La progettazione di punti di test in-circuit (ICT) su PCB densi – Risposta rapida (30 secondi)
La progettazione di punti di test in-circuit (ICT) per interconnessioni ad alta densità (HDI) o layout affollati richiede un equilibrio tra la copertura del test e i vincoli di spazio fisico. Seguire questi limiti fondamentali per garantire la producibilità presso APTPCB (APTPCB PCB Factory):
- Dimensione minima del pad: Puntare a un diametro di 0,8 mm (32 mil) per un'affidabilità standard. Su schede estremamente dense, 0,6 mm (24 mil) è il minimo assoluto per un contatto preciso della sonda.
- Spaziatura (Passo): Mantenere una spaziatura centro-centro di 1,27 mm (50 mil) tra i punti di test per consentire l'uso di sonde standard. Scendere al di sotto di questo (ad esempio, 0,635 mm) richiede attrezzature specializzate costose e fragili.
- Distanza dai componenti: Mantenere i punti di test ad almeno 0,5 mm a 1,0 mm di distanza dai corpi dei componenti per evitare che la piastra dell'attrezzatura schiacci le parti.
- Strategia a lato singolo: Posizionare tutti i punti di test sul lato inferiore (lato saldatura) ogni volta che è possibile. Le attrezzature a doppio lato (a conchiglia) aumentano significativamente i costi e la complessità.
- Maschera di saldatura: I punti di test devono essere privi di maschera di saldatura. Definire un'espansione della maschera di 0,075 mm (3 mil) più grande del pad per garantire una superficie di contatto pulita.
- Allineamento alla griglia: Posizionare i punti di test su una griglia di 2,54 mm (100 mil) quando possibile per ridurre i costi di foratura dell'attrezzatura, anche se il resto della scheda utilizza una griglia più fine.
Quando si applica (e quando non si applica)La progettazione di punti di test in-circuit (ICT) su PCB densi
Comprendere quando forzare i punti ICT su un layout denso rispetto al cambio di strategia è fondamentale per il controllo dei costi.
Quando questa strategia si applica:
- Produzione ad alto volume: Si stanno producendo oltre 1.000 unità, dove la velocità dell'ICT (secondi per scheda) giustifica lo sforzo di progettazione e il costo dell'attrezzatura.
- Logica digitale complessa: È necessario verificare i valori dei componenti, l'orientamento e i circuiti aperti/corti su implementazioni BGA o QFN dense.
- Design stabile: Il layout del PCB è finalizzato; modifiche frequenti richiederebbero una costosa riattrezzatura dell'attrezzatura.
- Standard automobilistici/medici: L'industria richiede una copertura di test del 100% per l'affidabilità, rendendo necessario l'accesso fisico alle reti.
Quando non si applica (e alternative):
- Prototipo/Basso volume: Per lotti inferiori a 100 unità, il test a sonda volante è superiore in quanto non richiede attrezzature e può raggiungere pad più piccoli (fino a 0,15 mm).
- HDI estremo: Se la scheda è troppo densa anche per pad da 0,6 mm, considerare il Boundary Scan (JTAG) o il test funzionale (FCT) invece dei punti di test fisici.
- Segnali RF ad alta velocità: L'aggiunta di stub di punti di test a linee a impedenza controllata (ad esempio, PCIe, DDR) può degradare l'integrità del segnale.
- Componenti alti su entrambi i lati: Se componenti alti bloccano l'accesso su entrambi i lati, un'attrezzatura standard a letto di aghi potrebbe essere meccanicamente impossibile.
La progettazione di punti di test in-circuit (ICT) su PCB densi: regole e specifiche (parametri chiave e limiti)
La stretta aderenza a questi parametri garantisce che il dispositivo di test possa essere costruito in modo affidabile. Deviare da questi valori porta spesso a falsi fallimenti o a schede danneggiate.
| Regola | Valore consigliato | Perché è importante | Come verificare | Se ignorato |
|---|---|---|---|---|
| Diametro del punto di test | 1,0 mm (preferito) / 0,8 mm (standard) | Obiettivi più grandi riducono il tasso di mancata rilevazione della sonda a causa dell'accumulo di tolleranze. | Controllo DFM CAD / Visualizzatore Gerber | Alto tasso di falsi fallimenti; le sonde colpiscono la maschera invece del metallo. |
| Passo minimo (centro-centro) | 2,54 mm (100 mil) o 1,91 mm (75 mil) | Consente l'uso di sonde robuste e di lunga durata (sonde da 100 mil). | Regole di progettazione CAD (DRC) | Richiede sonde da 50 mil o 39 mil, che sono fragili e costose. |
| Spazio libero in altezza dei componenti | > 3,0 mm da parti alte | La piastra superiore del dispositivo necessita di spazio libero per evitare di schiacciare i componenti. | Controllo spazio libero 3D | Il dispositivo non può chiudersi; danni fisici a condensatori/connettori. |
| Spazio libero dal bordo | 3,0 mm - 5,0 mm | La guarnizione sottovuoto richiede spazio sul bordo della scheda. | Misurare dal contorno della scheda | Perdita di vuoto; la scheda non può essere tenuta ferma per il test. |
| Apertura maschera di saldatura | Pad + 0,15 mm (6 mil) | Garantisce il 100% di rame esposto per il contatto. | Strato maschera di saldatura Gerber | La sonda contatta la maschera; segnalati circuiti aperti intermittenti. |
| Via-in-Pad per test | Riempito e placcato | I via aperti intrappolano il flussante o consentono perdite d'aria (perdita di vuoto). | Note di disegno di fabbricazione | Perdite di vuoto; scarso contatto se la punta della sonda entra nel foro del via. |
| Distribuzione dei punti di test | Uniformemente distribuiti | Previene la deformazione della scheda sotto la pressione della sonda. | Controllo visivo della densità | La scheda si flette, causando fratture da stress nelle saldature. |
| Stubs di segnale | Minimizzare la lunghezza | Le lunghe tracce verso i punti di test agiscono come antenne. | Simulazione dell'integrità del segnale | Errori di dati nei circuiti ad alta velocità; guasti EMI. |
| Selezione del tipo di sonda | Punta a scalpello o a corona | Garantisce il contatto attraverso i residui di flussante. | Revisione dell'ingegneria di test | Scarsa resistenza di contatto; falsi errori di "apertura". |
| Copertura delle net | 100% delle net (Ideale) | Garantisce che tutte le connessioni elettriche siano verificate. | Confronto netlist | I difetti sfuggono al test funzionale o sul campo. |
La progettazione di punti di test in-circuit (ICT) su PCB densi: fasi di implementazione (punti di controllo del processo)
L'implementazione di punti di test su una scheda densa è un processo iterativo. Seguire questi passaggi per massimizzare la copertura senza compromettere il layout.
Identificare le net critiche e le esclusioni
- Azione: Generare una netlist. Contrassegnare le coppie differenziali ad alta velocità (USB, HDMI) come "Non testare" o "Testare solo al connettore" per evitare gli stubs.
- Controllo: Assicurarsi che le linee analogiche sensibili non siano instradate vicino a punti di test digitali rumorosi.
Impostare la strategia della griglia di test
- Azione: Configurare la griglia CAD a 2,54 mm (100 mil). Tentare di posizionare i punti di test su questa griglia per primi. Se la densità è troppo alta, passare a una griglia di 1,27 mm (50 mil).
- Controllo: Verificare che almeno l'80% dei punti si trovi sulla griglia primaria per ridurre il costo del fixture.
Dare priorità al posizionamento sul lato inferiore
- Azione: Posizionare tutti i punti di test sullo strato inferiore. Se il lato inferiore è popolato da componenti densi, cercare aree aperte o sbrogliare dalle piazzole BGA verso il basso.
- Controllo: Confermare che 0 punti di test si trovino sul lato superiore, a meno che non sia previsto un dispositivo a conchiglia.
Convertire i via in punti di test (La strategia "Densa")
- Azione: Nelle progettazioni con tecnologia PCB HDI, le piazzole standard potrebbero non adattarsi. Utilizzare i via esistenti come punti di test. Assicurarsi che questi via non siano tented (coperti da maschera) sul lato di test.
- Controllo: Specificare via "riempiti e tappati" se la sonda deve atterrare direttamente sul via per prevenire la perdita di vuoto.
Verificare le distanze meccaniche
- Azione: Eseguire un controllo delle distanze specificamente per il dispositivo di test. Assicurarsi che nessun punto di test si trovi entro 1,0 mm da un corpo componente.
- Controllo: Cercare condensatori o connettori alti che potrebbero interferire con la piastra della sonda.
Generare file IPC-D-356
- Azione: Esportare il file netlist IPC-D-356 insieme ai Gerbers. Questo file contiene le coordinate X-Y e i nomi delle reti specificamente per la fabbricazione del dispositivo.
- Controllo: Aprire il file in un editor di testo o visualizzatore per confermare che le coordinate dei punti di test corrispondano al layout.
La progettazione di punti di test in-circuit (ICT) su PCB densi risoluzione dei problemi (modalità di guasto e correzioni)
Anche con una buona progettazione, sorgono problemi durante la fase NPI. Ecco come risolvere i problemi ICT comuni relativi a layout densi.
Sintomo: Guasti "Aperti" Intermittenti
- Causa: Residui di flussante su piccoli pad di test (0,6 mm) impediscono il contatto elettrico.
- Soluzione: Cambiare lo stile della punta della sonda in "Corona" o "Lancia" per perforare il flussante. Aumentare la dimensione del pad se possibile.
- Prevenzione: Specificare un flussante meno aggressivo o assicurarsi che i processi di lavaggio siano ottimizzati.
Sintomo: Flessione/Crepatura della Scheda
- Causa: L'alta densità di sonde (ad esempio, 30 sonde per pollice quadrato) crea una pressione verso l'alto eccessiva.
- Soluzione: Aggiungere aste di "spinta" sul lato superiore del fixture per controbilanciare la pressione.
- Prevenzione: Distribuire i punti di test uniformemente sulla PCB; evitare di raggrupparli in un angolo.
Sintomo: Perdita di Vuoto
- Causa: I via aperti utilizzati come punti di test permettono all'aria di passare, impedendo al fixture di sigillare.
- Soluzione: Utilizzare una guarnizione sul fixture o sigillare manualmente i via con nastro adesivo (temporaneo).
- Prevenzione: Specificare "via tented" per i via non di test e "via filled" per i design test-in-via.
Sintomo: Falsi Cortocircuiti
- Causa: I pad di test sono troppo vicini (violazione della spaziatura di 50 mil), causando il contatto o l'inclinazione dei pin della sonda all'interno del fixture.
- Soluzione: Riforare il fixture con manicotti isolati o utilizzare sonde di diametro inferiore (39 mil).
- Prevenzione: Aderire rigorosamente alle regole di passo minimo durante il layout.
La progettazione di punti di test in-circuit (ICT) su PCB densi (decisioni di progettazione e compromessi)
Quando lo spazio è limitato, è necessario scegliere tra diverse filosofie di test.
Punti di test ICT vs. Sonda volante Per i PCB densi, i servizi di test ICT offrono velocità (10-30 secondi/scheda) ma richiedono spazio fisico per pad da 0,8 mm. La sonda volante non richiede praticamente spazio aggiuntivo (può sondare i piedini dei componenti) ma impiega più di 15 minuti per scheda.
- Decisione: Utilizzare l'ICT per volumi >1.000/anno. Utilizzare la sonda volante per prototipi o schede ultra-dense dove i punti di test sono impossibili.
Copertura al 100% vs. Copertura della rete critica Su schede dense, adattare un punto di test per ogni rete è spesso impossibile.
- Strategia: Dare priorità a rail di alimentazione, clock, reset e linee dati attive. Saltare le reti passive tra resistori in serie se lo spazio è limitato. Affidarsi all'AOI (Ispezione Ottica Automatica) per il resto.
Sonde standard vs. Sonde a perla Le "Sonde a perla" (Bead Probes) sono una tecnologia specializzata (spesso associata a Keysight) in cui una piccola perla di saldatura viene posizionata direttamente su una traccia, eliminando la necessità di un grande pad.
- Compromesso: Ciò consente una densità estrema ma richiede attrezzature molto costose e di alta precisione e specifiche capacità di licenza/software presso l'assemblatore.
La progettazione di punti di test in-circuit (ICT) su PCB densi FAQ (costo, tempi di consegna, difetti comuni, criteri di accettazione, file DFM)
1. Qual è la spaziatura minima per i punti di test su un PCB denso? La spaziatura minima assoluta centro-centro è solitamente di 1,27 mm (50 mil) per i dispositivi di test standard ed economici. I dispositivi specializzati possono gestire 0,635 mm (25 mil), ma ciò raddoppia o triplica il costo del dispositivo e riduce la vita utile della sonda.
2. Posso usare i pad dei componenti come punti di test? Generalmente no. Testare direttamente i pin dei componenti o i giunti di saldatura è rischioso perché la sonda può scivolare e danneggiare il componente o creare un falso errore. I pad di test dedicati sono sempre preferibili. Tuttavia, per i componenti THT di grandi dimensioni, il pin può talvolta essere testato.
3. Quanto costa un dispositivo di test ICT per una scheda densa? Un dispositivo standard a lato singolo varia da $1.500 a $4.000 a seconda del numero di nodi. Un dispositivo a doppio lato (a conchiglia) per schede dense può variare da $5.000 a $15.000.
4. Quali file richiede APTPCB per la fabbricazione di un dispositivo di test ICT? Abbiamo bisogno dei file Gerber (in particolare gli strati di rame, maschera e foratura), della BOM (distinta base), del file XY Centroid e, in modo cruciale, della netlist IPC-D-356.
5. Come gestisco i punti di test per le coppie differenziali ad alta velocità? Non posizionare i punti di test direttamente sulle linee ad alta velocità, se possibile. Se necessario, posizionarli il più vicino possibile al ricevitore per minimizzare la riflessione dello stub, o affidarsi al test funzionale (FCT) per queste reti specifiche.
6. Qual è il tempo di consegna per un dispositivo di test ICT personalizzato? Il tempo di consegna tipico è di 10-15 giorni lavorativi dopo l'approvazione del progetto. I dispositivi complessi a doppia faccia per schede dense possono richiedere fino a 20 giorni.
7. In che modo la definizione della maschera di saldatura influisce sui punti di test? Se l'apertura della maschera di saldatura è troppo piccola o disallineata, la maschera potrebbe coprire parzialmente il pad, isolandolo dalla sonda. Definire sempre l'apertura della maschera 3-4 mil più grande del pad.
La progettazione di punti di test in-circuit (ICT) su PCB densi (pagine e strumenti correlati)
- Linee guida DFM: Regole di progettazione complete per la produzione e l'assemblaggio.
- Servizi di test ICT: Dettagli sulle capacità di test in-circuit di APTPCB.
- Test a sonda volante: La migliore alternativa per schede troppo dense per l'ICT.
La progettazione di punti di test in-circuit (ICT) su PCB densi (termini chiave)
| Termine | Definizione |
|---|---|
| Letto di aghi | Il dispositivo tradizionale che utilizza pin a molla per contattare i punti di test sul PCB. |
| Passo | La distanza centro-centro tra due punti di test adiacenti. |
| Punto di test (TP) | Un pad di rame dedicato, privo di maschera di saldatura, progettato per il contatto della sonda. |
| Dispositivo a conchiglia | Un dispositivo che sonda contemporaneamente i lati superiore e inferiore del PCB. |
| IPC-D-356 | Un formato di file standard che definisce netlist, punti di test e coordinate per la costruzione del dispositivo. |
| DFT (Design for Test) | La pratica ingegneristica di progettare un prodotto per renderlo facile da testare. |
| Bead Probe | Una tecnologia che utilizza piccole perle di saldatura sulle tracce invece di pad piatti per risparmiare spazio. |
| Vacuum Fixture | Un'attrezzatura che utilizza la pressione del vuoto per tirare il PCB sui puntali. |
| Node Count | Il numero totale di reti elettriche uniche che devono essere testate. |
| Coverage | La percentuale di reti o componenti che possono essere verificati dalla strategia di test. |
La progettazione di punti di test in-circuit (ICT) su PCB densi
Pronto a portare il tuo design di PCB denso in produzione? APTPCB fornisce revisioni DFM complete per ottimizzare il layout dei tuoi punti di test prima che inizi la fabbricazione, risparmiandoti costose riprogettazioni delle attrezzature.
Per ottenere un preventivo preciso e un'analisi DFM, si prega di fornire:
- File Gerber (formato RS-274X).
- File Netlist IPC-D-356.
- Volume di produzione stimato (per raccomandare ICT vs. Flying Probe).
- Eventuali requisiti specifici di copertura del test (ad esempio, copertura del 100% della rete vs. solo alimentazione/segnale critico).
La progettazione di punti di test in-circuit (ICT) su PCB densi, prossimi passi
L'implementazione riuscita di come progettare punti di test per ICT su PCB densi richiede una pianificazione anticipata nella fase di layout. Aderendo a dimensioni minime dei pad di 0,8 mm, mantenendo una spaziatura di 1,27 mm e dando priorità al posizionamento sul lato inferiore, garantite che la vostra scheda ad alta densità possa essere testata in modo affidabile ed economico. Bilanciare questi vincoli fisici con i requisiti di integrità del segnale è fondamentale per una transizione agevole dal prototipo alla produzione di massa.