نقاط الاختبار داخل الدائرة (ICT) على لوحات الدوائر المطبوعة الكثيفة – إجابة سريعة (30 ثانية)
يتطلب تصميم نقاط الاختبار داخل الدائرة (ICT) للوصلات البينية عالية الكثافة (HDI) أو التخطيطات المزدحمة موازنة تغطية الاختبار مع قيود المساحة المادية. اتبع هذه الحدود الأساسية لضمان قابلية التصنيع في APTPCB (مصنع APTPCB للوحات الدوائر المطبوعة):
- الحد الأدنى لحجم الوسادة: استهدف قطرًا يبلغ 0.8 مم (32 ميل) للموثوقية القياسية. في اللوحات الكثيفة للغاية، 0.6 مم (24 ميل) هو الحد الأدنى المطلق لتلامس دقيق للمسبار.
- المسافة (الخطوة): حافظ على مسافة من المركز إلى المركز تبلغ 1.27 مم (50 ميل) بين نقاط الاختبار للسماح باستخدام المسابير القياسية. يتطلب النزول عن هذا (مثل 0.635 مم) تركيبات متخصصة باهظة الثمن وهشة.
- خلوص المكونات: حافظ على نقاط الاختبار على بعد 0.5 مم إلى 1.0 مم على الأقل من أجسام المكونات لمنع لوحة التثبيت من سحق الأجزاء.
- استراتيجية أحادية الجانب: ضع جميع نقاط الاختبار على الجانب السفلي (جانب اللحام) كلما أمكن ذلك. تزيد التركيبات ذات الوجهين (الصدفية) التكلفة والتعقيد بشكل كبير.
- قناع اللحام: يجب أن تكون نقاط الاختبار خالية من قناع اللحام. حدد توسعًا للقناع بمقدار 0.075 مم (3 ميل) أكبر من الوسادة لضمان سطح تلامس نظيف.
- محاذاة الشبكة: ضع نقاط الاختبار على شبكة 2.54 مم (100 ميل) حيثما أمكن لتقليل تكاليف حفر التركيبات، حتى لو كانت بقية اللوحة تستخدم شبكة أدق.
متى ينطبق (ومتى لا ينطبق)نقاط الاختبار داخل الدائرة (ICT) على لوحات الدوائر المطبوعة الكثيفة
إن فهم متى يجب فرض نقاط ICT على تصميم كثيف بدلاً من تغيير الاستراتيجيات أمر بالغ الأهمية للتحكم في التكاليف.
متى تنطبق هذه الاستراتيجية:
- الإنتاج بكميات كبيرة: أنت تصنع أكثر من 1000 وحدة حيث تبرر سرعة اختبار الدائرة الداخلية (ICT) (ثوانٍ لكل لوحة) جهد التصميم وتكلفة التثبيت.
- المنطق الرقمي المعقد: تحتاج إلى التحقق من قيم المكونات، والاتجاه، والدوائر المفتوحة/القصيرة في تطبيقات BGA أو QFN الكثيفة.
- تصميم مستقر: تم الانتهاء من تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)؛ التغييرات المتكررة ستتطلب إعادة تجهيز مكلفة.
- معايير السيارات/الطبية: تتطلب الصناعة تغطية اختبار بنسبة 100% للموثوقية، مما يستلزم الوصول المادي إلى الشبكات.
متى لا تنطبق (والبدائل):
- النماذج الأولية/الكميات المنخفضة: بالنسبة للكميات التي تقل عن 100 وحدة، يعتبر اختبار المسبار الطائر متفوقًا لأنه لا يتطلب تثبيتًا ويمكنه الوصول إلى وسادات أصغر (حتى 0.15 ملم).
- HDI شديد الكثافة: إذا كانت اللوحة كثيفة جدًا حتى بالنسبة لوسادات 0.6 ملم، ففكر في Boundary Scan (JTAG) أو الاختبار الوظيفي (FCT) بدلاً من نقاط الاختبار المادية.
- إشارات الترددات اللاسلكية عالية السرعة: إضافة نقاط اختبار فرعية إلى خطوط ذات مقاومة متحكم بها (مثل PCIe، DDR) يمكن أن يؤدي إلى تدهور سلامة الإشارة.
- مكونات طويلة على كلا الجانبين: إذا كانت المكونات الطويلة تحجب الوصول من كلا الجانبين، فقد يكون تركيب "سرير المسامير" القياسي مستحيلاً ميكانيكيًا.
نقاط الاختبار داخل الدائرة (ICT) على لوحات الدوائر المطبوعة الكثيفة: القواعد والمواصفات (المعايير والحدود الرئيسية)
الالتزام الصارم بهذه المعايير يضمن إمكانية بناء جهاز الاختبار بشكل موثوق. الانحراف عن هذه القيم غالباً ما يؤدي إلى أعطال خاطئة أو لوحات تالفة.
| القاعدة | القيمة الموصى بها | لماذا يهم | كيفية التحقق | إذا تم تجاهله |
|---|---|---|---|---|
| قطر نقطة الاختبار | 1.0 مم (مفضل) / 0.8 مم (قياسي) | الأهداف الأكبر تقلل من معدل إخفاق المسبار بسبب تراكم التفاوتات. | فحص DFM بواسطة CAD / عارض Gerber | معدل فشل خاطئ مرتفع؛ المسابير تضرب القناع بدلاً من المعدن. |
| الخطوة الدنيا (من المركز إلى المركز) | 2.54 مم (100 ميل) أو 1.91 مم (75 ميل) | يسمح باستخدام مسابير قوية وطويلة العمر (مسابير 100 ميل). | قواعد تصميم CAD (DRC) | يتطلب مسابير 50 ميل أو 39 ميل، وهي هشة ومكلفة. |
| خلوص ارتفاع المكونات | > 3.0 مم من الأجزاء الطويلة | تحتاج اللوحة العلوية للتثبيت إلى خلوص لتجنب سحق المكونات. | فحص الخلوص ثلاثي الأبعاد | لا يمكن إغلاق الجهاز؛ تلف مادي للمكثفات/الموصلات. |
| خلوص الحافة | 3.0 مم - 5.0 مم | يتطلب الختم الفراغي مساحة عند حافة اللوحة. | القياس من مخطط اللوحة | تسرب الفراغ؛ لا يمكن تثبيت اللوحة للاختبار. |
| فتح قناع اللحام | وسادة + 0.15 مم (6 ميل) | يضمن 100% نحاس مكشوف للتلامس. | طبقة قناع اللحام Gerber | المسبار يلامس القناع؛ يتم الإبلاغ عن دوائر مفتوحة متقطعة. |
| Via-in-Pad للاختبار | مملوء ومطلي | الثقوب المفتوحة تحبس التدفق أو تسمح بتسرب الهواء (فقدان الفراغ). | ملاحظات رسم التصنيع | تسربات الفراغ؛ اتصال ضعيف إذا دخل طرف المسبار في فتحة الثقب. |
| توزيع نقاط الاختبار | موزعة بالتساوي | يمنع تشوه اللوحة تحت ضغط المسبار. | فحص الكثافة البصري | تنثني اللوحة، مما يسبب تشققات إجهاد في وصلات اللحام. |
| أطراف الإشارة (Signal Stubs) | تقليل الطول | المسارات الطويلة إلى نقاط الاختبار تعمل كهوائيات. | محاكاة سلامة الإشارة | أخطاء البيانات في الدوائر عالية السرعة؛ أعطال التداخل الكهرومغناطيسي (EMI). |
| اختيار نوع المسبار | طرف إزميل أو تاج | يضمن الاتصال عبر بقايا التدفق. | مراجعة هندسة الاختبار | ضعف مقاومة التلامس؛ أخطاء "فتح" خاطئة. |
| تغطية الشبكة (Net Coverage) | 100% من الشبكات (مثالي) | يضمن التحقق من جميع التوصيلات الكهربائية. | مقارنة قائمة الشبكات (Netlist Compare) | تتسرب العيوب إلى الاختبار الوظيفي أو الميدان. |
نقاط الاختبار داخل الدائرة (ICT) على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) الكثيفة: خطوات التنفيذ (نقاط التفتيش العملية)
يعد تنفيذ نقاط الاختبار على لوحة كثيفة عملية تكرارية. اتبع هذه الخطوات لزيادة التغطية إلى أقصى حد دون الإخلال بالتخطيط.
تحديد الشبكات الحرجة والاستثناءات
- الإجراء: إنشاء قائمة شبكات (netlist). وضع علامة على أزواج التفاضل عالية السرعة (USB، HDMI) على أنها "لا تختبر" أو "اختبر عند الموصل فقط" لتجنب الأطراف.
- التحقق: التأكد من أن الخطوط التناظرية الحساسة ليست موجهة بالقرب من نقاط الاختبار الرقمية الصاخبة.
تحديد استراتيجية شبكة الاختبار
- الإجراء: قم بتكوين شبكة CAD الخاصة بك إلى 2.54 مم (100 ميل). حاول وضع نقاط الاختبار على هذه الشبكة أولاً. إذا كانت الكثافة عالية جدًا، فانتقل إلى شبكة 1.27 مم (50 ميل).
- التحقق: تحقق من أن 80% على الأقل من النقاط موجودة على الشبكة الأساسية لتقليل تكلفة التثبيت.
إعطاء الأولوية للوضع على الجانب السفلي
- الإجراء: ضع جميع نقاط الاختبار على الطبقة السفلية. إذا كانت الطبقة السفلية مليئة بالمكونات الكثيفة، فابحث عن مناطق مفتوحة أو قم بالتوزيع من وسادات BGA إلى الأسفل.
- التحقق: تأكد من عدم وجود نقاط اختبار على الجانب العلوي ما لم يتم تخصيص ميزانية لتركيبات الصدفة.
تحويل الفتحات إلى نقاط اختبار (استراتيجية "الكثافة")
- الإجراء: في تصميمات تقنية لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة (HDI PCB)، قد لا تتناسب الوسادات القياسية. استخدم الفتحات الموجودة كنقاط اختبار. تأكد من أن هذه الفتحات ليست مغطاة (بالقناع) على جانب الاختبار.
- التحقق: حدد الفتحات "المملوءة والمغطاة" إذا كان يجب أن تهبط المسبار مباشرة على الفتحة لمنع فقدان الفراغ.
التحقق من الخلوصات الميكانيكية
- الإجراء: قم بإجراء فحص الخلوصات خصيصًا لتركيبات الاختبار. تأكد من عدم وجود نقطة اختبار ضمن مسافة 1.0 مم من جسم المكون.
- التحقق: ابحث عن المكثفات أو الموصلات الطويلة التي قد تتداخل مع لوحة المسبار.
إنشاء ملفات IPC-D-356
- الإجراء: قم بتصدير ملف قائمة الشبكة IPC-D-356 جنبًا إلى جنب مع ملفات Gerbers. يحتوي هذا الملف على إحداثيات X-Y وأسماء الشبكات خصيصًا لتصنيع التركيبات.
- التحقق: افتح الملف في محرر نصوص أو عارض للتأكد من أن إحداثيات نقاط الاختبار تتطابق مع التخطيط.
نقاط الاختبار داخل الدائرة (ICT) على لوحات الدوائر المطبوعة الكثيفة استكشاف الأخطاء وإصلاحها (أوضاع الفشل والإصلاحات)
حتى مع التصميم الجيد، تنشأ مشكلات خلال مرحلة NPI. إليك كيفية استكشاف مشكلات ICT الشائعة المتعلقة بالتخطيطات الكثيفة وإصلاحها.
العرض: أعطال "فتح" متقطعة
- السبب: بقايا التدفق على وسادات الاختبار الصغيرة (0.6 مم) تمنع الاتصال الكهربائي.
- الإصلاح: تغيير نمط طرف المسبار إلى "تاج" أو "رمح" لاختراق التدفق. زيادة حجم الوسادة إذا أمكن.
- الوقاية: تحديد تدفق أقل عدوانية أو التأكد من تحسين عمليات الغسيل.
العرض: انثناء/تشقق اللوحة
- السبب: الكثافة العالية للمسابير (على سبيل المثال، 30 مسبارًا لكل بوصة مربعة) تخلق ضغطًا صاعدًا مفرطًا.
- الإصلاح: إضافة قضبان "دافعة" على الجانب العلوي من التثبيت لموازنة الضغط.
- الوقاية: توزيع نقاط الاختبار بالتساوي عبر لوحة الدوائر المطبوعة؛ تجنب تجميعها في زاوية واحدة.
العرض: تسرب الفراغ
- السبب: الفتحات المفتوحة المستخدمة كنقاط اختبار تسمح بمرور الهواء، مما يمنع التثبيت من الإغلاق.
- الإصلاح: استخدام ختم حشية على التثبيت أو إغلاق الفتحات يدويًا بشريط لاصق (مؤقت).
- الوقاية: تحديد "الفتحات المغطاة" (tented vias) للفتحات غير الاختبارية و"الفتحات المملوءة" (filled vias) لتصاميم الاختبار داخل الفتحة.
العرض: دوائر قصر خاطئة
- السبب: وسادات الاختبار قريبة جدًا (انتهاك لمسافة 50 ميل)، مما يتسبب في تلامس دبابيس المسبار أو ميلها داخل التثبيت.
- الإصلاح: إعادة حفر التثبيت بأكمام معزولة أو استخدام مسابير ذات قطر أصغر (39 ميل).
- الوقاية: الالتزام الصارم بقواعد الحد الأدنى للمسافة أثناء التخطيط.
نقاط الاختبار داخل الدائرة (ICT) على لوحات الدوائر المطبوعة الكثيفة (قرارات التصميم والمقايضات)
عندما تكون المساحة محدودة، يجب عليك الاختيار بين فلسفات الاختبار المختلفة.
نقاط اختبار ICT مقابل المسبار الطائر بالنسبة للوحات الدوائر المطبوعة الكثيفة، توفر خدمات اختبار ICT سرعة (10-30 ثانية/لوحة) ولكنها تتطلب مساحة مادية لوسادات بحجم 0.8 مم. يتطلب المسبار الطائر عملياً عدم وجود مساحة إضافية (يمكنه فحص أرجل المكونات) ولكنه يستغرق أكثر من 15 دقيقة لكل لوحة.
- القرار: استخدم ICT للأحجام التي تزيد عن 1,000/سنة. استخدم المسبار الطائر للنماذج الأولية أو اللوحات فائقة الكثافة حيث تكون نقاط الاختبار مستحيلة.
تغطية 100% مقابل تغطية الشبكة الحرجة على اللوحات الكثيفة، غالباً ما يكون من المستحيل توفير نقطة اختبار لكل شبكة.
- الاستراتيجية: إعطاء الأولوية لمسارات الطاقة، والساعات، وإعادة الضبط، وخطوط البيانات النشطة. تجاوز الشبكات السلبية بين المقاومات المتسلسلة إذا كانت المساحة ضيقة. اعتمد على الفحص البصري الآلي (AOI) للباقي.
المسابير القياسية مقابل مسابير الخرزة "مسابير الخرزة" (Bead Probes) هي تقنية متخصصة (غالباً ما ترتبط بـ Keysight) حيث يتم وضع خرزة صغيرة من اللحام مباشرة على مسار، مما يلغي الحاجة إلى وسادة كبيرة.
- المقايضة: يسمح هذا بكثافة قصوى ولكنه يتطلب تجهيزات باهظة الثمن وعالية الدقة وقدرات ترخيص/برمجيات محددة في مصنع التجميع.
نقاط الاختبار داخل الدائرة (ICT) على لوحات الدوائر المطبوعة الكثيفة أسئلة متكررة (التكلفة، المهلة الزمنية، العيوب الشائعة، معايير القبول، ملفات DFM)
1. ما هو الحد الأدنى للمسافة بين نقاط الاختبار على لوحة PCB كثيفة؟ الحد الأدنى المطلق للمسافة من المركز إلى المركز عادة ما يكون 1.27 مم (50 ميل) للتجهيزات القياسية الفعالة من حيث التكلفة. يمكن للتجهيزات المتخصصة التعامل مع 0.635 مم (25 ميل)، ولكن هذا يضاعف أو يثلث تكلفة التجهيز ويقلل من عمر المسبار.
2. هل يمكنني استخدام وسادات المكونات كنقاط اختبار؟ بشكل عام، لا. فحص أرجل المكونات أو وصلات اللحام مباشرة محفوف بالمخاطر لأن المسبار يمكن أن ينزلق ويتلف المكون أو يخلق فشلاً خاطئًا. يفضل دائمًا استخدام وسادات اختبار مخصصة. ومع ذلك، بالنسبة لأجزاء THT الكبيرة، يمكن أحيانًا فحص السلك.
3. كم تكلفة تجهيز ICT للوحة كثيفة؟ يتراوح سعر التجهيز القياسي أحادي الجانب من 1,500 دولار إلى 4,000 دولار حسب عدد العقد. يمكن أن يتراوح سعر التجهيز مزدوج الجانب (صدفي) للوحات الكثيفة من 5,000 دولار إلى 15,000 دولار.
4. ما هي الملفات التي يحتاجها APTPCB لتصنيع تجهيز ICT؟ نحن بحاجة إلى ملفات Gerber (خاصة طبقات النحاس والقناع والحفر)، وBOM (قائمة المواد)، وملف XY Centroid، والأهم من ذلك، قائمة الشبكة IPC-D-356.
5. كيف أتعامل مع نقاط الاختبار للأزواج التفاضلية عالية السرعة؟ لا تضع نقاط الاختبار مباشرة على خطوط السرعة العالية إن أمكن. إذا لزم الأمر، ضعها أقرب ما يمكن إلى المستقبل لتقليل انعكاس الجذع، أو اعتمد على الاختبار الوظيفي (FCT) لهذه الشبكات المحددة.
6. ما هو الوقت المستغرق لتصنيع تجهيز ICT مخصص؟ المهلة الزمنية النموذجية هي 10 إلى 15 يوم عمل بعد الموافقة على التصميم. قد تستغرق التركيبات المعقدة ذات الوجهين للوحات الكثيفة ما يصل إلى 20 يومًا.
7. كيف يؤثر تعريف قناع اللحام على نقاط الاختبار؟ إذا كانت فتحة قناع اللحام صغيرة جدًا أو غير محاذية، فقد يغطي القناع جزءًا من الوسادة، مما يعزلها عن المسبار. قم دائمًا بتعريف فتحة القناع بحجم 3-4 ميل أكبر من الوسادة.
نقاط الاختبار داخل الدائرة (ICT) على لوحات الدوائر المطبوعة الكثيفة (صفحات وأدوات ذات صلة)
- إرشادات DFM: قواعد تصميم شاملة للتصنيع والتجميع.
- خدمات اختبار ICT: تفاصيل حول قدرات اختبار الدائرة الداخلية لـ APTPCB.
- اختبار المسبار الطائر: البديل الأفضل للوحات الكثيفة جدًا لـ ICT.
نقاط الاختبار داخل الدائرة (ICT) على لوحات الدوائر المطبوعة الكثيفة (مصطلحات رئيسية)
| المصطلح | التعريف |
|---|---|
| سرير المسامير | التركيبة التقليدية التي تستخدم دبابيس محملة بنابض لتلامس نقاط الاختبار على لوحة الدوائر المطبوعة. |
| الخطوة | المسافة من المركز إلى المركز بين نقطتي اختبار متجاورتين. |
| نقطة الاختبار (TP) | وسادة نحاسية مخصصة، خالية من قناع اللحام، مصممة لتلامس المسبار. |
| تركيبة الصدفة | تركيبة تقوم بفحص الجانبين العلوي والسفلي للوحة الدوائر المطبوعة في وقت واحد. |
| IPC-D-356 | تنسيق ملف قياسي يحدد قائمة الشبكة ونقاط الاختبار والإحداثيات لبناء التركيبة. |
| DFT (Design for Test) | الممارسة الهندسية لتصميم منتج لجعله سهل الاختبار. |
| Bead Probe | تقنية تستخدم خرزات لحام صغيرة على المسارات بدلاً من الوسادات المسطحة لتوفير المساحة. |
| Vacuum Fixture | أداة تثبيت تستخدم ضغط الفراغ لسحب لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) نحو المجسات. |
| Node Count | العدد الإجمالي للشبكات الكهربائية الفريدة التي تحتاج إلى الاختبار. |
| Coverage | النسبة المئوية للشبكات أو المكونات التي يمكن التحقق منها بواسطة استراتيجية الاختبار. |
نقاط الاختبار داخل الدائرة (ICT) على لوحات الدوائر المطبوعة الكثيفة
هل أنت مستعد لنقل تصميم لوحة الدوائر المطبوعة الكثيفة الخاصة بك إلى الإنتاج؟ توفر APTPCB مراجعات DFM شاملة لتحسين تخطيط نقاط الاختبار الخاصة بك قبل بدء التصنيع، مما يوفر عليك إعادة تصميم مكلفة للأدوات.
للحصول على عرض أسعار دقيق وتحليل DFM، يرجى تقديم:
- ملفات Gerber (تنسيق RS-274X).
- ملف قائمة الشبكة (Netlist) من نوع IPC-D-356.
- حجم الإنتاج المقدر (للتوصية بـ ICT مقابل Flying Probe).
- أي متطلبات محددة لتغطية الاختبار (مثل تغطية الشبكة بنسبة 100% مقابل الطاقة/الإشارة الحرجة فقط).
نقاط الاختبار داخل الدائرة (ICT) على لوحات الدوائر المطبوعة الكثيفة، الخطوات التالية
يتطلب التنفيذ الناجح لـ كيفية تصميم نقاط الاختبار لـ ICT على لوحات الدوائر المطبوعة الكثيفة تخطيطًا مبكرًا في مرحلة التصميم. من خلال الالتزام بأحجام وسادات لا تقل عن 0.8 مم، والحفاظ على مسافة 1.27 مم، وتحديد أولويات التنسيب على الجانب السفلي، فإنك تضمن إمكانية اختبار لوحتك عالية الكثافة بشكل موثوق وفعال من حيث التكلفة. إن الموازنة بين هذه القيود المادية ومتطلبات سلامة الإشارة هي مفتاح الانتقال السلس من النموذج الأولي إلى الإنتاج الضخم.