство • Сжатые сроки с требованием высокой производительности • Платы, требующие быстрых проверок целостности и функциональности |
• Значительно сокращает время тестирования • Сохраняет точность при высокой скорости • Повышает эффективность производства |
• Высокие капитальные затраты • Требуется квалифицированная калибровка • Необходимы оптимизированные тестовые программы |
Тестирование с летающими зондами по сравнению с тестированием в сборе (ICT)
Тестирование печатных плат с помощью летающих зондов часто сравнивают с тестированием в цепи (ICT), другим распространенным структурным тестом, используемым инженерами. Оба метода тестируют электрические характеристики, хотя их преимущества различаются.
| Характеристика | Тест летающим зондом | Тест в цепи (ICT) |
|---|---|---|
| Стоимость настройки | Приспособление не требуется | Требуется индивидуальное приспособление (высокая начальная стоимость) |
| Время подготовки программы | Несколько часов | От нескольких дней до недель |
| Производительность | Медленнее для одной платы | Высокая скорость, идеально для массового производства |
| Гибкость | Отлично подходит для изменений в конструкции | Плохая — требуется новое приспособление для каждой ревизии |
ICT обеспечивает непревзойденную скорость при стабильном и высоком объеме производства, а FPT предлагает максимальную гибкость и низкие затраты на запуск для прототипов, пилотных серий и частых инженерных изменений. Многие производители используют оба метода: они применяют тестирование с помощью летающих зондов на этапе разработки, а затем ICT, когда объемы производства оправдывают инвестиции.
Преимущества и ограничения тестирования печатных плат с помощью летающего зонда
Основные преимущества
- Отсутствие затрат на приспособления: при тестировании с помощью летающего зонда нет необходимости использовать приспособления и другие инструменты, что позволяет сократить первоначальные инвестиции.
- Быстрое программирование: конструкция новых плат может быть протестирована в течение нескольких часов после получения файлов с проектом.
- Высокая точность: современные системы FPT могут с высокой точностью выявлять даже незначительные дефекты.
- Гибкость и адаптируемость: эта техника тестирования печатных плат может быть легко адаптирована к изменениям в конструкции без использования новых приспособлений и подходит для различных типов плат.
- Двустороннее тестирование: одновременное тестирование обеих сторон печатной платы, что повышает эффективность и точность без ручного переворачивания.
Ограничения
- Сниженная пропускная способность: тестирование с помощью летающих зондов выполняет измерения последовательно, а не параллельно, и поэтому требует больше времени, чем ICT, особенно при тестировании платы с большим количеством тестовых точек.
- Ограниченное функциональное тестирование: в первую очередь тестируются основные электрические параметры, такие как непрерывность, сопротивление и емкость. Имеет ограниченные возможности при проведении сложных функциональных тестов с питанием.
- Требования к доступу зонда: плотное размещение компонентов или ограниченное количество тестовых площадок могут ограничивать контакт зонда, что может снизить охват тестирования.
Сотрудничайте с YONGVE, чтобы улучшить качество ваших печатных плат
В YONGVE мы понимаем важность выявления дефектов на ранних этапах проекта. Наш завод в Шэньчжэне оснащен передовыми системами тестирования с помощью летающих зондов, которые могут тестировать сложные многослойные платы, компоненты с мелким шагом и быстрые инженерные изменения. Наша команда может создавать программы тестирования на основе ваших CAD-данных и предоставлять комплексные отчеты, соответствующие международным стандартам качества.
Мы также используем другие дополнительные методы тестирования печатных плат, такие как автоматический оптический контроль (AOI), рентгеновский контроль и функциональное тестирование, чтобы обеспечить высокую надежность и быстрое выполнение заказов для наших клиентов.
Свяжитесь с нами
Есть вопросы или запросы? Заполните форму, и мы свяжемся с вами в ближайшее время.
