تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) هو نصف المعركة فقط؛ فضمان إمكانية اختبارها بكفاءة أثناء الإنتاج الضخم لا يقل أهمية. بالنسبة للمهندسين الجدد في مجال التصنيع، يعد دليل قائمة التحقق من قابلية الاختبار للمبتدئين (DFT) بمثابة الجسر بين النموذج الأولي الوظيفي والمنتج القابل للتطوير. يركز تصميم قابلية الاختبار (DFT) على وضع ميزات على اللوحة تسمح للمعدات الآلية بالتحقق من قيم المكونات، وسلامة وصلات اللحام، ووظائف الدائرة دون تدخل يدوي. غالبًا ما يؤدي تجاهل هذه القواعد إلى تعديلات مكلفة في التركيبات، وتغطية اختبار أقل، ومعدلات خردة أعلى على مستوى المصنع.
في APTPCB (مصنع APTPCB للوحات الدوائر المطبوعة)، نرى غالبًا تصميمات تعمل بشكل مثالي في المحاكاة ولكنها تفشل في اجتياز الاختبارات الآلية بسبب الشبكات غير القابلة للوصول أو العوائق المادية. يوفر هذا الدليل إطارًا شاملاً لـ قائمة التحقق من قابلية الاختبار للمبتدئين (DFT)، يغطي قواعد هندسية محددة، وخطوات التنفيذ، وبروتوكولات استكشاف الأخطاء وإصلاحها لمساعدتك في تصميم لوحات جاهزة للاختبار داخل الدائرة (ICT) واختبار المسبار الطائر (FPT).
إجابة سريعة (30 ثانية)
للحصول على نهج قوي لـ قائمة التحقق من قابلية الاختبار للمبتدئين (DFT)، ركز على إمكانية الوصول المادي واستقرار الإشارة. إذا لم تتمكن من فحص شبكة، فلا يمكنك التحقق منها.
- حجم نقطة الاختبار: قطر لا يقل عن 0.8 مم (32 ميل) للمجسات القياسية؛ ويفضل 1.0 مم لزيادة العمر الافتراضي.
- التباعد: حافظ على نقاط الاختبار بمسافة لا تقل عن 2.54 مم (100 ميل) من المركز إلى المركز للتجهيزات منخفضة التكلفة؛ 1.27 مم (50 ميل) هو الحد الأدنى المطلق لـ ICT القياسي.
- خلوص الحافة: حافظ على منطقة خلوص تتراوح من 3 مم إلى 5 مم خالية من المكونات ونقاط الاختبار على طول حواف لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) للتعامل مع السكك الحديدية.
- ارتفاع المكون: حافظ على المكونات الطويلة (>5 مم) على بعد 5 مم على الأقل من نقاط الاختبار لمنع اصطدام رأس المسبار.
- استخدام الفتحات (Vias): لا تغطِ الفتحات المخصصة للاختبار؛ استخدم فتحات مملوءة أو ذات غطاء موصل إذا كان يجب وضعها في وسادات (VIPPO)، على الرغم من أن الوسادات المخصصة أكثر أمانًا.
- التحقق: قم بتشغيل تقرير تغطية في أداة EDA الخاصة بك لضمان أن الشبكات الحيوية (الطاقة، الأرضي، ناقلات البيانات) تحتوي على نقطة وصول واحدة على الأقل.
من قابلية الاختبار لمبتدئين (DFT) (ومتى لا يتم)
يضمن فهم متى يتم تطبيق بروتوكول صارم لـ قائمة التحقق للمبتدئين في تصميم قابلية الاختبار (DFT) تخصيص موارد الهندسة بفعالية. لا تتطلب كل لوحة تغطية ICT كاملة، ولكن المنتجات ذات الحجم الكبير تعتمد عليها.
متى يتم التطبيق:
- الإنتاج الضخم: عندما تتجاوز الأحجام 1000 وحدة، يصبح الاختبار الآلي (ICT) أرخص من الاختبار اليدوي على المنضدة.
- متطلبات الموثوقية العالية: لوحات السيارات أو الطبية أو الفضائية حيث يجب التحقق من كل وصلة لحام.
- تصميمات BGA المعقدة: لوحات ذات مصفوفات كروية شبكية (BGAs) حيث لا يمكن للفحص البصري (AOI) رؤية وصلات اللحام تحت المكون.
- تسليمات التصنيع التعاقدي: عند إرسال الملفات إلى مُجمِّع خارجي، تمنع استراتيجية DFT الواضحة الغموض وتوقف الإنتاج.
- الدوائر الرقمية: تستفيد اللوحات ذات إمكانيات JTAG/Boundary Scan بشكل كبير من هياكل DFT للبرمجة والتحقق المنطقي.
متى لا ينطبق (أو ينطبق بشكل أقل):
- النماذج الأولية لمرة واحدة: بالنسبة للوحة إثبات المفهوم الواحدة، غالبًا ما يكون الفحص اليدوي باستخدام راسم الذبذبات أسرع من التصميم لتركيب اختبار.
- الأجهزة القابلة للارتداء ذات المساحة المحدودة: قد لا تحتوي لوحات الدوائر المطبوعة الصغيرة جدًا (مثل الساعات الذكية) على مساحة لنقاط اختبار بحجم 1 مم؛ غالبًا ما تعتمد هذه على الاختبار الوظيفي عبر الموصلات.
- اللوحات الميكانيكية/الخاملة البحتة: قد تتطلب لوحات التوصيل البيني البسيطة أو مصفوفات LED فحصًا بصريًا فقط أو اختبار استمرارية بسيطًا.
- تصميمات الترددات اللاسلكية عالية التردد: يمكن أن يؤدي إضافة نقاط اختبار إلى خطوط نقل الترددات اللاسلكية إلى تدهور سلامة الإشارة؛ تتطلب هذه استراتيجيات اختبار متخصصة وغير تدخلية.
- الإلكترونيات الاستهلاكية الحساسة للتكلفة: في الألعاب منخفضة التكلفة للغاية، قد تفوق تكلفة تركيب الاختبار قيمة اكتشاف نسبة صغيرة من العيوب.
القواعد والمواصفات
يكمن جوهر أي استراتيجية قائمة فحص DFT للمبتدئين في القيود الهندسية. تضمن هذه القواعد أن مجسات الاختبار الميكانيكية لتركيب الاختبار يمكنها إجراء اتصال موثوق به مع لوحة الدوائر المطبوعة دون إتلاف المكونات أو اللوحة نفسها.
| القاعدة | القيمة/النطاق الموصى به | لماذا يهم | كيفية التحقق | إذا تم تجاهله |
|---|---|---|---|---|
| قطر نقطة الاختبار (TP) | 1.0 مم (40 ميل) مفضل؛ 0.8 مم (32 ميل) كحد أدنى. | الأهداف الأكبر تقلل من خطر عدم إصابة المسبار بسبب تراكم التفاوتات. | فحص قواعد تصميم EDA (DRC) لحجم الوسادة. | تصطدم المسابير بقناع اللحام أو تخطئ الوسادة، مما يسبب أعطالًا خاطئة. |
| المسافة بين مراكز نقاط الاختبار (TP) | 2.54 مم (100 ميل) مثالي؛ 1.27 مم (50 ميل) كحد أدنى. | يسمح باستخدام مسابير قوية ومنخفضة التكلفة. التباعد الأضيق يتطلب مسابير هشة ومكلفة. | قواعد تباعد DRC خاصة بفئة TP. | تكلفة تركيب عالية؛ كسر متكرر للمسابير؛ دوائر قصيرة بين المسابير. |
| نقطة الاختبار (TP) إلى المكون | > 1.0 مم (40 ميل). | يمنع جسم المسبار من الاصطدام بالأجزاء المجاورة أثناء التشغيل. | فحص الخلوص ثلاثي الأبعاد أو توسيع ساحة المكونات. | تلف مادي للمكثفات/المقاومات؛ عدم قدرة المسبار على التحرك بكامل نطاقه. |
| نقطة الاختبار (TP) إلى حافة اللوحة | > 3.0 مم (118 ميل). | تحتاج موانع التسرب الفراغية وقضبان النقل إلى مساحة لإمساك اللوحة. | تعريف منطقة الحظر في برنامج التخطيط. | تسرب الفراغ يمنع إحكام تثبيت التركيب؛ القضبان تغطي نقاط الاختبار. |
| فتحة قناع اللحام | قطر الوسادة + 0.1 مم (4 ميل). | يضمن أن تكون وسادة النحاس مكشوفة بالكامل للتلامس. | فحص Gerber (طبقة القناع مقابل طبقة النحاس). | يلامس المسبار القناع بدلاً من النحاس، مما يؤدي إلى قراءات "دائرة مفتوحة". |
| عبر الفتحة في اللوحة لنقطة الاختبار (TP) | تجنب إن أمكن؛ أو املأ/اطلي فوقها. | الفتحات المفتوحة يمكن أن تحبس التدفق أو تسبب تسربات فراغ عبر اللوحة. | فحص بصري لملفات الحفر مقابل مواقع اللوحات. | ختم فراغ غير موثوق به؛ سحب معجون اللحام بعيدًا عن منطقة مسبار الاختبار. |
| جانب نقطة الاختبار | جانب واحد (الأسفل مفضل). | التركيبات أحادية الجانب أرخص بكثير وأكثر موثوقية من تركيبات "الصدفة". | تقرير الطبقات في أداة EDA. | تتضاعف تكلفة التركيب؛ ويزداد وقت التحميل/التفريغ. |
| علامات مرجعية عالمية | 3 نقاط، غير متماثلة، قطر 1-3 مم. | تستخدم الآلات هذه لمحاذاة إحداثيات اللوحة قبل الاختبار. | فحص بصري على زوايا اللوحة. | لا يمكن للآلة المحاذاة؛ يؤدي إزاحة الاختبار إلى ضرب المجسات لأهداف خاطئة. |
| خلوص المكونات الطويلة | حافظ على نقاط الاختبار (TPs) على بعد 5 مم من الأجزاء التي يزيد ارتفاعها عن 10 مم. | الأجزاء الطويلة تلقي "ظلالاً" حيث لا يمكن للمجسات المائلة (المجس الطائر) الوصول إليها. | نمذجة ثلاثية الأبعاد أو تحليل خريطة الارتفاع. | شبكات لا يمكن الوصول إليها؛ تتطلب اختبارًا يدويًا لتلك الدوائر المحددة. |
| هدف تغطية الشبكة | 100% من الشبكات (مثالي)؛ >90% (مقبول). | التغطية العالية تضمن اكتشاف جميع عيوب التصنيع تقريبًا. | تقرير قابلية الاختبار لـ EDA. | اللوحات المعيبة تصل إلى الميدان؛ تكاليف ضمان أعلى. |
| الوصول إلى رأس JTAG | تخطيط الأطراف القياسي (TCK, TMS, TDI, TDO). | يسمح باختبار المسح الحدودي للدوائر المتكاملة الرقمية المعقدة بدون مجسات فيزيائية على كل طرف. | مراجعة المخطط. | عدم القدرة على برمجة الفلاش أو اختبار اتصالات BGA بكفاءة. |
| توزيع الطاقة/الأرضي | نقاط اختبار متعددة (TPs) لمسارات التيار العالي. | المجسات الفردية لها حدود تيار (مثل 2 أمبير). توزيع الحمل يمنع احتراق المجسات. | تحليل التيار في المخطط. | مجسات محترقة؛ انخفاض الجهد أثناء الاختبار يسبب أعطالًا خاطئة. |
خطوات التنفيذ
يتطلب الانتقال من النظرية إلى التطبيق سير عمل منهجيًا. يضمن اتباع هذه الخطوات دمج متطلبات قائمة التحقق من DFT للمبتدئين الخاصة بك في مرحلة التصميم، بدلاً من إضافتها لاحقًا.
الخطوة 1: تحديد استراتيجية الاختبار مبكرًا قبل بدء التوجيه، حدد طريقة الاختبار. هل سيكون اختبار الدائرة المتكاملة (ICT) (سرير المسامير)، أو المسبار الطائر (للنماذج الأولية)، أو الاختبار الوظيفي (FCT)؟
- الإجراء: استشر الشركة المصنعة أو APTPCB بخصوص قدرات التثبيت المحددة لديهم.
- المعلمة الرئيسية: الحد الأدنى لتباعد المجسات المدعوم (على سبيل المثال، 50 ميل مقابل 75 ميل).
- فحص القبول: تأكيد كتابي لطريقة الاختبار في وثيقة متطلبات التصميم.
الخطوة 2: تعيين نقاط الاختبار في المخطط لا تنتظر التخطيط. قم بتعيين سمات الاختبار للشبكات الحرجة في المخطط.
- الإجراء: ضع رموز "نقطة اختبار" عامة على جميع مسارات الطاقة، والأرضي، والساعات، وخطوط الاتصال.
- المعلمة الرئيسية: أولوية الشبكة (الطاقة > الرقمية > التناظرية).
- فحص القبول: جميع الشبكات الحرجة لها رمز نقطة اختبار منطقي مرتبط بها.
الخطوة 3: وضع المكونات مع مراعاة DFT أثناء وضع المكونات، قم بتجميع المكونات الطويلة وحافظ على الجانب السفلي مسطحًا نسبيًا إن أمكن.
- الإجراء: قصر المكثفات والموصلات الطويلة على الجانب العلوي. احتفظ بالجانب السفلي للمكونات السلبية ونقاط الاختبار.
- المعلمة الرئيسية: تقييد ارتفاع المكونات على الجانب السفلي (عادةً ما يُفضل < 3 مم للتجهيزات البسيطة).
- فحص القبول: تؤكد الرؤية ثلاثية الأبعاد أن الجانب السفلي مُحسّن للاختبار.
الخطوة 4: توجيه ووضع نقاط الاختبار الفيزيائية هذه هي مرحلة التخطيط الحاسمة.
- الإجراء: ضع وسادات الاختبار على الطبقة السفلية. استخدم بصمة "نقطة اختبار" محددة (مثل وسادة دائرية 1 مم).
- المعلمة الرئيسية: محاذاة الشبكة (محاذاة نقاط الاختبار لشبكة 2.54 مم تساعد في حفر التجهيزات، على الرغم من أنها ليست مطلوبة بشكل صارم لآلات CNC الحديثة).
- فحص القبول: يتم تشغيل فحص قواعد التصميم (DRC) مع تمكين مجموعة قواعد DFT محددة (المسافة البينية، الخلوص الحافي).
الخطوة 5: التحقق من القيود الميكانيكية تأكد من أن التجهيزة يمكن أن تغلق وتُحكم إغلاقها ماديًا.
- الإجراء: تحقق من وجود فتحات تثبيت يمكن للتجهيزة استخدامها لدبابيس التوجيه (فتحات الأدوات). يجب أن تكون هذه غير مطلية، بقطر 3 مم فأكثر.
- المعلمة الرئيسية: تفاوت فتحة الأدوات (+0.0/-0.1 مم).
- فحص القبول: يجب أن تكون هناك فتحتان أدوات غير متماثلتين على الأقل ومخلية من المكونات.
الخطوة 6: إنشاء وثائق الاختبار يحتاج المصنع إلى بيانات لبناء التجهيزة.
- الإجراء: تصدير قائمة الشبكة IPC-D-356 أو ملفات ODB++. تحتوي هذه على إحداثيات XY لكل نقطة اختبار واسم الشبكة.
- المعلمة الرئيسية: دقة تنسيق الملف (Gerber مخصص للعرض البصري، و IPC-D-356 مخصص للاتصال الكهربائي).
- فحص القبول: تحقق من أن ملف IPC يتضمن جميع نقاط الاختبار المحددة في التخطيط.
الخطوة 7: المحاكاة وتقرير التغطية يمكن لمعظم أدوات EDA تقدير تغطية الاختبار.
- الإجراء: قم بتشغيل "فحص قابلية الاختبار" في برنامجك.
- المعلمة الرئيسية: % تغطية الشبكة.
- فحص القبول: يظهر التقرير تغطية تزيد عن 90%؛ برر أي شبكات مفقودة (مثل "دبوس غير متصل").
الخطوة 8: المراجعة النهائية مع مصنع اللوحات أرسل الملفات الأولية إلى مصنع اللوحات لإجراء مراجعة DFM/DFT.
- الإجراء: أرسل البيانات إلى خدمات تصنيع APTPCB.
- المعلمة الرئيسية: ملاحظات حول "الشبكات غير القابلة للاختبار" أو "انتهاكات كثافة المجسات".
- فحص القبول: موافقة مهندس CAM.
أوضاع الفشل واستكشاف الأخطاء وإصلاحها
حتى مع تطبيق جيد لـ قائمة التحقق من DFT للمبتدئين، تنشأ مشكلات أثناء الإعداد الأولي للتجهيزات. يتطلب استكشاف هذه المشكلات التمييز بين لوحة سيئة، أو تصميم سيء، أو تجهيزة سيئة.
1. العرض: دوائر مفتوحة متقطعة
- السبب: بقايا التدفق على نقاط الاختبار أو تلوث طرف المسبار.
- التحقق: افحص نقاط الاختبار تحت المجهر بحثًا عن بقايا. افحص أطراف المجسات بحثًا عن "وسادة سوداء" أو أوساخ.
- الإصلاح: نظف تجميع لوحة الدوائر المطبوعة؛ استبدل المجسات بأطراف "إزميل" أو "تاج" تخترق البقايا بشكل أفضل.
- الوقاية: حدد إنهاء "نقطة الاختبار" كـ ENIG أو HASL (تجنب OSP إن أمكن لأنه يتأكسد).
2. العرض: أعطال خاطئة على الخطوط الرقمية
- السبب: سعة مسبار الاختبار والكابلات تشوه الإشارات عالية السرعة.
- التحقق: استخدم راسم الذبذبات لمراقبة الإشارة أثناء توصيل المسبار.
- الإصلاح: استخدم "مقاومات عزل" بالقرب من نقطة الاختبار لفصل الجزء الزائد (stub)، أو انتقل إلى الفحص الحدودي (JTAG) لتلك الشبكة.
- الوقاية: لا تضع نقاط اختبار ICT القياسية على خطوط تتجاوز 100 ميجاهرتز بدون محاكاة.
3. العرض: انثناء/تقوس لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) أثناء الاختبار
- السبب: التوزيع غير المتساوي لنقاط الاختبار يخلق نقاط ضغط ساخنة، مما يؤدي إلى انثناء اللوحة تحت التفريغ.
- التحقق: المراقبة البصرية أثناء تشغيل التفريغ؛ تحقق من وجود مكثفات سيراميك متشققة (MLCCs) بعد الاختبار.
- الإصلاح: أضف "دبابيس دعم" أو "أصابع دفع" في التثبيت لموازنة القوة.
- الوقاية: وزع نقاط الاختبار بالتساوي عبر سطح اللوحة؛ تجنب تجميع 50 مسبارًا في بوصة مربعة واحدة.
4. العرض: تسرب الفراغ / عدم إحكام إغلاق التثبيت
- السبب: الفتحات (vias) المفتوحة داخل منطقة إغلاق الفراغ أو بالقرب من نقاط الاختبار تسمح بمرور الهواء.
- التحقق: استمع إلى صوت الهسهسة؛ تحقق من الفتحات غير المغطاة.
- الإصلاح: استخدم شريط كابتون لإغلاق الفتحات مؤقتًا.
- الوقاية: قم بتغطية جميع الفتحات غير المخصصة للاختبار؛ تأكد من أن الخلوص الحافي 3 مم خالٍ تمامًا من النحاس والثقوب.
5. العرض: قراءات مقاومة عالية على قضبان الطاقة
- السبب: مسبار واحد لا يستطيع التعامل مع التيار أو أن مقاومة التلامس عالية جدًا.
- التحقق: قم بقياس انخفاض الجهد عبر واجهة المسبار.
- الإصلاح: استخدم مجسات متعددة بالتوازي لنفس شبكة الطاقة.
- الوقاية: قاعدة عامة: مسبار واحد لكل 1-2 أمبير من التيار.
6. العرض: تلف التركيبات / المجسات المكسورة
- السبب: اصطدام المجسات بأجسام المكونات بسبب التفاوت الضيق أو عدم المحاذاة.
- التحقق: ابحث عن مجسات مثنية أو خدوش على أغلفة المكونات.
- الإصلاح: أعد حفر لوحة التثبيت أو انقل نقطة الاختبار في المراجعة التالية للوحة.
- الوقاية: التزم بدقة بـ نصائح صيانة التركيبات؛ استبدل النوابض بانتظام وتحقق من المحاذاة باستخدام "لوحة التحقق".
7. العرض: لا توجد بيانات في سجلات التصحيح
- السبب: نظام الاختبار يعمل ولكنه لا يسجل أوضاع فشل محددة بسبب تهيئة البرنامج.
- التحقق: راجع إعدادات مُسلسل الاختبار.
- الإصلاح: تمكين التسجيل المفصل.
- الوقاية: وضع ممارسة قياسية لسجل التصحيح حيث تقوم كل محطة اختبار بحفظ بيانات النجاح/الفشل مع الطوابع الزمنية وأسماء الشبكات إلى خادم مركزي.
قرارات التصميم
عند تطبيق قائمة التحقق من DFT للمبتدئين، ستواجه مقايضات. القرار الأكثر شيوعًا هو الاختيار بين اختبار الدائرة المتكاملة (ICT) واختبار المسبار الطائر (FPT).
اختبار الدائرة المتكاملة (ICT) (سرير المسامير):
- المزايا: سريع للغاية (ثوانٍ لكل لوحة)، يختبر جميع الشبكات في وقت واحد، يمكنه تشغيل اللوحة.
- العيوب: تكلفة أولية عالية للتركيبات (1 ألف دولار - 5 آلاف دولار فأكثر)، يصعب تغييرها بمجرد بنائها.
- الأفضل لـ: التصميمات المستقرة، الإنتاج الضخم (>1000 وحدة).
- تأثير التصميم: يتطلب فتحات أدوات محددة ووسادات اختبار أكبر.
المسبار الطائر (Flying Probe):
- المزايا: لا توجد تكلفة تثبيت (أذرع قابلة للبرمجة)، سهولة التحديث لتغييرات التصميم، يمكن فحص الوسادات الصغيرة.
- العيوب: بطيء (دقائق لكل لوحة)، لا يمكنه اختبار جميع الشبكات في وقت واحد.
- الأفضل لـ: النماذج الأولية، الإنتاج بكميات منخفضة، اللوحات عالية الكثافة.
- تأثير التصميم: يمكنه تحمل الوسادات الأصغر ولكنه يتطلب إدارة دقيقة لـ "ظلال المكونات الطويلة".
كثافة نقاط الاختبار مقابل حجم اللوحة: غالبًا ما يواجه المبتدئون صعوبة في وضع نقاط الاختبار على اللوحات الصغيرة.
- قرار: إذا لم تتمكن من وضع نقطة اختبار (TP) لكل شبكة، فقم بالترتيب حسب الأولوية: 1. الطاقة/الأرضي، 2. البرمجة/JTAG، 3. المدخلات التناظرية، 4. مدخلات المستخدم (الأزرار).
- بديل: استخدم "قضيب قابل للفصل" أو "قسيمة اختبار" على حافة اللوحة للاختبار، على الرغم من أن هذا يتحقق فقط من العملية، وليس وظائف اللوحة الفردية.
الأسئلة الشائعة
1. ما هو الحد الأدنى المطلق لحجم نقطة الاختبار؟ بينما 0.6 مم (24 ميل) ممكن ماديًا للتجهيزات المتطورة، فإن توصية قائمة التحقق من التصميم للاختبار (DFT) للمبتدئين هي 0.8 مم إلى 1.0 مم. تتطلب الوسادات الأصغر مجسات باهظة الثمن وهشة تزيد من تكاليف التصنيع.
2. هل يمكنني استخدام ساق مكون كنقطة اختبار؟ لا يُنصح بذلك. فحص أرجل المكونات (خاصة الأجزاء ذات الأسلاك) غير موثوق به لأن المسبار يمكن أن ينزلق عن السطح المستدير أو يتلف وصلة اللحام. استخدم دائمًا وسادة نحاسية مسطحة مخصصة.
3. هل أحتاج إلى تغطية الفتحات (vias) التي ليست نقاط اختبار؟ نعم. التغطية (التغطية بقناع اللحام) تمنع تسرب فراغ أداة الاختبار عبر اللوحة. كما تمنع حدوث قصر عرضي إذا انحرفت مسبار عن هدفه.
4. ما هو تركيب "صدفي"؟ يقوم التركيب الصدفي بفحص الجزء العلوي والسفلي من لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) في وقت واحد. إنه أغلى وأكثر تعقيدًا بكثير من التركيب القياسي الذي يفحص الجانب السفلي فقط. تجنبه بوضع جميع نقاط الاختبار على الطبقة السفلية.
5. كيف يؤثر تصميم قابلية الاختبار (DFT) على تكلفة لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)؟ تصميم جيد قابل للاختبار (DFT) يقلل التكلفة الإجمالية للوحدة. بينما قد يزيد قليلاً من وقت تصميم لوحة الدوائر المطبوعة، فإنه يقلل بشكل كبير من تكلفة اختبار واستكشاف الأخطاء وإصلاحها للوحدات النهائية. قد تتطلب لوحة بدون DFT 10 دقائق من التصحيح اليدوي، بينما تستغرق لوحة جاهزة لـ DFT 10 ثوانٍ على الجهاز.
6. ما الفرق بين اختبار الدائرة الداخلية (ICT) والاختبار الوظيفي؟ يتحقق ICT مما إذا كانت المكونات موجودة وملحومة بشكل صحيح (عيوب التصنيع). يتحقق الاختبار الوظيفي مما إذا كانت اللوحة تؤدي وظيفتها بالفعل (تقوم بالتشغيل، ترسل البيانات). غالبًا ما تستخدم الاستراتيجية الكاملة كليهما.
7. هل يمكنني استخدام الفتحات (vias) كنقاط اختبار؟ فقط إذا كانت مملوءة ومطلية (VIPPO). فحص فتحة مفتوحة محفوف بالمخاطر لأن طرف المسبار الحاد يمكن أن يعلق في الفتحة أو يفشل في إجراء اتصال جيد بالحلقة الحلقية.
8. ما هي "دبابيس التوجيه" أو "ثقوب التثبيت"؟ هذه هي ثقوب غير مطلية (عادة 3 مم أو 4 مم) تستخدم لمحاذاة لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) ماديًا على أداة الاختبار. يجب أن تكون غير متماثلة لمنع تحميل اللوحة بشكل معكوس. 9. لماذا تعتبر "تغطية الشبكة" مهمة؟ تغطية الشبكة هي النسبة المئوية للتوصيلات الكهربائية التي يمكن التحقق منها. إذا كانت لديك تغطية بنسبة 50%، فقد يكون نصف دائرتك معيبًا، ولن يعرف المختبر ذلك حتى يفشل المنتج في الميدان.
10. ما هو المسح الحدودي (JTAG)؟ هي طريقة لاختبار الدوائر المتكاملة الرقمية بدون مجسات فيزيائية على كل طرف. تحتوي الشريحة على منطق داخلي "لتحريك" أطرافها. يعد توفير رأس JTAG جزءًا أساسيًا من قائمة التحقق من DFT للمبتدئين.
11. كيف أتعامل مع شبكات الجهد العالي؟ تتطلب شبكات الجهد العالي مسافة خلوص أكبر حول نقاط الاختبار لمنع حدوث قوس كهربائي في التركيب. تأكد من تطبيق إرشادات DFM الخاصة بك للمسافة الزاحفة والخلوص على نقاط الاختبار أيضًا.
12. ماذا لو كانت لوحتي صغيرة جدًا لنقاط الاختبار؟ فكر في استخدام موصل حافة أو تركيب "مشبك دبوس بوجو" يتصل بمنطقة معينة. بدلاً من ذلك، قم بتوجيه الإشارات إلى لسان قابل للكسر يتم إزالته بعد الاختبار.
صفحات وأدوات ذات صلة
لتطبيق الاستراتيجيات الواردة في دليل قائمة التحقق من DFT للمبتدئين بنجاح، ستحتاج إلى الاستفادة من أدوات محددة وفهم المواد المعنية.
- تصور نقاط الاختبار الخاصة بك: قبل الانتهاء من تصميمك، استخدم عارض Gerber لفحص طبقة قناع اللحام. تأكد من أن كل نقطة اختبار مكشوفة بوضوح وليست مغطاة عن طريق الخطأ بواسطة القناع.
- تخطيط اختبار الدائرة المتكاملة (ICT): إذا كنت تصمم لتغطية سرير المسامير، فراجع متطلبات اختبار ICT مبكرًا لمواءمة نقاط الاختبار، والوصول إلى التثبيت، وتوقعات قائمة الشبكة (netlist).
- صلابة المادة: بالنسبة للوحات الكبيرة، يمكن أن يؤدي ضغط تثبيت سرير المسامير إلى ثني لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). يضمن اختيار مادة FR4 المناسبة أن تكون اللوحة صلبة بما يكفي لتحمل قوى الاختبار دون تشقق المكونات.
- قواعد التصميم: DFT هو مجموعة فرعية من DFM. ستساعدك مراجعة إرشادات DFM الشاملة على مواءمة متطلبات قابلية الاختبار الخاصة بك مع قيود التصنيع العامة.
مسرد المصطلحات (المصطلحات الرئيسية)
| المصطلح | التعريف |
|---|---|
| ICT (اختبار الدائرة المتكاملة) | طريقة اختبار تستخدم تثبيت "سرير المسامير" للتحقق من المكونات الفردية والوصلات على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). |
| FPT (اختبار المسبار الطائر) | طريقة اختبار بدون تثبيت تستخدم أذرعًا روبوتية متحركة لفحص لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). أبطأ ولكن إعدادها أرخص من ICT. |
| سرير المسامير | تثبيت مخصص يحتوي على مئات المسامير المحملة بنابض (مسامير بوجو) محاذاة لنقاط اختبار لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). |
| مسمار بوجو | مسبار محمل بنابض يستخدم في تثبيتات الاختبار لإجراء اتصال كهربائي مؤقت بلوحة الدوائر المطبوعة (PCB). |
| نقطة الاختبار (TP) | وسادة محددة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) مصممة لتلامس مسبار الاختبار. |
| قائمة الشبكة (Netlist) | ملف يصف الاتصال الكهربائي للوحة الدوائر المطبوعة (PCB). يستخدمه المختبر لمعرفة أي المسابير تتصل بأي دائرة. |
| التغطية | النسبة المئوية للشبكات أو المكونات على لوحة يمكن التحقق منها بواسطة نظام الاختبار. |
| JTAG | معيار (IEEE 1149.1) للتحقق من التصميمات واختبار لوحات الدوائر المطبوعة بعد التصنيع باستخدام المسح الحدودي (boundary scan). |
| المثبت | الجهاز الميكانيكي الذي يثبت لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) ويوصلها بواجهة نظام الاختبار. |
| ODB++ | تنسيق بيانات ذكي يتضمن بيانات التخطيط (layout) وقائمة الشبكة (netlist) وبيانات الحفر، مفضل على ملفات Gerbers للتصنيع وتوليد الاختبارات. |
| فتحة التثبيت | ثقب غير مطلي يستخدم لمحاذاة لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) على معدات التصنيع أو الاختبار. |
| الفشل الكاذب | عندما تفشل لوحة جيدة في الاختبار بسبب مشاكل في المثبت، أو مجسات متسخة، أو اتصال ضعيف، بدلاً من وجود عيب في اللوحة نفسها. |
الخلاصة
إن إتقان متطلبات قائمة التحقق من DFT للمبتدئين هو خطوة محورية في الانتقال من هاوٍ أو مصمم نماذج أولية إلى مهندس محترف قادر على تقديم إلكترونيات قابلة للإنتاج بكميات كبيرة. من خلال الالتزام بقواعد مثل الحد الأدنى لتباعد نقاط الاختبار، والخلوص المناسب للحواف، والتوثيق القوي، فإنك تضمن إمكانية التحقق من صحة تصميماتك بسرعة وموثوقية. تذكر، اللوحة التي لا يمكن اختبارها هي لوحة لا يمكن ضمانها. سواء كنت تبني مستشعرًا بسيطًا أو وحدة تحكم معقدة، فإن دمج مبادئ DFT هذه مبكرًا يوفر الوقت والمال ويجنب الإحباط. للحصول على مساعدة الخبراء في مراجعة تصميمك من أجل قابلية الاختبار أو للحصول على عرض أسعار لمشروعك القادم، اتصل بـ APTPCB اليوم. نحن مستعدون لمساعدتك في تحسين تصميمك لإنتاج واختبار سلسين.