El diseño de puntos de prueba en circuito (ICT) en PCB densas – Respuesta rápida (30 segundos)
El diseño de puntos de prueba en circuito (ICT) para interconexiones de alta densidad (HDI) o diseños abarrotados requiere equilibrar la cobertura de prueba con las limitaciones de espacio físico. Siga estos límites fundamentales para asegurar la fabricabilidad en APTPCB (APTPCB PCB Factory):
- Tamaño mínimo de la almohadilla: Apunte a un diámetro de 0,8 mm (32 mil) para una fiabilidad estándar. En placas extremadamente densas, 0,6 mm (24 mil) es el mínimo absoluto para un contacto preciso de la sonda.
- Espaciado (Paso): Mantenga un espaciado centro a centro de 1,27 mm (50 mil) entre los puntos de prueba para permitir el uso de sondas estándar. Reducir este espaciado (por ejemplo, 0,635 mm) requiere accesorios especializados caros y frágiles.
- Espacio libre de componentes: Mantenga los puntos de prueba al menos a 0,5 mm a 1,0 mm de distancia de los cuerpos de los componentes para evitar que la placa del accesorio aplaste las piezas.
- Estrategia de una sola cara: Coloque todos los puntos de prueba en la cara inferior (lado de soldadura) siempre que sea posible. Los accesorios de doble cara (tipo concha) aumentan significativamente el costo y la complejidad.
- Máscara de soldadura: Los puntos de prueba deben estar libres de máscara de soldadura. Defina una expansión de máscara de 0,075 mm (3 mil) más grande que la almohadilla para asegurar una superficie de contacto limpia.
- Alineación de la cuadrícula: Coloque los puntos de prueba en una cuadrícula de 2,54 mm (100 mil) siempre que sea posible para reducir los costos de perforación del accesorio, incluso si el resto de la placa utiliza una cuadrícula más fina.
Cuándo se aplica (y cuándo no)El diseño de puntos de prueba en circuito (ICT) en PCB densas
Comprender cuándo forzar los puntos ICT en un diseño denso en lugar de cambiar de estrategia es fundamental para el control de costos.
Cuándo se aplica esta estrategia:
- Producción de alto volumen: Está fabricando más de 1.000 unidades, donde la velocidad de ICT (segundos por placa) justifica el esfuerzo de diseño y el costo del accesorio.
- Lógica digital compleja: Necesita verificar los valores de los componentes, la orientación y los circuitos abiertos/cortos en implementaciones densas de BGA o QFN.
- Diseño estable: El diseño de la PCB está finalizado; los cambios frecuentes requerirían un costoso reequipamiento del accesorio.
- Estándares automotrices/médicos: La industria requiere una cobertura de prueba del 100% para la fiabilidad, lo que exige acceso físico a las redes.
Cuándo no se aplica (y alternativas):
- Prototipo/Bajo volumen: Para lotes de menos de 100 unidades, el ensayo con sonda volante es superior, ya que no requiere accesorio y puede alcanzar pads más pequeños (hasta 0,15 mm).
- HDI extremo: Si la placa es demasiado densa incluso para pads de 0,6 mm, considere Boundary Scan (JTAG) o pruebas funcionales (FCT) en lugar de puntos de prueba físicos.
- Señales de RF de alta velocidad: Añadir stubs de puntos de prueba a líneas con impedancia controlada (por ejemplo, PCIe, DDR) puede degradar la integridad de la señal.
- Componentes altos en ambos lados: Si los componentes altos bloquean el acceso en ambos lados, un accesorio estándar de lecho de agujas puede ser mecánicamente imposible.
El diseño de puntos de prueba en circuito (ICT) en PCBs densas: reglas y especificaciones (parámetros clave y límites)
La estricta adherencia a estos parámetros garantiza que el dispositivo de prueba pueda construirse de forma fiable. Desviarse de estos valores a menudo conduce a fallos falsos o a placas dañadas.
| Regla | Valor recomendado | Por qué es importante | Cómo verificar | Si se ignora |
|---|---|---|---|---|
| Diámetro del punto de prueba | 1,0 mm (preferido) / 0,8 mm (estándar) | Objetivos más grandes reducen la tasa de fallos de la sonda debido a la acumulación de tolerancias. | Verificación DFM CAD / Visor Gerber | Alta tasa de fallos falsos; las sondas golpean la máscara en lugar del metal. |
| Paso mínimo (centro a centro) | 2,54 mm (100 mil) o 1,91 mm (75 mil) | Permite el uso de sondas robustas y de larga duración (sondas de 100 mil). | Reglas de diseño CAD (DRC) | Requiere sondas de 50 mil o 39 mil, que son frágiles y caras. |
| Espacio libre de altura de componentes | > 3,0 mm de piezas altas | La placa superior del dispositivo necesita espacio libre para evitar aplastar los componentes. | Verificación de espacio libre 3D | El dispositivo no puede cerrarse; daño físico a condensadores/conectores. |
| Espacio libre del borde | 3,0 mm - 5,0 mm | El sello de vacío requiere espacio en el borde de la placa. | Medir desde el contorno de la placa | Fugas de vacío; la placa no puede sujetarse para la prueba. |
| Apertura de máscara de soldadura | Pad + 0,15 mm (6 mil) | Asegura 100% de cobre expuesto para el contacto. | Capa de máscara de soldadura Gerber | La sonda contacta la máscara; se reportan circuitos abiertos intermitentes. |
| Via-in-Pad para prueba | Relleno y chapado | Los vías abiertos atrapan el fundente o permiten fugas de aire (pérdida de vacío). | Notas del dibujo de fabricación | Fugas de vacío; contacto deficiente si la punta de la sonda entra en el orificio del vía. |
| Distribución de puntos de prueba | Distribuidos uniformemente | Evita la deformación de la placa bajo la presión de la sonda. | Verificación visual de densidad | La placa se flexiona, causando fracturas por estrés en las uniones de soldadura. |
| Stubs de señal | Minimizar longitud | Las trazas largas a los puntos de prueba actúan como antenas. | Simulación de integridad de señal | Errores de datos en circuitos de alta velocidad; fallos EMI. |
| Selección del tipo de sonda | Punta de cincel o corona | Asegura el contacto a través del residuo de fundente. | Revisión de ingeniería de pruebas | Poca resistencia de contacto; falsos errores de "circuito abierto". |
| Cobertura de redes | 100% de las redes (Ideal) | Asegura que todas las conexiones eléctricas sean verificadas. | Comparación de netlist | Los defectos se cuelan hasta la prueba funcional o el campo. |
El diseño de puntos de prueba en circuito (ICT) en PCBs densas: pasos de implementación (puntos de control del proceso)
La implementación de puntos de prueba en una placa densa es un proceso iterativo. Siga estos pasos para maximizar la cobertura sin alterar el diseño.
Identificar redes críticas y exclusiones
- Acción: Generar una netlist. Marcar los pares diferenciales de alta velocidad (USB, HDMI) como "No probar" o "Probar solo en el conector" para evitar stubs.
- Verificación: Asegurarse de que las líneas analógicas sensibles no estén enrutadas cerca de puntos de prueba digitales ruidosos.
Establecer la estrategia de la cuadrícula de prueba
- Acción: Configurar su cuadrícula CAD a 2,54 mm (100 mil). Intentar colocar los puntos de prueba en esta cuadrícula primero. Si la densidad es demasiado alta, cambiar a una cuadrícula de 1,27 mm (50 mil).
- Verificación: Verificar que al menos el 80% de los puntos estén en la cuadrícula primaria para reducir el costo del accesorio.
Priorizar la colocación en la parte inferior
- Acción: Coloque todos los puntos de prueba en la capa inferior. Si la parte inferior está poblada con componentes densos, busque áreas abiertas o extienda desde las almohadillas BGA hacia la parte inferior.
- Verificación: Confirme que no hay puntos de prueba en la parte superior a menos que se haya presupuestado un accesorio tipo concha.
Convertir Vías en Puntos de Prueba (La Estrategia "Densa")
- Acción: En diseños de tecnología PCB HDI, las almohadillas estándar pueden no encajar. Use las vías existentes como puntos de prueba. Asegúrese de que estas vías no estén cubiertas (con máscara) en el lado de prueba.
- Verificación: Especifique vías "rellenas y tapadas" si la sonda debe aterrizar directamente sobre la vía para evitar la pérdida de vacío.
Verificar Holguras Mecánicas
- Acción: Realice una verificación de holguras específicamente para el accesorio de prueba. Asegúrese de que ningún punto de prueba esté a menos de 1,0 mm del cuerpo de un componente.
- Verificación: Busque condensadores o conectores altos que puedan interferir con la placa de la sonda.
Generar Archivos IPC-D-356
- Acción: Exporte el archivo de lista de redes IPC-D-356 junto con los Gerbers. Este archivo contiene las coordenadas X-Y y los nombres de las redes específicamente para la fabricación del accesorio.
- Verificación: Abra el archivo en un editor de texto o visor para confirmar que las coordenadas de los puntos de prueba coinciden con el diseño.
El diseño de puntos de prueba en circuito (ICT) en PCBs densos solución de problemas (modos de falla y correcciones)
Incluso con un buen diseño, surgen problemas durante la fase NPI. Aquí se explica cómo solucionar problemas comunes de ICT relacionados con diseños densos.
Síntoma: Fallos intermitentes de "Abierto"
- Causa: Los residuos de fundente en pequeñas almohadillas de prueba (0,6 mm) impiden el contacto eléctrico.
- Solución: Cambiar el estilo de la punta de la sonda a "Corona" o "Lanza" para perforar el fundente. Aumentar el tamaño de la almohadilla si es posible.
- Prevención: Especificar un fundente menos agresivo o asegurar que los procesos de lavado estén optimizados.
Síntoma: Flexión/Agrietamiento de la Placa
- Causa: Una alta densidad de sondas (por ejemplo, 30 sondas por pulgada cuadrada) crea una presión ascendente excesiva.
- Solución: Añadir varillas "empujadoras" en la parte superior del accesorio para contrarrestar la presión.
- Prevención: Distribuir los puntos de prueba uniformemente por toda la PCB; evitar agruparlos en una esquina.
Síntoma: Fuga de Vacío
- Causa: Las vías abiertas utilizadas como puntos de prueba permiten el paso del aire, impidiendo que el accesorio selle.
- Solución: Usar una junta de sellado en el accesorio o sellar manualmente las vías con cinta (temporal).
- Prevención: Especificar "vías tentadas" para las vías no de prueba y "vías rellenas" para los diseños de prueba en vía.
Síntoma: Cortocircuitos Falsos
- Causa: Las almohadillas de prueba están demasiado cerca (violación del espaciado de 50 mil), lo que provoca que los pines de la sonda se toquen o se inclinen dentro del accesorio.
- Solución: Volver a perforar el accesorio con manguitos aislados o usar sondas de menor diámetro (39 mil).
- Prevención: Adherirse estrictamente a las reglas de paso mínimo durante el diseño.
El diseño de puntos de prueba en circuito (ICT) en PCBs densas (decisiones de diseño y compensaciones)
Cuando el espacio es limitado, debe elegir entre diferentes filosofías de prueba.
Puntos de prueba ICT vs. Sonda volante Para PCBs densas, los servicios de prueba ICT ofrecen velocidad (10-30 segundos/placa) pero requieren espacio físico para pads de 0,8 mm. La sonda volante no requiere prácticamente espacio adicional (puede sondear las patas de los componentes) pero tarda más de 15 minutos por placa.
- Decisión: Use ICT para volúmenes >1.000/año. Use sonda volante para prototipos o placas ultradensas donde los puntos de prueba son imposibles.
Cobertura del 100% vs. Cobertura de red crítica En placas densas, colocar un punto de prueba para cada red es a menudo imposible.
- Estrategia: Priorice los rieles de alimentación, los relojes, los reinicios y las líneas de datos activas. Omita las redes pasivas entre resistencias en serie si el espacio es limitado. Confíe en la AOI (Inspección Óptica Automatizada) para el resto.
Sondas estándar vs. Sondas de perla Las "Sondas de perla" (Bead Probes) son una tecnología especializada (a menudo asociada con Keysight) donde una pequeña perla de soldadura se coloca directamente sobre una pista, eliminando la necesidad de un pad grande.
- Compensación: Esto permite una densidad extrema pero requiere accesorios muy caros y de alta precisión, y capacidades específicas de licencia/software en la casa de ensamblaje.
El diseño de puntos de prueba en circuito (ICT) en PCBs densas FAQ (costo, plazo de entrega, defectos comunes, criterios de aceptación, archivos DFM)
1. ¿Cuál es el espaciado mínimo para los puntos de prueba en una PCB densa? El espaciado mínimo absoluto de centro a centro es generalmente de 1,27 mm (50 mil) para accesorios estándar y rentables. Los accesorios especializados pueden manejar 0,635 mm (25 mil), pero esto duplica o triplica el costo del accesorio y reduce la vida útil de la sonda.
2. ¿Puedo usar las almohadillas de los componentes como puntos de prueba? Generalmente, no. Probar directamente las patas de los componentes o las uniones de soldadura es arriesgado porque la sonda puede resbalar y dañar el componente o crear una falla falsa. Siempre se prefieren las almohadillas de prueba dedicadas. Sin embargo, para piezas THT grandes, a veces se puede probar el terminal.
3. ¿Cuánto cuesta un accesorio ICT para una placa densa? Un accesorio estándar de una sola cara oscila entre $1,500 y $4,000 dependiendo del número de nodos. Un accesorio de doble cara (tipo concha) para placas densas puede oscilar entre $5,000 y $15,000.
4. ¿Qué archivos necesita APTPCB para la fabricación de accesorios ICT? Necesitamos los archivos Gerber (específicamente las capas de cobre, máscara y perforación), la BOM (lista de materiales), el archivo XY Centroid y, de manera crucial, la netlist IPC-D-356.
5. ¿Cómo manejo los puntos de prueba para pares diferenciales de alta velocidad? No coloque puntos de prueba directamente en las líneas de alta velocidad si es posible. Si es necesario, colóquelos lo más cerca posible del receptor para minimizar la reflexión del stub, o confíe en las pruebas funcionales (FCT) para estas redes específicas.
6. ¿Cuál es el plazo de entrega para un accesorio ICT personalizado? El plazo de entrega típico es de 10 a 15 días hábiles después de la aprobación del diseño. Los accesorios complejos de doble cara para placas densas pueden tardar hasta 20 días.
7. ¿Cómo afecta la definición de la máscara de soldadura a los puntos de prueba? Si la apertura de la máscara de soldadura es demasiado pequeña o está desalineada, la máscara puede cubrir parcialmente la almohadilla, aislándola de la sonda. Defina siempre la apertura de la máscara 3-4 mils más grande que la almohadilla.
El diseño de puntos de prueba en circuito (ICT) en PCB densos (páginas y herramientas relacionadas)
- Directrices DFM: Reglas de diseño completas para fabricación y ensamblaje.
- Servicios de prueba ICT: Detalles sobre las capacidades de prueba en circuito de APTPCB.
- Prueba de sonda volante: La mejor alternativa para placas demasiado densas para ICT.
El diseño de puntos de prueba en circuito (ICT) en PCB densos (términos clave)
| Término | Definición |
|---|---|
| Lecho de agujas | El accesorio tradicional que utiliza pines con resorte para contactar los puntos de prueba en el PCB. |
| Paso | La distancia de centro a centro entre dos puntos de prueba adyacentes. |
| Punto de prueba (TP) | Una almohadilla de cobre dedicada, libre de máscara de soldadura, diseñada para el contacto de la sonda. |
| Accesorio tipo concha | Un accesorio que sondea simultáneamente las caras superior e inferior del PCB. |
| IPC-D-356 | Un formato de archivo estándar que define la lista de redes, los puntos de prueba y las coordenadas para la construcción del accesorio. |
| DFT (Design for Test) | La práctica de ingeniería de diseñar un producto para que sea fácil de probar. |
| Bead Probe | Una tecnología que utiliza pequeñas perlas de soldadura en las pistas en lugar de almohadillas planas para ahorrar espacio. |
| Vacuum Fixture | Un accesorio que utiliza presión de vacío para sujetar la PCB sobre las sondas. |
| Node Count | El número total de redes eléctricas únicas que deben ser probadas. |
| Coverage | El porcentaje de redes o componentes que pueden ser verificados por la estrategia de prueba. |
El diseño de puntos de prueba en circuito (ICT) en PCBs densas
¿Listo para llevar su diseño de PCB denso a producción? APTPCB ofrece revisiones DFM completas para optimizar el diseño de sus puntos de prueba antes de que comience la fabricación, lo que le ahorrará costosos rediseños de accesorios.
Para obtener un presupuesto preciso y un análisis DFM, proporcione:
- Archivos Gerber (formato RS-274X).
- Archivo Netlist IPC-D-356.
- Volumen de producción estimado (para recomendar ICT vs. Flying Probe).
- Cualquier requisito específico de cobertura de prueba (por ejemplo, 100% de cobertura de red vs. solo alimentación/señal crítica).
El diseño de puntos de prueba en circuito (ICT) en PCBs densas, próximos pasos
La implementación exitosa de cómo diseñar puntos de prueba para ICT en PCBs densas requiere una planificación temprana en la fase de diseño. Al adherirse a tamaños mínimos de almohadilla de 0,8 mm, manteniendo un espaciado de 1,27 mm y priorizando la colocación en la parte inferior, asegura que su placa de alta densidad pueda ser probada de manera confiable y rentable. Equilibrar estas restricciones físicas con los requisitos de integridad de la señal es clave para una transición fluida del prototipo a la producción en masa.