[Как проектировать тестовые точки для внутрисхемного контроля (ICT) на плотных печатных платах – быстрый ответ (30 секунд)
Проектирование тестовых точек для внутрисхемного контроля (ICT) на печатных платах с высокой плотностью межсоединений (HDI) или перегруженных компоновках требует баланса между покрытием теста и ограничениями физического пространства. Следуйте этим основным правилам, чтобы обеспечить технологичность на APTPCB (APTPCB PCB Factory):
- Минимальный размер контактной площадки: Стремитесь к диаметру 0,8 мм (32 мил) для стандартной надежности. На чрезвычайно плотных платах 0,6 мм (24 мил) является абсолютным минимумом для точного контакта зонда.
- Расстояние (шаг): Поддерживайте расстояние между центрами тестовых точек 1,27 мм (50 мил), чтобы обеспечить использование стандартных зондов. Уменьшение этого расстояния (например, до 0,635 мм) требует дорогих, хрупких специализированных приспособлений.
- Зазор до компонентов: Держите тестовые точки на расстоянии не менее 0,5 мм до 1,0 мм от корпусов компонентов, чтобы предотвратить раздавливание деталей плитой приспособления.
- Односторонняя стратегия: Размещайте все тестовые точки на нижней стороне (стороне пайки) по возможности. Двусторонние приспособления (типа "раскладушка") значительно увеличивают стоимость и сложность.
- Паяльная маска: Тестовые точки должны быть свободны от паяльной маски. Определите расширение маски на 0,075 мм (3 мил) больше, чем контактная площадка, чтобы обеспечить чистую контактную поверхность.
- Выравнивание по сетке: Размещайте тестовые точки на сетке 2,54 мм (100 мил), где это возможно, чтобы снизить затраты на сверление приспособлений, даже если остальная часть платы использует более мелкую сетку.
Когда применяется (и когда не применяется)[Как проектировать тестовые точки для внутрисхемного контроля (ICT) на плотных печатных платах
Понимание того, когда следует принудительно размещать точки ICT на плотной компоновке вместо смены стратегий, критически важно для контроля затрат.
Когда эта стратегия применима:
- Крупносерийное производство: Вы производите более 1000 единиц, где скорость ICT (секунды на плату) оправдывает затраты на проектирование и стоимость оснастки.
- Сложная цифровая логика: Вам необходимо проверять значения компонентов, ориентацию и обрывы/короткие замыкания в плотных реализациях BGA или QFN.
- Стабильный дизайн: Разводка печатной платы завершена; частые изменения потребуют дорогостоящей переналадки оснастки.
- Автомобильные/медицинские стандарты: Отрасль требует 100% охвата тестированием для обеспечения надежности, что требует физического доступа к цепям.
Когда это неприменимо (и альтернативы):
- Прототип/Малый объем: Для партий менее 100 единиц тестирование летающим зондом превосходит другие методы, так как не требует оснастки и может попадать на меньшие контактные площадки (до 0,15 мм).
- Экстремально плотная компоновка (HDI): Если плата слишком плотная даже для контактных площадок 0,6 мм, рассмотрите Boundary Scan (JTAG) или функциональное тестирование (FCT) вместо физических тестовых точек.
- Высокоскоростные ВЧ-сигналы: Добавление ответвлений тестовых точек к линиям с контролируемым импедансом (например, PCIe, DDR) может ухудшить целостность сигнала.
- Высокие компоненты с обеих сторон: Если высокие компоненты блокируют доступ с обеих сторон, стандартная оснастка типа "ложе из гвоздей" может быть механически невозможна.
[Как проектировать тестовые точки для внутрисхемного контроля (ICT) на плотных печатных платах: правила и спецификации (ключевые параметры и ограничения)
Строгое соблюдение этих параметров гарантирует надежное изготовление тестового приспособления. Отклонение от этих значений часто приводит к ложным отказам или повреждению плат.
| Правило | Рекомендуемое значение | Почему это важно | Как проверить | Если проигнорировано |
|---|---|---|---|---|
| Диаметр тестовой точки | 1,0 мм (предпочтительно) / 0,8 мм (стандарт) | Большие цели уменьшают частоту промахов зонда из-за накопления допусков. | Проверка DFM в CAD / Просмотрщик Gerber | Высокая частота ложных отказов; зонды попадают в маску вместо металла. |
| Минимальный шаг (от центра до центра) | 2,54 мм (100 mil) или 1,91 мм (75 mil) | Позволяет использовать надежные, долговечные зонды (зонды 100 mil). | Правила проектирования CAD (DRC) | Требуются зонды 50 mil или 39 mil, которые хрупки и дороги. |
| Зазор по высоте компонентов | > 3,0 мм от высоких деталей | Верхней пластине приспособления требуется зазор, чтобы избежать раздавливания компонентов. | Проверка 3D-зазора | Приспособление не может закрыться; физическое повреждение конденсаторов/разъемов. |
| Зазор по краю | 3,0 мм - 5,0 мм | Вакуумное уплотнение требует места по краю платы. | Измерение от контура платы | Утечка вакуума; плата не может быть зафиксирована для тестирования. |
| Отверстие в паяльной маске | Площадка + 0,15 мм (6 mil) | Обеспечивает 100% открытую медь для контакта. | Слой паяльной маски Gerber | Зонд контактирует с маской; сообщаются о прерывистых обрывах цепи. |
| Via-in-Pad для теста | Заполнено и покрыто | Открытые переходные отверстия задерживают флюс или допускают утечку воздуха (потерю вакуума). | Примечания к производственному чертежу | Утечки вакуума; плохой контакт, если наконечник зонда входит в отверстие переходного отверстия. |
| Распределение контрольных точек | Равномерно распределены | Предотвращает деформацию платы под давлением щупа. | Визуальная проверка плотности | Плата изгибается, вызывая усталостные трещины в паяных соединениях. |
| Сигнальные отводы (стабы) | Минимизировать длину | Длинные дорожки к контрольным точкам действуют как антенны. | Моделирование целостности сигнала | Ошибки данных в высокоскоростных цепях; сбои из-за ЭМП. |
| Выбор типа щупа | Долотообразный или корончатый наконечник | Обеспечивает контакт через остатки флюса. | Обзор тестовой инженерии | Плохое контактное сопротивление; ложные ошибки "обрыв". |
| Покрытие цепей | 100% цепей (Идеал) | Гарантирует проверку всех электрических соединений. | Сравнение списка цепей | Дефекты проскальзывают до функционального теста или эксплуатации. |
[Как проектировать тестовые точки для внутрисхемного контроля (ICT) на плотных печатных платах: этапы реализации (контрольные точки процесса)
Реализация контрольных точек на плотной плате — это итеративный процесс. Следуйте этим шагам, чтобы максимизировать покрытие без нарушения компоновки.
Определить критические цепи и исключения
- Действие: Сгенерировать список цепей (нетлист). Отметить высокоскоростные дифференциальные пары (USB, HDMI) как "Не тестировать" или "Тестировать только на разъеме", чтобы избежать отводов.
- Проверка: Убедиться, что чувствительные аналоговые линии не проложены рядом с шумными цифровыми контрольными точками.
Установить стратегию тестовой сетки
- Действие: Настроить сетку САПР на 2,54 мм (100 мил). Попытаться сначала разместить контрольные точки на этой сетке. Если плотность слишком высока, переключиться на сетку 1,27 мм (50 мил).
- Проверка: Убедиться, что не менее 80% точек находятся на основной сетке для снижения стоимости оснастки.
Приоритет размещения на нижней стороне
- Действие: Разместите все тестовые точки на нижнем слое. Если нижняя сторона плотно заполнена компонентами, ищите открытые области или разводите от BGA-площадок к нижней стороне.
- Проверка: Убедитесь, что на верхней стороне нет тестовых точек, если только не предусмотрено использование зажимного приспособления.
Преобразование переходных отверстий в тестовые точки (Стратегия "Плотная")
- Действие: В конструкциях с технологией HDI PCB стандартные контактные площадки могут не подходить. Используйте существующие переходные отверстия в качестве тестовых точек. Убедитесь, что эти переходные отверстия не закрыты маской (tented) на тестовой стороне.
- Проверка: Укажите "заполненные и закрытые" переходные отверстия, если зонд должен приземляться непосредственно на переходное отверстие для предотвращения потери вакуума.
Проверка механических зазоров
- Действие: Выполните проверку зазоров специально для тестового приспособления. Убедитесь, что ни одна тестовая точка не находится в пределах 1,0 мм от корпуса компонента.
- Проверка: Ищите высокие конденсаторы или разъемы, которые могут мешать зондовой пластине.
Генерация файлов IPC-D-356
- Действие: Экспортируйте файл списка цепей IPC-D-356 вместе с файлами Gerber. Этот файл содержит координаты X-Y и имена цепей специально для изготовления приспособления.
- Проверка: Откройте файл в текстовом редакторе или просмотрщике, чтобы убедиться, что координаты тестовых точек соответствуют разводке.
[Как проектировать тестовые точки для внутрисхемного контроля (ICT) на плотных печатных платах устранение неполадок (режимы отказа и исправления)
Даже при хорошем проектировании на этапе NPI возникают проблемы. Вот как устранять распространенные проблемы ICT, связанные с плотными компоновками.
Симптом: Периодические сбои типа "Обрыв"
- Причина: Остатки флюса на небольших тестовых площадках (0,6 мм) препятствуют электрическому контакту.
- Решение: Изменить тип наконечника зонда на "Корончатый" или "Копьевидный", чтобы проколоть флюс. По возможности увеличить размер площадки.
- Предотвращение: Указать менее агрессивный флюс или убедиться, что процессы промывки оптимизированы.
Симптом: Изгиб/Растрескивание платы
- Причина: Высокая плотность зондов (например, 30 зондов на квадратный дюйм) создает чрезмерное давление вверх.
- Решение: Добавить "толкающие" стержни на верхней стороне приспособления для уравновешивания давления.
- Предотвращение: Равномерно распределить тестовые точки по печатной плате; избегать их скопления в одном углу.
Симптом: Утечка вакуума
- Причина: Открытые переходные отверстия, используемые в качестве тестовых точек, пропускают воздух, препятствуя герметизации приспособления.
- Решение: Использовать прокладочное уплотнение на приспособлении или вручную запечатать переходные отверстия лентой (временно).
- Предотвращение: Указать "закрытые переходные отверстия" (tented vias) для нетестовых переходных отверстий и "заполненные переходные отверстия" (filled vias) для конструкций с тестированием через переходные отверстия.
Симптом: Ложные короткие замыкания
- Причина: Тестовые площадки расположены слишком близко (нарушение расстояния в 50 мил), что приводит к касанию или наклону контактов зонда внутри приспособления.
- Решение: Пересверлить приспособление с изолированными втулками или использовать зонды меньшего диаметра (39 мил).
- Предотвращение: Строго соблюдать правила минимального шага при компоновке.
[Как проектировать тестовые точки для внутрисхемного контроля (ICT) на плотных печатных платах (проектные решения и компромиссы)
Когда пространство ограничено, необходимо выбирать между различными философиями тестирования.
Тестовые точки ICT против летающего зонда Для плотных печатных плат услуги тестирования ICT обеспечивают скорость (10-30 секунд/плата), но требуют физического пространства для контактных площадок 0,8 мм. Летающий зонд практически не требует дополнительного пространства (может проверять выводы компонентов), но занимает более 15 минут на плату.
- Решение: Используйте ICT для объемов >1000/год. Используйте летающий зонд для прототипов или сверхплотных плат, где тестовые точки невозможны.
100% покрытие против покрытия критических цепей На плотных платах часто невозможно разместить тестовую точку для каждой цепи.
- Стратегия: Приоритизируйте шины питания, тактовые сигналы, сбросы и активные линии данных. Пропускайте пассивные цепи между последовательными резисторами, если место ограничено. Для остального полагайтесь на AOI (автоматический оптический контроль).
Стандартные зонды против шариковых зондов "Шариковые зонды" (Bead Probes) — это специализированная технология (часто ассоциируемая с Keysight), при которой небольшая капля припоя помещается непосредственно на дорожку, что устраняет необходимость в большой контактной площадке.
- Компромисс: Это позволяет достичь экстремальной плотности, но требует очень дорогих, высокоточных приспособлений и специфических лицензионных/программных возможностей на сборочном предприятии.
[Как проектировать тестовые точки для внутрисхемного контроля (ICT) на плотных печатных платах FAQ (стоимость, срок выполнения, распространенные дефекты, критерии приемки, файлы DFM)
1. Каково минимальное расстояние между тестовыми точками на плотной печатной плате? Абсолютный минимальный шаг от центра до центра обычно составляет 1,27 мм (50 мил) для стандартных экономичных приспособлений. Специализированные приспособления могут работать с шагом 0,635 мм (25 мил), но это удваивает или утраивает стоимость приспособления и сокращает срок службы зондов.
2. Могу ли я использовать контактные площадки компонентов в качестве тестовых точек? В общем, нет. Прямое зондирование выводов компонентов или паяных соединений рискованно, так как зонд может соскользнуть и повредить компонент или создать ложный отказ. Всегда предпочтительны выделенные тестовые площадки. Однако для крупных THT-компонентов иногда можно зондировать вывод.
3. Сколько стоит приспособление ICT для плотной платы? Стандартное одностороннее приспособление стоит от 1 500 до 4 000 долларов США в зависимости от количества узлов. Двустороннее (раскладное) приспособление для плотных плат может стоить от 5 000 до 15 000 долларов США.
4. Какие файлы нужны APTPCB для изготовления приспособления ICT? Нам нужны файлы Gerber (в частности, слои меди, маски и сверления), BOM (спецификация), файл XY Centroid и, что крайне важно, сетевой список IPC-D-356.
5. Как обрабатывать тестовые точки для высокоскоростных дифференциальных пар? По возможности не размещайте тестовые точки непосредственно на высокоскоростных линиях. При необходимости размещайте их как можно ближе к приемнику, чтобы минимизировать отражение от ответвления, или полагайтесь на функциональное тестирование (FCT) для этих конкретных цепей.
6. Каков срок изготовления индивидуального приспособления ICT? Типичное время выполнения составляет от 10 до 15 рабочих дней после утверждения проекта. Сложные двухсторонние приспособления для плотных плат могут занимать до 20 дней.
7. Как определение паяльной маски влияет на контрольные точки? Если отверстие паяльной маски слишком мало или смещено, маска может частично закрыть контактную площадку, изолируя ее от щупа. Всегда определяйте отверстие маски на 3-4 милса больше, чем контактная площадка.
Ресурсы по проектированию контрольных точек для внутрисхемного тестирования на плотных печатных платах (связанные страницы и инструменты)
- Рекомендации DFM: Комплексные правила проектирования для производства и сборки.
- Услуги внутрисхемного тестирования (ICT): Подробности о возможностях внутрисхемного тестирования APTPCB.
- Тестирование летающими щупами: Лучшая альтернатива для плат, слишком плотных для ICT.
Глоссарий по проектированию контрольных точек для внутрисхемного тестирования на плотных печатных платах (ключевые термины)
| Термин | Определение |
|---|---|
| Ложе из гвоздей | Традиционное приспособление, использующее подпружиненные штыри для контакта с контрольными точками на печатной плате. |
| Шаг | Расстояние от центра до центра между двумя соседними контрольными точками. |
| Контрольная точка (КТ) | Выделенная медная площадка, свободная от паяльной маски, предназначенная для контакта щупа. |
| Приспособление типа "ракушка" | Приспособление, которое одновременно проверяет верхнюю и нижнюю стороны печатной платы. |
| IPC-D-356 | Стандартный формат файла, который определяет список цепей, контрольные точки и координаты для изготовления приспособления. |
| DFT (Design for Test) | Инженерная практика проектирования продукта таким образом, чтобы его было легко тестировать. |
| Bead Probe | Технология, использующая маленькие паяные шарики на дорожках вместо плоских контактных площадок для экономии места. |
| Vacuum Fixture | Приспособление, использующее вакуумное давление для притягивания печатной платы к щупам. |
| Node Count | Общее количество уникальных электрических цепей, которые необходимо протестировать. |
| Coverage | Процент цепей или компонентов, которые могут быть проверены стратегией тестирования. |
[Как проектировать тестовые точки для внутрисхемного контроля (ICT) на плотных печатных платах
Готовы запустить ваш плотный дизайн печатной платы в производство? APTPCB предоставляет комплексные обзоры DFM для оптимизации расположения ваших тестовых точек до начала изготовления, что избавит вас от дорогостоящих переделок оснастки.
Для получения точного коммерческого предложения и анализа DFM, пожалуйста, предоставьте:
- Файлы Gerber (формат RS-274X).
- Файл Netlist IPC-D-356.
- Ориентировочный объем производства (для рекомендации ICT или Flying Probe).
- Любые конкретные требования к покрытию теста (например, 100% покрытие цепей против только критических цепей питания/сигнала).
[Как проектировать тестовые точки для внутрисхемного контроля (ICT) на плотных печатных платах – следующие шаги
Успешная реализация как проектировать тестовые точки для внутрисхемного тестирования (ICT) на плотных печатных платах требует раннего планирования на этапе компоновки. Придерживаясь минимальных размеров контактных площадок 0,8 мм, поддерживая расстояние 1,27 мм и отдавая приоритет размещению на нижней стороне, вы гарантируете, что ваша плата высокой плотности может быть протестирована надежно и экономично. Балансирование этих физических ограничений с требованиями к целостности сигнала является ключом к плавному переходу от прототипа к массовому производству.