Una introducción eficaz de la fijación ICT es fundamental para la fabricación de productos electrónicos de alto volumen. Cierra la brecha entre el diseño de una placa desnuda y un ensamblaje completamente validado. Las fijaciones de prueba en circuito (ICT), a menudo llamadas probadores de "lecho de agujas", contactan físicamente puntos de prueba específicos en un ensamblaje de placa de circuito impreso (PCBA) para verificar los valores de los componentes, la orientación y la continuidad del circuito.
Para los ingenieros de APTPCB (APTPCB PCB Factory), una introducción fluida de la fijación se basa en datos precisos de Diseño para Prueba (DFT) y especificaciones claras. Esta guía desglosa los requisitos técnicos, las implicaciones de costos y los pasos de implementación para garantizar que su estrategia de prueba detecte los defectos de fabricación de manera eficiente.
Las fijaciones de prueba en circuito (ICT) (30 segundos)
- Función principal: Verifica cortocircuitos, circuitos abiertos, resistencia, capacitancia e inductancia en componentes individuales dentro de una placa poblada.
- Umbral de volumen: Más adecuado para producción de volumen medio a alto (típicamente >1.000 unidades) debido a los costos iniciales de herramientas.
- Requisito de punto de prueba: Requiere almohadillas de prueba dedicadas (generalmente >0,8 mm de diámetro) en la parte inferior o superior del PCB; las vías a veces se pueden usar si se elimina el enmascaramiento.
- Tipos de fijaciones: Fijaciones de vacío (máxima fiabilidad), de presión neumática o de pestillo mecánico.
- Plazo de entrega: La fabricación suele tardar entre 5 y 10 días después de la validación de los archivos Gerber y la lista de materiales (BOM).
- Restricción clave: Los componentes altos en el lado de la sonda pueden bloquear el acceso o requerir una personalización costosa del accesorio.
Cuándo se aplica (y cuándo no)Las fijaciones de prueba en circuito (ICT)
Decidir cuándo invertir en un accesorio personalizado es un equilibrio entre velocidad y costo.
Cuándo usar accesorios de prueba ICT:
- Producción de alto volumen: El rápido tiempo de prueba (segundos por placa) justifica el costo inicial del accesorio.
- Diseños maduros: El diseño es estable y no se esperan cambios importantes en el diseño (los cambios de diseño a menudo dejan los accesorios obsoletos).
- BOM complejos: Las placas con miles de componentes pasivos necesitan verificación automatizada para prevenir errores de inspección manual.
- Pruebas de encendido: Debe verificar los rieles de voltaje básicos antes de cargar el firmware o realizar pruebas funcionales.
Cuándo evitar los accesorios de prueba ICT:
- Etapa de prototipo: Los diseños cambian con frecuencia; un accesorio requeriría un re-taladrado constante y costoso.
- Alta densidad/Miniaturización: Si la placa carece de espacio para puntos de prueba, los conceptos básicos de la sonda volante son una mejor alternativa, ya que no requieren una cama de agujas fija.
- Bajo presupuesto/Bajo volumen: Para lotes de menos de 100 unidades, el costo de ingeniería no recurrente (NRE) del accesorio es demasiado alto por unidad.
- Circuitos de RF/Alta frecuencia: Los cables de sonda largos en los accesorios pueden introducir capacitancia parasitaria que afecta las mediciones de señales sensibles.
Las fijaciones de prueba en circuito (ICT) (parámetros clave y límites)
Una introducción exitosa de un accesorio ICT depende de la adhesión a estrictas reglas mecánicas y eléctricas durante la fase de diseño de la PCB.
| Regla | Valor/Rango recomendado | Por qué es importante | Cómo verificar | Si se ignora |
|---|---|---|---|---|
| Diámetro del punto de prueba | 0,8 mm – 1,0 mm (ideal) | Asegura que el pin pogo golpee el objetivo a pesar de las tolerancias mecánicas. | Verificación de diseño CAD | Contacto intermitente; fallos falsos. |
| Espaciado de puntos de prueba | Centro a centro > 2,54 mm (100 mil) | Evita cortocircuitos entre las sondas y permite sondas estándar, más económicas. | Análisis DFT | Requiere «microsondas» caras; mayor costo del accesorio. |
| Distancia al borde | > 3 mm del borde de la PCB | Permite que el sello de vacío o los topes mecánicos sujeten la placa. | Revisión de capa mecánica | Fugas de vacío; la placa no se puede sujetar. |
| Altura del componente (lado de la sonda) | < 4 mm (estándar) | Los componentes altos interfieren con la placa de la sonda. | Revisión de modelo 3D | El accesorio requiere fresado/recortes costosos. |
| Cobertura de puntos de prueba | > 90% de las redes | Una alta cobertura asegura que los defectos sean realmente detectados. | Informe de cobertura de prueba | Los defectos no detectados llegan al campo. |
| Máscara de soldadura | Aberturas > Pad de prueba + 0,1 mm | Asegura que la máscara no cubra el área de contacto. | Inspección Gerber | La sonda golpea la máscara en lugar del metal; error de circuito abierto. |
| Tenting de Vía | Sin tenting para vías de prueba | Permite que la sonda se asiente en el barril de la vía (si se usa como punto de prueba). | Notas de fabricación | La sonda se desliza; contacto deficiente. |
| Límite de galga extensiométrica | < 500 microstrain | Evita que la flexión de la placa agriete las uniones de soldadura (BGA/MLCC). | Prueba de galga extensiométrica | Daño de componentes durante las pruebas. |
| Fuerza de la sonda | 100g – 200g por pin | Fuerza suficiente para perforar el residuo de fundente sin doblar la placa. | Especificación de la hoja de datos | Deformación de la placa o falta de contacto. |
| Pines guía | 2 orificios de herramientas (diagonales) | Alinea la PCB con precisión a la cama de agujas. | Plano de perforación | Desalineación; las sondas golpean las almohadillas incorrectas. |
Las fijaciones de prueba en circuito (ICT) (puntos de control del proceso)
Siga estos pasos para gestionar el proceso de introducción del fixture ICT desde el diseño hasta la implementación.
Análisis DFT (Diseño para Prueba):
- Acción: Revisar el diseño de la PCB para la accesibilidad de los puntos de prueba.
- Parámetro: Apuntar a un 100% de acceso de prueba en redes críticas.
- Verificación: Identificar las redes que no se pueden sondear y decidir sobre métodos de prueba alternativos (por ejemplo, Boundary Scan).
Generación del paquete de datos:
- Acción: Exportar archivos de netlist ODB++ o IPC-356.
- Parámetro: Incluir coordenadas X-Y de todos los centros de prueba.
- Verificación: Verificar que la netlist coincida exactamente con el esquemático.
Fabricación del fixture:
- Acción: El fabricante perfora las placas de sonda G10/FR4 y cablea los pines de los receptáculos.
- Parámetro: Precisión de perforación ±0,05 mm.
- Verificación: Confirme primero el ajuste mecánico con una placa desnuda (sin componentes).
Programación de software:
- Acción: Generar el programa de prueba basado en la BOM (Lista de Materiales).
- Parámetro: Establecer límites de tolerancia (ej. Resistencias ±5%, Condensadores ±20%).
- Verificación: Depurar el programa para eliminar fallos falsos en placas conocidas como buenas.
Prueba de galgas extensométricas:
- Acción: Medir el estrés físico en la PCBA durante el vacío/presión.
- Parámetro: Debe permanecer por debajo del límite de microdeformación (normalmente 500µe).
- Verificación: Ajustar los pines de soporte (dedos de empuje) si la flexión es demasiado alta.
Validación de la placa "Golden Board":
- Acción: Ejecutar una placa conocida como buena ("Muestra Dorada") 50 veces.
- Parámetro: Cpk > 1.33 (Capacidad del Proceso).
- Verificación: Asegurar una tasa de aprobación del 100% con valores de medición estables.
Lanzamiento a producción:
- Acción: Entregar el accesorio y el manual de operación a la línea de producción.
- Parámetro: Verificación del tiempo de ciclo.
- Verificación: Operadores capacitados en carga/descarga sin dañar las sondas.
Las fijaciones de prueba en circuito (ICT) (modos de fallo y correcciones)
Incluso con un diseño perfecto, surgen problemas. Utilice esta lógica de lista de verificación de prueba de continuidad para depurar problemas de accesorios.
Síntoma: Alta tasa de fallos falsos (Repetición de prueba OK)
- Causa: Residuos de fundente en las almohadillas de prueba o puntas de sonda desgastadas.
- Verificación: Inspeccionar las puntas de las sondas con aumento; verificar la limpieza de las almohadillas.
Solución: Limpiar los puntos de prueba; reemplazar las sondas por estilos de punta agresivos (p. ej., corona o lanza).
Prevención: Implementar un programa de mantenimiento de sondas (p. ej., reemplazar cada 10.000 ciclos).
Síntoma: Flexión de la placa / Grietas BGA
- Causa: Pilares de soporte insuficientes debajo de la placa.
- Verificación: Realizar un análisis de galgas extensométricas.
- Solución: Añadir "dedos de empuje" o postes de soporte en la base del accesorio.
- Prevención: Simular la distribución del soporte durante el diseño del accesorio.
Síntoma: Fuga de vacío (la placa no sella)
- Causa: Daño en la junta o vías abiertas que permiten el paso del aire.
- Verificación: Escuchar si hay silbidos; comprobar si la placa tiene vías sin enmascarar.
- Solución: Usar una "tapa superior" (cubierta) o sellar las vías abiertas con cinta (temporal).
- Prevención: Especificar vías tapadas (tented vias) en los datos de fabricación de PCB.
Síntoma: Circuito abierto consistente en una red específica
- Causa: Cable roto dentro del accesorio o sonda doblada.
- Verificación: Prueba de continuidad desde el receptáculo de la sonda hasta el conector de interfaz.
- Solución: Volver a cablear el nodo específico.
- Prevención: Usar alivio de tensión en el cableado interno del accesorio.
Síntoma: Deriva del valor del componente
- Causa: El blindaje (aislamiento) no funciona correctamente.
- Verificación: Verificar que los puntos de "Guard" hagan contacto para aislar el componente bajo prueba.
- Solución: Ajustar la ubicación de la sonda de guarda o los parámetros del software.
- Prevención: Revisar el aislamiento del circuito durante el DFT.
Síntoma: Marcas de pines demasiado profundas
Causa: Fuerza excesiva del resorte.
Verificación: Mida la profundidad de indentación en las almohadillas de prueba.
Solución: Cambie a resortes de menor fuerza (por ejemplo, reduzca de 200g a 100g).
Prevención: Ajuste la fuerza del resorte al tamaño de la almohadilla y al grosor del chapado.
Las fijaciones de prueba en circuito (ICT) (vs Sonda Volante)
Elegir la estrategia de prueba adecuada depende de la etapa del ciclo de vida de su producto.
Accesorio ICT vs. Sonda Volante:
- Velocidad: ICT prueba toda la placa a la vez (10–60 segundos). La sonda volante prueba secuencialmente (10–30 minutos).
- Costo: ICT tiene un NRE alto (costo del accesorio $2k–$10k+). La sonda volante tiene un costo de accesorio cero pero un costo por unidad de tiempo más alto.
- Acceso: ICT requiere almohadillas de prueba específicas. Las sondas volantes pueden alcanzar pequeñas almohadillas de componentes y bordes de vías.
- Adaptabilidad: Si el diseño cambia, el accesorio ICT es chatarra. La sonda volante solo necesita una actualización de software.
Accesorios de una cara vs. de doble cara:
- Una cara: Más barato, más fiable. Requiere todos los puntos de prueba en la parte inferior.
- Doble cara (Clamshell): Mecánica costosa y compleja. Necesario si los puntos de prueba están dispersos en ambos lados. APTPCB recomienda diseñar para un acceso de prueba de una sola cara siempre que sea posible para reducir la complejidad.
Las fijaciones de prueba en circuito (ICT) (costo, tiempo de entrega, defectos comunes)
1. ¿Cuál es el costo típico para la introducción de un accesorio ICT? Los accesorios simples comienzan alrededor de $1,500. Los accesorios complejos, de doble cara o inalámbricos pueden superar los $10,000. El precio depende del número de puntos de prueba (recuento de nodos) y la complejidad mecánica.
2. ¿Cuánto tiempo se tarda en construir un accesorio ICT? El plazo de entrega estándar es de 5 a 10 días hábiles después de la aprobación del diseño. Los servicios urgentes pueden reducir esto a 3-4 días, pero con un costo adicional.
3. ¿Qué archivos se requieren para la fabricación de un accesorio ICT? Debe proporcionar archivos Gerber (cobre superior/inferior, máscara de soldadura, perforación), un archivo de centroide (pick and place), la lista de materiales (BOM) y una netlist (IPC-356 u ODB++).
4. ¿Puedo usar vías como puntos de prueba? Sí, pero no deben estar cubiertas (con máscara de soldadura). El uso de vías reduce la necesidad de almohadillas dedicadas, pero requiere una orientación cuidadosa para evitar dañar el revestimiento de la vía.
5. ¿Cuál es la diferencia entre ICT y FCT? Los servicios de prueba ICT verifican defectos de fabricación (cortocircuitos, circuitos abiertos, piezas incorrectas). El FCT (Prueba de Circuito Funcional) enciende la placa para verificar si realmente funciona (arranca, se comunica, muestra video).
6. ¿Cómo manejo los cambios de diseño después de construir el accesorio? Los cambios menores (cambios de valor) son actualizaciones de software. Los cambios de diseño (mover un punto de prueba) generalmente requieren perforar un nuevo orificio y volver a cablear, o comprar una nueva placa superior.
7. ¿Cuáles son los criterios de aceptación para un nuevo accesorio? El accesorio debe pasar un estudio Gage R&R (Repetibilidad y Reproducibilidad), que típicamente requiere una variación <10%, y debe probar con éxito una "placa de referencia" y detectar fallas inducidas en una "placa defectuosa".
8. ¿El ICT daña la placa? Deja pequeñas "marcas de testigo" (hendiduras) en las almohadillas de prueba. Esto es normal. Sin embargo, una fuerza excesiva puede agrietar los condensadores cerámicos o romper las pistas si la placa no está soportada correctamente.
9. ¿Puede el ICT programar microcontroladores? Sí, muchos sistemas ICT admiten la programación en sistema (ISP) o la programación Flash, aunque esto añade un tiempo significativo al ciclo de prueba.
10. ¿Por qué mi cobertura de prueba es baja? Una cobertura baja suele ser el resultado de la falta de puntos de prueba en las redes, puntos de prueba cubiertos por la máscara de soldadura o componentes paralelos que enmascaran los valores de los demás. Las directrices DFM ayudan a mejorar esto.
Las fijaciones de prueba en circuito (ICT) (páginas y herramientas relacionadas)
- Servicios de prueba ICT: Capacidades detalladas de las pruebas en circuito de APTPCB.
- Pruebas de sonda volante: La alternativa para placas de bajo volumen o prototipos.
- Directrices DFM: Cómo diseñar su PCB para que sea comprobable desde el principio.
Las fijaciones de prueba en circuito (ICT) (términos clave)
| Término | Definición |
|---|---|
| Cama de agujas | El conjunto de sondas con resorte que hacen contacto con la PCB. |
| Pogo Pin | Una sonda con resorte utilizada para establecer contacto eléctrico. |
| Punto de prueba (TP) | Una almohadilla de cobre dedicada en la PCB diseñada para el contacto de la sonda. |
| NRE | Ingeniería no recurrente (Non-Recurring Engineering); el costo único de diseñar y construir el accesorio. |
| Accesorio de vacío | Un accesorio que utiliza la presión atmosférica para empujar la PCB hacia las sondas. |
| Placa extractora | Una placa no conductora que empuja la PCB para separarla de las sondas cuando se libera el vacío. |
| Galga extensiométrica | Un sensor utilizado para medir la flexión física de la PCB durante las pruebas. |
| Netlist | Una lista de todas las conexiones eléctricas (redes) y componentes en la placa. |
| Falso fallo | Un resultado de prueba que indica un defecto cuando la placa está realmente bien (a menudo debido a problemas de contacto). |
| Marca de contacto | La pequeña indentación dejada en una almohadilla de soldadura por la sonda de prueba. |
Las fijaciones de prueba en circuito (ICT)
¿Listo para pasar del diseño a la producción validada? APTPCB ofrece revisiones DFM exhaustivas para optimizar su placa para la introducción de un accesorio ICT, garantizando una alta cobertura y bajas tasas de falsos fallos.
Para obtener un presupuesto preciso, por favor proporcione:
- Archivos Gerber: Incluyendo las capas de máscara de soldadura y perforación.
- BOM (Lista de Materiales): Para identificar los valores de los componentes.
- Netlist (IPC-356): Para un mapeo preciso de nodos.
- Estimaciones de volumen: Para recomendar entre ICT y Flying Probe.
- Esquemáticos: Útiles para depurar redes complejas.
Las fijaciones de prueba en circuito (ICT)
Una introducción de fixture ICT bien ejecutada es la salvaguarda que evita que los productos defectuosos salgan de la fábrica. Al definir especificaciones de prueba claras, adherirse a las reglas de espaciado y validar el fixture con galgas extensométricas y pruebas de repetibilidad, se asegura un proceso de fabricación robusto. Ya sea que necesite una simple verificación de continuidad o una verificación funcional compleja, planificar su estrategia de prueba con anticipación ahorra tiempo y costos en la producción en masa.