Un'efficace introduzione del fixture ICT è fondamentale per la produzione elettronica ad alto volume. Colma il divario tra la progettazione di una scheda nuda e un assemblaggio completamente validato. I fixture per il test in-circuit (ICT), spesso chiamati tester "a letto di aghi", contattano fisicamente punti di test specifici su un assemblaggio di circuito stampato (PCBA) per verificare i valori dei componenti, l'orientamento e la continuità del circuito.

Per gli ingegneri di APTPCB (APTPCB PCB Factory), un'introduzione fluida del fixture si basa su dati precisi di Design for Test (DFT) e specifiche chiare. Questa guida illustra i requisiti tecnici, le implicazioni sui costi e le fasi di implementazione per garantire che la vostra strategia di test rilevi i difetti di fabbricazione in modo efficiente.

I fixture per il test in-circuit (ICT) (30 secondi)

• Funzione principale: Verifica cortocircuiti, circuiti aperti, resistenza, capacità e induttanza sui singoli componenti all'interno di una scheda popolata.
• Soglia di volume: Più adatto per la produzione di medio-alto volume (tipicamente >1.000 unità) a causa dei costi iniziali di attrezzatura.
• Requisito del punto di test: Richiede pad di test dedicati (solitamente >0,8 mm di diametro) sul lato inferiore o superiore del PCB; i via possono talvolta essere utilizzati se la mascheratura viene rimossa.
• Tipi di fixture: Fixture a vuoto (massima affidabilità), a pressione pneumatica o a blocco meccanico.
• Tempi di consegna: La fabbricazione richiede solitamente 5–10 giorni dopo la convalida dei file Gerber e della BOM.
• Vincolo chiave: I componenti alti sul lato della sonda possono bloccare l'accesso o richiedere una costosa personalizzazione dell'attrezzatura.

I fixture per il test in-circuit (ICT) è applicabile (e quando non lo è)

Decidere quando investire in un'attrezzatura personalizzata è un equilibrio tra velocità e costo.

Quando utilizzare le attrezzature di test ICT:

• Produzione ad alto volume: Il tempo di test rapido (secondi per scheda) giustifica il costo iniziale dell'attrezzatura.
• Design maturi: Il design è stabile e non sono previste modifiche significative al layout (le modifiche al layout spesso rendono le attrezzature obsolete).
• BOM complessi: Le schede con migliaia di componenti passivi necessitano di verifica automatizzata per prevenire errori di ispezione manuale.
• Test di accensione: È necessario verificare le tensioni di base prima di caricare il firmware o eseguire test funzionali.

Quando evitare le attrezzature di test ICT:

• Fase di prototipazione: I design cambiano frequentemente; un'attrezzatura richiederebbe una costante e costosa ri-foratura.
• Alta densità/Miniaturizzazione: Se la scheda manca di spazio per i punti di test, le basi della sonda volante sono un'alternativa migliore in quanto non richiedono un letto di aghi fisso.
• Basso budget/Basso volume: Per lotti inferiori a 100 unità, il costo di ingegneria non ricorrente (NRE) dell'attrezzatura è troppo elevato per unità.
• Circuiti RF/Alta frequenza: I lunghi fili delle sonde nelle attrezzature possono introdurre capacità parassite che influenzano le misurazioni di segnali sensibili.

I fixture per il test in-circuit (ICT) (parametri chiave e limiti)

Un'introduzione di fixture ICT di successo dipende dall'adesione a rigorose regole meccaniche ed elettriche durante la fase di progettazione del PCB.

Regola	Valore/Intervallo consigliato	Perché è importante	Come verificare	Se ignorato
Diametro del punto di test	0,8 mm – 1,0 mm (ideale)	Assicura che il pogo pin colpisca il bersaglio nonostante le tolleranze meccaniche.	Controllo layout CAD	Contatto intermittente; falsi guasti.
Spaziatura dei punti di test	Centro-a-centro > 2,54 mm (100 mil)	Previene cortocircuiti tra le sonde e consente l'uso di sonde standard, più economiche.	Analisi DFT	Richiede "micro-sonde" costose; costo della fixture più elevato.
Distanza dal bordo	> 3 mm dal bordo del PCB	Consente alla guarnizione a vuoto o ai fermi meccanici di tenere ferma la scheda.	Revisione strato meccanico	Perdite di vuoto; la scheda non può essere tenuta ferma.
Altezza componente (lato sonda)	< 4 mm (standard)	I componenti alti interferiscono con la piastra della sonda.	Revisione modello 3D	La fixture richiede fresature/ritagli costosi.
Copertura dei punti di test	> 90% dei net	Un'elevata copertura assicura che i difetti vengano effettivamente rilevati.	Rapporto di copertura del test	I difetti sfuggiti raggiungono il campo.
Maschera di saldatura	Aperture > Pad di test + 0,1 mm	Assicura che la maschera non copra l'area di contatto.	Ispezione Gerber	La sonda colpisce la maschera invece del metallo; errore di circuito aperto.
Tenting Via	Non tentato per i via di test	Permette alla sonda di posizionarsi nel barilotto del via (se usato come punto di test).	Note di fabbricazione	La sonda scivola via; contatto scadente.
Limite estensimetro	< 500 microstrain	Impedisce alla flessione della scheda di rompere i giunti di saldatura (BGA/MLCC).	Test estensimetro	Danno ai componenti durante il test.
Forza della sonda	100g – 200g per pin	Forza sufficiente per perforare i residui di flussante senza piegare la scheda.	Specifica del datasheet	Deformazione della scheda o mancanza di contatto.
Perni di guida	2 fori di attrezzaggio (diagonali)	Allinea il PCB con precisione al letto di aghi.	Disegno di foratura	Disallineamento; le sonde colpiscono i pad sbagliati.

I fixture per il test in-circuit (ICT) (punti di controllo del processo)

Seguire questi passaggi per gestire il processo di introduzione del fixture ICT dalla progettazione alla distribuzione.

1. Analisi DFT (Design for Test):

   • Azione: Esaminare il layout del PCB per l'accessibilità dei punti di test.
   • Parametro: Puntare al 100% di accesso al test sulle reti critiche.
   • Controllo: Identificare le reti che non possono essere sondate e decidere metodi di test alternativi (ad esempio, Boundary Scan).

2. Generazione del pacchetto dati:

   • Azione: Esportare i file netlist ODB++ o IPC-356.
   • Parametro: Includere le coordinate X-Y di tutti i centri di test.
   • Controllo: Verificare che la netlist corrisponda esattamente allo schema.

3. Fabbricazione del fixture:

   • Azione: Il produttore fora le piastre sonda G10/FR4 e cabla i pin dei ricettacoli.
   • Parametro: Precisione di foratura ±0,05 mm.

• Verifica: Confermare prima l'adattamento meccanico con una scheda nuda (non popolata).

4. Programmazione software:

   • Azione: Generare il programma di test basato sulla BOM (Bill of Materials).
   • Parametro: Impostare i limiti di tolleranza (es. Resistenze ±5%, Condensatori ±20%).
   • Verifica: Eseguire il debug del programma per eliminare i falsi fallimenti su schede note come buone.

5. Test con estensimetri:

   • Azione: Misurare lo stress fisico sulla PCBA durante il vuoto/la pressione.
   • Parametro: Deve rimanere al di sotto del limite di microdeformazione (solitamente 500µe).
   • Verifica: Regolare i perni di supporto (dita di spinta) se la flessione è troppo elevata.

6. Validazione della scheda "Golden Board":

   • Azione: Eseguire una scheda nota come buona ("Golden Sample") 50 volte.
   • Parametro: Cpk > 1.33 (Capacità di processo).
   • Verifica: Assicurare un tasso di superamento del 100% con valori di misurazione stabili.

7. Rilascio in produzione:

   • Azione: Consegnare il dispositivo e il manuale operativo alla linea di produzione.
   • Parametro: Verifica del tempo di ciclo.
   • Verifica: Operatori addestrati al carico/scarico senza danneggiare le sonde.

I fixture per il test in-circuit (ICT) (modalità di guasto e correzioni)

Anche con un design perfetto, sorgono problemi. Utilizzare questa logica della lista di controllo del test di continuità per eseguire il debug dei problemi del dispositivo.

• Sintomo: Alto tasso di falsi fallimenti (Ritest OK)

  • Causa: Residui di flussante sui pad di test o punte delle sonde usurate.
  • Verifica: Ispezionare le punte delle sonde sotto ingrandimento; controllare la pulizia dei pad.

• Correzione: Pulire i punti di test; sostituire le sonde con stili di punta aggressivi (es. a corona o a lancia).

• Prevenzione: Implementare un programma di manutenzione delle sonde (es. sostituire ogni 10.000 cicli).

• Sintomo: Flessione della scheda / Crepe BGA

  • Causa: Pilastri di supporto insufficienti sotto la scheda.
  • Controllo: Eseguire un'analisi con estensimetri.
  • Correzione: Aggiungere "dita di spinta" o montanti di supporto nella base del dispositivo.
  • Prevenzione: Simulare la distribuzione del supporto durante la progettazione del dispositivo.

• Sintomo: Perdita di vuoto (la scheda non sigilla)

  • Causa: Danno alla guarnizione o vie aperte che permettono il passaggio dell'aria.
  • Controllo: Ascoltare sibili; verificare se la scheda ha vie non mascherate.
  • Correzione: Usare un "top hat" (copertura) o sigillare le vie aperte con nastro adesivo (temporaneo).
  • Prevenzione: Specificare vie coperte (tented vias) nei dati di fabbricazione del PCB.

• Sintomo: Circuito aperto costante su una rete specifica

  • Causa: Filo rotto all'interno del dispositivo o sonda piegata.
  • Controllo: Test di continuità dal ricettacolo della sonda al connettore di interfaccia.
  • Correzione: Ricablare il nodo specifico.
  • Prevenzione: Utilizzare un pressacavo sul cablaggio interno del dispositivo.

• Sintomo: Deriva del valore del componente

  • Causa: Il guarding (isolamento) non funziona correttamente.
  • Controllo: Verificare che i punti di "Guard" facciano contatto per isolare il componente sotto test.
  • Correzione: Regolare la posizione della sonda di guardia o i parametri software.
  • Prevenzione: Rivedere l'isolamento del circuito durante il DFT.

• Sintomo: Segni dei pin troppo profondi

• Causa: Forza eccessiva della molla.

• Controllo: Misurare la profondità di indentazione sui pad di test.

• Correzione: Passare a molle con forza inferiore (es. ridurre da 200g a 100g).

• Prevenzione: Abbinare la forza della molla alla dimensione del pad e allo spessore della placcatura.

I fixture per il test in-circuit (ICT) (vs Flying Probe)

La scelta della giusta strategia di test dipende dalla fase del ciclo di vita del prodotto.

Fixture ICT vs. Flying Probe:

• Velocità: L'ICT testa l'intera scheda in una volta (10–60 secondi). La Flying Probe testa sequenzialmente (10–30 minuti).
• Costo: L'ICT ha un NRE elevato (costo del fixture 2k $–10k $+). La Flying Probe ha un costo del fixture pari a zero ma un costo per unità di tempo più elevato.
• Accesso: L'ICT richiede pad di test specifici. Le Flying Probe possono colpire piccoli pad di componenti e bordi di via.
• Adattabilità: Se il layout cambia, il fixture ICT è da rottamare. La Flying Probe richiede solo un aggiornamento software.

Fixture a lato singolo vs. a lato doppio:

• Lato singolo: Più economico, più affidabile. Richiede tutti i punti di test sul lato inferiore.
• Lato doppio (Clamshell): Meccanica costosa e complessa. Necessario se i punti di test sono sparsi su entrambi i lati. APTPCB raccomanda di progettare per l'accesso di test a lato singolo ogni volta che è possibile per ridurre la complessità.

I fixture per il test in-circuit (ICT) (costo, tempi di consegna, difetti comuni)

1. Qual è il costo tipico per l'introduzione di un fixture ICT? I dispositivi semplici partono da circa 1.500 $. I dispositivi complessi, a doppia faccia o wireless possono superare i 10.000 $. Il prezzo dipende dal numero di punti di test (conteggio nodi) e dalla complessità meccanica.

2. Quanto tempo ci vuole per costruire un dispositivo ICT? Il tempo di consegna standard è di 5-10 giorni lavorativi dopo l'approvazione del progetto. I servizi accelerati possono ridurre questo tempo a 3-4 giorni, ma con un costo aggiuntivo.

3. Quali file sono necessari per la fabbricazione di un dispositivo ICT? È necessario fornire i file Gerber (rame superiore/inferiore, maschera di saldatura, foratura), un file centroid (pick and place), la BOM e una netlist (IPC-356 o ODB++).

4. Posso usare i via come punti di test? Sì, ma non devono essere coperti (con maschera di saldatura). L'uso dei via riduce la necessità di pad dedicati, ma richiede un'attenta mira per evitare di danneggiare la placcatura del via.

5. Qual è la differenza tra ICT e FCT? I servizi di test ICT verificano i difetti di fabbricazione (cortocircuiti, interruzioni, componenti errati). Il FCT (Test Funzionale del Circuito) alimenta la scheda per verificare se funziona effettivamente (si avvia, comunica, visualizza video).

6. Come gestisco le modifiche di progettazione dopo la costruzione del dispositivo? Le modifiche minori (cambiamenti di valore) sono aggiornamenti software. Le modifiche al layout (spostamento di un punto di test) di solito richiedono la perforazione di un nuovo foro e il ricablaggio, o l'acquisto di una nuova piastra superiore.

7. Quali sono i criteri di accettazione per un nuovo dispositivo? L'attrezzatura deve superare uno studio Gage R&R (Ripetibilità e Riproducibilità), che tipicamente richiede una variazione <10%, e deve testare con successo una "scheda di riferimento" e rilevare i difetti indotti su una "scheda difettosa".

8. L'ICT danneggia la scheda? Lascia piccoli "segni di impronta" (fossette) sui pad di test. Questo è normale. Tuttavia, una forza eccessiva può rompere i condensatori ceramici o le tracce se la scheda non è supportata correttamente.

9. L'ICT può programmare i microcontrollori? Sì, molti sistemi ICT supportano la programmazione In-System Programming (ISP) o la programmazione Flash, sebbene ciò aggiunga un tempo significativo al ciclo di test.

10. Perché la mia copertura di test è bassa? Una bassa copertura deriva solitamente da punti di test mancanti sulle reti, punti di test coperti dalla maschera di saldatura o componenti paralleli che mascherano i valori reciproci. Le linee guida DFM aiutano a migliorare questo aspetto.

I fixture per il test in-circuit (ICT) (pagine e strumenti correlati)

• Servizi di test ICT: Capacità dettagliate dei test in-circuit di APTPCB.
• Test a sonde mobili: L'alternativa per schede a basso volume o prototipi.
• Linee guida DFM: Come progettare il tuo PCB per renderlo testabile fin dall'inizio.

I fixture per il test in-circuit (ICT) (termini chiave)

Termine	Definizione
Letto di aghi	L'array di sonde a molla che entrano in contatto con il PCB.
Pogo Pin	Una sonda a molla utilizzata per stabilire un contatto elettrico.
Punto di test (TP)	Un pad di rame dedicato sul PCB progettato per il contatto della sonda.
NRE	Costi di ingegneria non ricorrenti (Non-Recurring Engineering); il costo una tantum per progettare e costruire l'attrezzatura.
Attrezzatura a vuoto	Un'attrezzatura che utilizza la pressione atmosferica per tirare il PCB sulle sonde.
Piastra di distacco	Una piastra non conduttiva che spinge il PCB via dalle sonde quando il vuoto viene rilasciato.
Estensimetro	Un sensore utilizzato per misurare la flessione fisica del PCB durante il test.
Netlist	Un elenco di tutte le connessioni elettriche (net) e dei componenti sulla scheda.
Falso fallimento	Un risultato del test che indica un difetto quando la scheda è in realtà buona (spesso a causa di problemi di contatto).
Segno di contatto	La piccola indentazione lasciata su un pad di saldatura dalla sonda di test.

I fixture per il test in-circuit (ICT)

Pronto a passare dalla progettazione alla produzione validata? APTPCB fornisce revisioni DFM complete per ottimizzare la tua scheda per l'introduzione di un'attrezzatura ICT, garantendo un'elevata copertura e bassi tassi di falsi fallimenti.

Per ottenere un preventivo accurato, si prega di fornire:

• File Gerber: Inclusi i livelli di maschera di saldatura e foratura.
• BOM (Distinta Base): Per identificare i valori dei componenti.
• Netlist (IPC-356): Per una mappatura accurata dei nodi.
• Stime di volume: Per raccomandare tra ICT e Flying Probe.
• Schemi: Utili per il debug di reti complesse.

I fixture per il test in-circuit (ICT)

Un'introduzione del fixture ICT ben eseguita è la salvaguardia che impedisce ai prodotti difettosi di lasciare la fabbrica. Definendo chiare specifiche di test, aderendo alle regole di spaziatura e convalidando il fixture con estensimetri e test di ripetibilità, si garantisce un processo di produzione robusto. Sia che abbiate bisogno di un semplice controllo di continuità o di una complessa verifica funzionale, pianificare la vostra strategia di test in anticipo consente di risparmiare tempo e costi nella produzione di massa.

Related links

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• servizi di test ICT
• linee guida DFM