La conception de points de test in-situ (ICT) sur des PCB denses – Réponse rapide (30 secondes)
La conception de points de test in-situ (ICT) pour les interconnexions haute densité (HDI) ou les agencements encombrés nécessite d'équilibrer la couverture de test avec les contraintes d'espace physique. Suivez ces limites fondamentales pour garantir la fabricabilité chez APTPCB (APTPCB PCB Factory) :
- Taille minimale du pad : Visez un diamètre de 0,8 mm (32 mil) pour une fiabilité standard. Sur les cartes extrêmement denses, 0,6 mm (24 mil) est le minimum absolu pour un contact précis de la sonde.
- Espacement (Pas) : Maintenez un espacement centre à centre de 1,27 mm (50 mil) entre les points de test pour permettre l'utilisation de sondes standard. Descendre en dessous (par exemple, 0,635 mm) nécessite des montages spécialisés coûteux et fragiles.
- Dégagement des composants : Gardez les points de test à au moins 0,5 mm à 1,0 mm des corps des composants pour éviter que la plaque du montage n'écrase les pièces.
- Stratégie unilatérale : Placez tous les points de test sur la face inférieure (côté soudure) chaque fois que possible. Les montages bilatéraux (à clapet) augmentent considérablement les coûts et la complexité.
- Masque de soudure : Les points de test doivent être exempts de masque de soudure. Définissez une expansion de masque de 0,075 mm (3 mil) plus grande que le pad pour assurer une surface de contact propre.
- Alignement sur grille : Placez les points de test sur une grille de 2,54 mm (100 mil) lorsque cela est possible pour réduire les coûts de perçage du montage, même si le reste de la carte utilise une grille plus fine.
La conception de points de test in-situ (ICT) sur des PCB denses s'applique (et quand elle ne s'applique pas)
Comprendre quand forcer les points ICT sur une disposition dense plutôt que de changer de stratégie est essentiel pour le contrôle des coûts.
Quand cette stratégie s'applique :
- Production à grand volume : Vous fabriquez plus de 1 000 unités où la vitesse de l'ICT (secondes par carte) justifie l'effort de conception et le coût du banc de test.
- Logique numérique complexe : Vous devez vérifier les valeurs des composants, l'orientation et les circuits ouverts/courts sur des implémentations BGA ou QFN denses.
- Conception stable : La disposition du PCB est finalisée ; des changements fréquents nécessiteraient un réoutillage coûteux du banc de test.
- Normes automobiles/médicales : L'industrie exige une couverture de test à 100 % pour la fiabilité, nécessitant un accès physique aux réseaux.
Quand cela ne s'applique pas (et alternatives) :
- Prototype/Faible volume : Pour les lots de moins de 100 unités, le test par sondes mobiles est supérieur car il ne nécessite aucun banc de test et peut atteindre des pastilles plus petites (jusqu'à 0,15 mm).
- HDI extrême : Si la carte est trop dense même pour des pastilles de 0,6 mm, envisagez le Boundary Scan (JTAG) ou le test fonctionnel (FCT) au lieu des points de test physiques.
- Signaux RF haute vitesse : L'ajout de stubs de points de test aux lignes à impédance contrôlée (par exemple, PCIe, DDR) peut dégrader l'intégrité du signal.
- Composants hauts des deux côtés : Si des composants hauts bloquent l'accès des deux côtés, un banc de test à lit d'aiguilles standard peut être mécaniquement impossible.
La conception de points de test in-situ (ICT) sur des PCB denses : règles et spécifications (paramètres clés et limites)
Le strict respect de ces paramètres garantit que le banc de test peut être construit de manière fiable. S'écarter de ces valeurs conduit souvent à de fausses défaillances ou à des cartes endommagées.
| Règle | Valeur recommandée | Pourquoi c'est important | Comment vérifier | Si ignoré |
|---|---|---|---|---|
| Diamètre du point de test | 1,0 mm (préféré) / 0,8 mm (standard) | Des cibles plus grandes réduisent le taux de ratés de la sonde en raison de l'accumulation des tolérances. | Vérification DFM CAO / Visionneuse Gerber | Taux élevé de fausses défaillances ; les sondes touchent le masque au lieu du métal. |
| Pas minimum (centre à centre) | 2,54 mm (100 mil) ou 1,91 mm (75 mil) | Permet l'utilisation de sondes robustes et à longue durée de vie (sondes de 100 mil). | Règles de conception CAO (DRC) | Nécessite des sondes de 50 mil ou 39 mil, qui sont fragiles et coûteuses. |
| Dégagement en hauteur des composants | > 3,0 mm des pièces hautes | La plaque supérieure du banc de test a besoin d'un dégagement pour éviter d'écraser les composants. | Vérification de dégagement 3D | Le banc de test ne peut pas se fermer ; dommages physiques aux condensateurs/connecteurs. |
| Dégagement des bords | 3,0 mm - 5,0 mm | Le joint sous vide nécessite de l'espace sur le bord de la carte. | Mesurer à partir du contour de la carte | Fuite de vide ; la carte ne peut pas être maintenue pour le test. |
| Ouverture du masque de soudure | Pastille + 0,15 mm (6 mil) | Assure 100 % de cuivre exposé pour le contact. | Couche de masque de soudure Gerber | La sonde entre en contact avec le masque ; circuits ouverts intermittents signalés. |
| Via-in-Pad pour le test | Rempli et plaqué | Les vias ouverts piègent le flux ou permettent des fuites d'air (perte de vide). | Notes de dessin de fabrication | Fuites de vide ; mauvais contact si la pointe de la sonde pénètre dans le trou du via. |
| Distribution des points de test | Répartis uniformément | Empêche la déformation de la carte sous la pression de la sonde. | Vérification visuelle de la densité | La carte fléchit, provoquant des fissures de contrainte dans les joints de soudure. |
| Stubs de signal | Minimiser la longueur | Les longues pistes vers les points de test agissent comme des antennes. | Simulation d'intégrité du signal | Erreurs de données dans les circuits haute vitesse ; défaillances EMI. |
| Sélection du type de sonde | Pointe biseautée ou en couronne | Assure le contact à travers les résidus de flux. | Examen par l'ingénierie de test | Faible résistance de contact ; fausses erreurs "ouvertes". |
| Couverture des nets | 100 % des nets (Idéal) | Garantit que toutes les connexions électriques sont vérifiées. | Comparaison de netlist | Les défauts passent inaperçus jusqu'au test fonctionnel ou sur le terrain. |
La conception de points de test in-situ (ICT) sur des PCB denses : étapes de mise en œuvre (points de contrôle du processus)
L'implémentation de points de test sur une carte dense est un processus itératif. Suivez ces étapes pour maximiser la couverture sans perturber la disposition.
Identifier les nets critiques et les exclusions
- Action : Générer une netlist. Marquer les paires différentielles haute vitesse (USB, HDMI) comme "Ne pas tester" ou "Tester uniquement au connecteur" pour éviter les stubs.
- Vérification : S'assurer que les lignes analogiques sensibles ne sont pas acheminées près des points de test numériques bruyants.
Définir la stratégie de grille de test
- Action : Configurer votre grille CAO à 2,54 mm (100 mil). Tenter de placer les points de test sur cette grille en premier. Si la densité est trop élevée, passer à une grille de 1,27 mm (50 mil).
- Vérification : Vérifier qu'au moins 80 % des points sont sur la grille primaire pour réduire le coût du banc de test.
Prioriser le placement côté inférieur
- Action : Placez tous les points de test sur la couche inférieure. Si la couche inférieure est peuplée de composants denses, recherchez des zones ouvertes ou étalez-vous à partir des pastilles BGA vers le bas.
- Vérification : Confirmez qu'aucun point de test ne se trouve sur la face supérieure, à moins qu'un montage à clapet ne soit budgétisé.
Convertir les vias en points de test (La stratégie "Dense")
- Action : Sur les conceptions de technologie PCB HDI, les pastilles standard peuvent ne pas convenir. Utilisez les vias existants comme points de test. Assurez-vous que ces vias ne sont pas masqués (recouverts de masque) sur le côté test.
- Vérification : Spécifiez des vias "remplis et bouchés" si la sonde doit atterrir directement sur le via pour éviter la perte de vide.
Vérifier les dégagements mécaniques
- Action : Effectuez une vérification des dégagements spécifiquement pour le montage de test. Assurez-vous qu'aucun point de test ne se trouve à moins de 1,0 mm d'un corps de composant.
- Vérification : Recherchez les condensateurs ou connecteurs hauts qui pourraient interférer avec la plaque de sonde.
Générer les fichiers IPC-D-356
- Action : Exportez le fichier de netlist IPC-D-356 avec les Gerbers. Ce fichier contient les coordonnées X-Y et les noms de réseau spécifiquement pour la fabrication du montage.
- Vérification : Ouvrez le fichier dans un éditeur de texte ou une visionneuse pour confirmer que les coordonnées des points de test correspondent à la disposition.
La conception de points de test in-situ (ICT) sur des PCB denses dépannage (modes de défaillance et corrections)
Même avec une bonne conception, des problèmes surviennent pendant la phase NPI. Voici comment dépanner les problèmes ICT courants liés aux agencements denses.
Symptôme: Défaillances "Ouvertes" Intermittentes
- Cause: Des résidus de flux sur de petits plots de test (0,6 mm) empêchent le contact électrique.
- Correction: Changer le style de pointe de sonde pour "Couronne" ou "Lance" afin de percer le flux. Augmenter la taille du plot si possible.
- Prévention: Spécifier un flux moins agressif ou s'assurer que les processus de lavage sont optimisés.
Symptôme: Flexion/Fissuration de la Carte
- Cause: Une densité élevée de sondes (par exemple, 30 sondes par pouce carré) crée une pression ascendante excessive.
- Correction: Ajouter des tiges de "poussoir" sur le côté supérieur du montage pour contrebalancer la pression.
- Prévention: Répartir les points de test uniformément sur le PCB ; éviter de les regrouper dans un coin.
Symptôme: Fuite de Vide
- Cause: Les vias ouverts utilisés comme points de test permettent à l'air de passer, empêchant le montage de sceller.
- Correction: Utiliser un joint d'étanchéité sur le montage ou sceller manuellement les vias avec du ruban adhésif (temporaire).
- Prévention: Spécifier des "vias tentés" pour les vias non-test et des "vias remplis" pour les conceptions de test-dans-via.
Symptôme: Faux Courts-Circuits
- Cause: Les plots de test sont trop proches (violation de l'espacement de 50 mil), ce qui fait que les broches de sonde se touchent ou s'inclinent à l'intérieur du montage.
- Correction: Reforer le montage avec des manchons isolés ou utiliser des sondes de plus petit diamètre (39 mil).
- Prévention: Respecter strictement les règles de pas minimum pendant la conception.
La conception de points de test in-situ (ICT) sur les PCB denses (décisions de conception et compromis)
Lorsque l'espace est limité, vous devez choisir entre différentes philosophies de test.
Points de test ICT vs. Sonde volante Pour les PCB denses, les services de test ICT offrent de la vitesse (10-30 secondes/carte) mais nécessitent un espace physique pour des pastilles de 0,8 mm. La sonde volante ne nécessite pratiquement aucun espace supplémentaire (peut sonder les pattes des composants) mais prend plus de 15 minutes par carte.
- Décision : Utilisez l'ICT pour des volumes >1 000/an. Utilisez la sonde volante pour les prototypes ou les cartes ultra-denses où les points de test sont impossibles.
Couverture à 100 % vs. Couverture des réseaux critiques Sur les cartes denses, il est souvent impossible d'adapter un point de test pour chaque réseau.
- Stratégie : Priorisez les rails d'alimentation, les horloges, les réinitialisations et les lignes de données actives. Ignorez les réseaux passifs entre les résistances série si l'espace est limité. Comptez sur l'AOI (Inspection Optique Automatisée) pour le reste.
Sondes standard vs. Sondes à billes Les "Sondes à billes" (Bead Probes) sont une technologie spécialisée (souvent associée à Keysight) où une petite bille de soudure est placée directement sur une piste, éliminant le besoin d'une grande pastille.
- Compromis : Cela permet une densité extrême mais nécessite des montages très coûteux et de haute précision, ainsi que des capacités logicielles/licences spécifiques chez l'assembleur.
La conception de points de test in-situ (ICT) sur les PCB denses FAQ (coût, délai, défauts courants, critères d'acceptation, fichiers DFM)
1. Quel est l'espacement minimum pour les points de test sur un PCB dense ? L'espacement minimum absolu de centre à centre est généralement de 1,27 mm (50 mil) pour les montages de test standard et économiques. Les montages spécialisés peuvent gérer 0,635 mm (25 mil), mais cela double ou triple le coût du montage et réduit la durée de vie des sondes.
2. Puis-je utiliser les pastilles de composants comme points de test ? Généralement, non. Tester directement les broches de composants ou les joints de soudure est risqué car la sonde peut glisser et endommager le composant ou créer une fausse défaillance. Les pastilles de test dédiées sont toujours préférables. Cependant, pour les grandes pièces THT, la broche peut parfois être testée.
3. Combien coûte un montage de test ICT pour une carte dense ? Un montage standard simple face coûte entre 1 500 et 4 000 $ selon le nombre de nœuds. Un montage double face (à clapet) pour les cartes denses peut coûter entre 5 000 et 15 000 $.
4. Quels fichiers APTPCB a-t-il besoin pour la fabrication d'un montage de test ICT ? Nous avons besoin des fichiers Gerber (spécifiquement les couches de cuivre, de masque et de perçage), de la BOM (liste des matériaux), du fichier XY Centroid et, de manière cruciale, de la netlist IPC-D-356.
5. Comment gérer les points de test pour les paires différentielles haute vitesse ? Ne placez pas de points de test directement sur les lignes haute vitesse si possible. Si nécessaire, placez-les aussi près que possible du récepteur pour minimiser la réflexion de stub, ou fiez-vous aux tests fonctionnels (FCT) pour ces réseaux spécifiques.
6. Quel est le délai de livraison pour un montage de test ICT personnalisé ? Le délai de livraison typique est de 10 à 15 jours ouvrables après approbation de la conception. Les montages complexes à double face pour les cartes denses peuvent prendre jusqu'à 20 jours.
7. Comment la définition du masque de soudure affecte-t-elle les points de test ? Si l'ouverture du masque de soudure est trop petite ou mal alignée, le masque peut partiellement recouvrir le pad, l'isolant de la sonde. Définissez toujours l'ouverture du masque 3-4 mils plus grande que le pad.
La conception de points de test in-situ (ICT) sur PCB denses (pages et outils connexes)
- Directives DFM: Règles de conception complètes pour la fabrication et l'assemblage.
- Services de test ICT: Détails sur les capacités de test en circuit d'APTPCB.
- Test par sonde volante: La meilleure alternative pour les cartes trop denses pour l'ICT.
La conception de points de test in-situ (ICT) sur PCB denses (termes clés)
| Terme | Définition |
|---|---|
| Lit à clous | Le montage traditionnel utilisant des broches à ressort pour contacter les points de test sur le PCB. |
| Pas | La distance centre à centre entre deux points de test adjacents. |
| Point de test (TP) | Un pad de cuivre dédié, sans masque de soudure, conçu pour le contact de la sonde. |
| Montage Clamshell | Un montage qui sonde simultanément les côtés supérieur et inférieur du PCB. |
| IPC-D-356 | Un format de fichier standard qui définit la netlist, les points de test et les coordonnées pour la construction du montage. |
| DFT (Design for Test) | La pratique d'ingénierie consistant à concevoir un produit de manière à le rendre facile à tester. |
| Bead Probe | Une technologie utilisant de petites billes de soudure sur les pistes au lieu de pastilles plates pour économiser de l'espace. |
| Vacuum Fixture | Un outillage qui utilise la pression du vide pour plaquer le PCB sur les sondes. |
| Node Count | Le nombre total de réseaux électriques uniques qui doivent être testés. |
| Coverage | Le pourcentage de réseaux ou de composants qui peuvent être vérifiés par la stratégie de test. |
La conception de points de test in-situ (ICT) sur des PCB denses
Prêt à mettre votre conception de PCB dense en production ? APTPCB propose des revues DFM complètes pour optimiser la disposition de vos points de test avant le début de la fabrication, vous évitant ainsi des refontes coûteuses d'outillages.
Pour obtenir un devis précis et une analyse DFM, veuillez fournir :
- Fichiers Gerber (format RS-274X).
- Fichier Netlist IPC-D-356.
- Volume de production estimé (pour recommander ICT vs. sonde volante).
- Toute exigence spécifique de couverture de test (par exemple, couverture de réseau à 100 % vs. uniquement alimentation/signal critique).
La conception de points de test in-situ (ICT) sur des PCB denses
La mise en œuvre réussie de comment concevoir des points de test pour l'ICT sur des PCB denses nécessite une planification précoce dès la phase de conception. En respectant des tailles de pastilles minimales de 0,8 mm, en maintenant un espacement de 1,27 mm et en priorisant le placement côté inférieur, vous assurez que votre carte haute densité peut être testée de manière fiable et rentable. L'équilibre entre ces contraintes physiques et les exigences d'intégrité du signal est la clé d'une transition en douceur du prototype à la production de masse.