Эффективное внедрение оснастки для внутрисхемного контроля (ICT) имеет решающее значение для крупносерийного производства электроники. Оно устраняет разрыв между проектированием голой платы и полностью проверенной сборкой. Оснастка для внутрисхемного контроля (ICT), часто называемая тестерами "ложе из гвоздей", физически контактирует с определенными контрольными точками на собранной печатной плате (PCBA) для проверки значений компонентов, их ориентации и целостности цепи.
Для инженеров APTPCB (APTPCB PCB Factory) плавное внедрение оснастки зависит от точных данных Design for Test (DFT) и четких спецификаций. Это руководство описывает технические требования, финансовые последствия и этапы внедрения, чтобы ваша стратегия тестирования эффективно выявляла производственные дефекты.
Эффективное внедрение оснастки для внутрисхемного контроля (ICT) (30 секунд)
- Основная функция: Проверяет наличие коротких замыканий, обрывов, сопротивления, емкости и индуктивности на отдельных компонентах внутри собранной платы.
- Порог объема: Наиболее подходит для среднесерийного и крупносерийного производства (обычно >1000 единиц) из-за первоначальных затрат на оснастку.
- Требования к контрольным точкам: Требует выделенных тестовых площадок (обычно >0,8 мм в диаметре) на нижней или верхней стороне печатной платы; переходные отверстия иногда могут использоваться, если удалено маскирование.
- Типы оснастки: Вакуумная оснастка (наивысшая надежность), пневматическая прижимная или механическая защелкивающаяся оснастка.
- Срок изготовления: Изготовление обычно занимает 5–10 дней после проверки файлов Gerber и спецификации (BOM).
- Ключевое ограничение: Высокие компоненты со стороны зонда могут блокировать доступ или требовать дорогостоящей индивидуальной настройки оснастки.
Когда применяется (и когда не применяется) внедрение оснастки для внутрисхемного тестирования (ICT)
Решение о том, когда инвестировать в индивидуальную оснастку, — это баланс между скоростью и стоимостью.
Когда использовать оснастку для ICT:
- Крупносерийное производство: Быстрое время тестирования (секунды на плату) оправдывает первоначальную стоимость оснастки.
- Зрелые конструкции: Конструкция стабильна, и не ожидается серьезных изменений в компоновке (изменения компоновки часто делают оснастку устаревшей).
- Сложные спецификации (BOM): Платы с тысячами пассивных компонентов требуют автоматизированной проверки для предотвращения ошибок ручной инспекции.
- Тестирование при включении питания: Необходимо проверить основные линии напряжения перед загрузкой прошивки или выполнением функциональных тестов.
Когда следует избегать оснастки для ICT:
- Стадия прототипа: Конструкции часто меняются; оснастка потребовала бы постоянного, дорогостоящего пересверливания.
- Высокая плотность/Миниатюризация: Если на плате не хватает места для тестовых точек, основы тестирования летающим зондом являются лучшей альтернативой, поскольку они не требуют фиксированного ложа из игл.
- Низкий бюджет/Малый объем: Для партий менее 100 единиц невозвратные инженерные затраты (NRE) на оснастку слишком высоки на единицу.
- РЧ/Высокочастотные цепи: Длинные провода зондов в оснастке могут вносить паразитные емкости, которые влияют на измерения чувствительных сигналов.
Эффективное внедрение оснастки для внутрисхемного контроля (ICT) (ключевые параметры и ограничения)
Успешное внедрение оснастки ICT зависит от соблюдения строгих механических и электрических правил на этапе проектирования печатной платы.
| Правило | Рекомендуемое значение/диапазон | Почему это важно | Как проверить | В случае игнорирования |
|---|---|---|---|---|
| Диаметр тестовой точки | 0,8 мм – 1,0 мм (идеально) | Обеспечивает попадание пружинного контакта в цель, несмотря на механические допуски. | Проверка CAD-разводки | Прерывистый контакт; ложные сбои. |
| Расстояние между тестовыми точками | От центра до центра > 2,54 мм (100 мил) | Предотвращает короткое замыкание между щупами и позволяет использовать стандартные, более дешевые щупы. | DFT-анализ | Требует дорогих «микрощупов»; более высокая стоимость оснастки. |
| Зазор от края | > 3 мм от края печатной платы | Позволяет вакуумному уплотнению или механическим упорам удерживать плату. | Проверка механического слоя | Утечки вакуума; плата не может быть зафиксирована. |
| Высота компонента (сторона щупа) | < 4 мм (стандарт) | Высокие компоненты мешают пластине щупа. | Проверка 3D-модели | Оснастка требует дорогостоящей фрезеровки/вырезов. |
| Покрытие тестовых точек | > 90% цепей | Высокое покрытие гарантирует фактическое обнаружение дефектов. | Отчет о покрытии тестов | Пропущенные дефекты достигают поля. |
| Паяльная маска | Открытия > Тестовая площадка + 0,1 мм | Гарантирует, что маска не закрывает контактную область. | Gerber-инспекция | Щуп попадает в маску вместо металла; ошибка разомкнутой цепи. |
| Тентирование переходных отверстий | Незатентированные для тестовых переходных отверстий | Позволяет зонду располагаться в стволе переходного отверстия (если используется как тестовая точка). | Примечания по изготовлению | Зонд соскальзывает; плохой контакт. |
| Предел тензодатчика | < 500 микродеформаций | Предотвращает растрескивание паяных соединений (BGA/MLCC) из-за изгиба платы. | Тест тензодатчика | Повреждение компонентов во время тестирования. |
| Сила зонда | 100г – 200г на контакт | Достаточная сила для прокола остатков флюса без изгиба платы. | Спецификация из технического описания | Деформация платы или отсутствие контакта. |
| Направляющие штифты | 2 технологических отверстия (по диагонали) | Точно выравнивает печатную плату относительно игольчатого ложа. | Чертеж сверления | Несоосность; зонды попадают не на те контактные площадки. |
Эффективное внедрение оснастки для внутрисхемного контроля (ICT) (контрольные точки процесса)
Выполните следующие шаги для управления процессом внедрения оснастки ICT от проектирования до развертывания.
DFT-анализ (проектирование для тестирования):
- Действие: Проанализируйте компоновку печатной платы на предмет доступности тестовых точек.
- Параметр: Стремитесь к 100% тестовому доступу к критическим цепям.
- Проверка: Определите цепи, которые невозможно прозондировать, и примите решение об альтернативных методах тестирования (например, граничное сканирование).
Генерация пакета данных:
- Действие: Экспортируйте файлы списка цепей ODB++ или IPC-356.
- Параметр: Включите координаты X-Y всех тестовых центров.
- Проверка: Убедитесь, что список цепей точно соответствует схеме.
Изготовление оснастки:
- Действие: Производитель сверлит зондовые пластины G10/FR4 и подключает штыри розеток.
- Параметр: Точность сверления ±0,05 мм.
- Проверка: Сначала подтвердите механическую посадку с голой платой (незаселенной).
Программирование ПО:
- Действие: Сгенерировать тестовую программу на основе спецификации (BOM).
- Параметр: Установить пределы допуска (например, Резисторы ±5%, Конденсаторы ±20%).
- Проверка: Отладить программу для устранения ложных сбоев на заведомо исправных платах.
Тестирование тензодатчиками:
- Действие: Измерить физическое напряжение на PCBA во время вакуума/прижима.
- Параметр: Должно оставаться ниже предела микродеформации (обычно 500µe).
- Проверка: Отрегулировать опорные штифты (нажимные пальцы), если изгиб слишком велик.
Валидация "золотой" платы:
- Действие: Запустить заведомо исправную плату ("Золотой образец") 50 раз.
- Параметр: Cpk > 1.33 (Производственная способность).
- Проверка: Обеспечить 100% прохождение с стабильными значениями измерений.
Запуск в производство:
- Действие: Передать оснастку и руководство по эксплуатации на производственную линию.
- Параметр: Проверка времени цикла.
- Проверка: Операторы обучены загрузке/выгрузке без повреждения щупов.
Эффективное внедрение оснастки для внутрисхемного контроля (ICT) (режимы отказов и исправления)
Даже при идеальной конструкции возникают проблемы. Используйте эту логику контрольного списка проверки непрерывности для отладки проблем с оснасткой.
Симптом: Высокий процент ложных отказов (Повторный тест ОК)
- Причина: Остатки флюса на тестовых площадках или изношенные наконечники щупов.
- Проверка: Осмотрите наконечники щупов под увеличением; проверьте чистоту площадок.
Исправление: Очистить тестовые точки; заменить щупы на щупы с агрессивными наконечниками (например, корончатые или копьевидные).
Предотвращение: Внедрить график обслуживания щупов (например, заменять каждые 10 тыс. циклов).
Симптом: Изгиб платы / Трещины BGA
- Причина: Недостаточно опорных стоек под платой.
- Проверка: Выполнить анализ тензодатчиков.
- Исправление: Добавить "толкающие пальцы" или опорные стойки в основание приспособления.
- Предотвращение: Моделировать распределение опор при проектировании приспособления.
Симптом: Утечка вакуума (плата не герметизируется)
- Причина: Повреждение прокладки или открытые переходные отверстия, пропускающие воздух.
- Проверка: Прислушаться к шипению; проверить, есть ли на плате незамаскированные переходные отверстия.
- Исправление: Использовать "верхнюю шляпу" (крышку) или заклеить открытые переходные отверстия лентой (временно).
- Предотвращение: Указать закрытые переходные отверстия (tented vias) в данных для изготовления печатной платы.
Симптом: Постоянный обрыв цепи на конкретной линии
- Причина: Обрыв провода внутри приспособления или погнутый щуп.
- Проверка: Проверка непрерывности от гнезда щупа до интерфейсного разъема.
- Исправление: Переподключить конкретный узел.
- Предотвращение: Использовать разгрузку натяжения для внутренней проводки приспособления.
Симптом: Дрейф значения компонента
- Причина: Защита (изоляция) работает некорректно.
- Проверка: Убедиться, что "защитные" точки контактируют для изоляции тестируемого компонента.
- Исправление: Отрегулировать положение защитного щупа или параметры программного обеспечения.
- Предотвращение: Пересмотреть изоляцию цепи во время DFT.
Симптом: Слишком глубокие следы от контактов
Причина: Чрезмерная сила пружины.
Проверка: Измерьте глубину вдавливания на тестовых площадках.
Исправление: Переключитесь на пружины с меньшей силой (например, уменьшите с 200 г до 100 г).
Предотвращение: Согласуйте силу пружины с размером площадки и толщиной покрытия.
Эффективное внедрение оснастки для внутрисхемного контроля (ICT) (по сравнению с летающим зондом)
Выбор правильной стратегии тестирования зависит от стадии жизненного цикла вашего продукта.
Оснастка ICT против летающего зонда:
- Скорость: ICT тестирует всю плату сразу (10–60 секунд). Летающий зонд тестирует последовательно (10–30 минут).
- Стоимость: ICT имеет высокие NRE (стоимость оснастки 2–10 тыс. $ и более). Летающий зонд имеет нулевую стоимость оснастки, но более высокую стоимость за единицу времени.
- Доступ: ICT требует специфических тестовых площадок. Летающие зонды могут попадать в маленькие площадки компонентов и края переходных отверстий.
- Адаптивность: Если макет меняется, оснастка ICT становится непригодной. Летающему зонду требуется только обновление программного обеспечения.
Односторонние против двусторонних оснасток:
- Односторонние: Дешевле, надежнее. Требуют размещения всех тестовых точек снизу.
- Двусторонние (раскладушка): Дорогая, сложная механика. Необходимы, если тестовые точки разбросаны по обеим сторонам. APTPCB рекомендует проектировать для одностороннего тестового доступа, когда это возможно, чтобы уменьшить сложность.
Эффективное внедрение оснастки для внутрисхемного контроля (ICT) (стоимость, сроки, распространенные дефекты)
1. Какова типичная стоимость внедрения оснастки ICT? Простые приспособления стоят от 1500 долларов. Сложные, двухсторонние или беспроводные приспособления могут превышать 10 000 долларов. Цена зависит от количества тестовых точек (числа узлов) и механической сложности.
2. Сколько времени занимает изготовление приспособления для внутрисхемного контроля (ICT)? Стандартное время выполнения составляет 5–10 рабочих дней после утверждения проекта. Ускоренные услуги могут сократить это время до 3–4 дней, но за дополнительную плату.
3. Какие файлы требуются для изготовления приспособления для ICT? Вы должны предоставить файлы Gerber (верхняя/нижняя медь, паяльная маска, сверление), файл центроида (для установки компонентов), спецификацию (BOM) и список цепей (IPC-356 или ODB++).
4. Могу ли я использовать переходные отверстия (vias) в качестве тестовых точек? Да, но они не должны быть закрыты (покрыты паяльной маской). Использование переходных отверстий уменьшает потребность в выделенных контактных площадках, но требует тщательного нацеливания, чтобы избежать повреждения металлизации переходного отверстия.
5. В чем разница между ICT и FCT? Услуги ICT-тестирования проверяют производственные дефекты (короткие замыкания, обрывы, неправильные компоненты). FCT (функциональный тест цепи) подает питание на плату, чтобы проверить, действительно ли она работает (загружается, обменивается данными, отображает видео).
6. Как обрабатывать изменения в дизайне после изготовления приспособления? Незначительные изменения (изменения значений) являются обновлениями программного обеспечения. Изменения в компоновке (перемещение тестовой точки) обычно требуют сверления нового отверстия и повторной проводки или покупки новой верхней пластины.
7. Каковы критерии приемки для нового приспособления? Приспособление должно пройти исследование Gage R&R (Повторяемость и Воспроизводимость), обычно требующее вариации <10%, и должно успешно протестировать "эталонную плату" и обнаружить наведенные неисправности на "дефектной плате".
8. Повреждает ли ICT плату? Он оставляет небольшие "следы" (вмятины) на тестовых площадках. Это нормально. Однако чрезмерное усилие может привести к растрескиванию керамических конденсаторов или обрыву дорожек, если плата не поддерживается должным образом.
9. Может ли ICT программировать микроконтроллеры? Да, многие системы ICT поддерживают внутрисхемное программирование (ISP) или Flash-программирование, хотя это значительно увеличивает время тестового цикла.
10. Почему мое тестовое покрытие низкое? Низкое покрытие обычно является результатом отсутствия тестовых точек на цепях, тестовых точек, покрытых паяльной маской, или параллельных компонентов, которые маскируют значения друг друга. Рекомендации DFM помогают улучшить это.
Эффективное внедрение оснастки для внутрисхемного контроля (ICT)-приспособления (связанные страницы и инструменты)
- Услуги ICT-тестирования: Подробные возможности внутрисхемного тестирования APTPCB.
- Тестирование летающими щупами: Альтернатива для мелкосерийных или прототипных плат.
- Рекомендации DFM: Как спроектировать вашу печатную плату, чтобы она была тестируемой с самого начала.
Эффективное внедрение оснастки для внутрисхемного контроля (ICT)-приспособления (ключевые термины)
| Термин | Определение |
|---|---|
| Игольчатый ложемент | Массив подпружиненных щупов, которые контактируют с печатной платой. |
| Пого-пин | Подпружиненный щуп, используемый для установления электрического контакта. |
| Контрольная точка (КТ) | Специальная медная площадка на печатной плате, предназначенная для контакта щупа. |
| NRE | Единовременные инженерные расходы (Non-Recurring Engineering); одноразовая стоимость проектирования и изготовления оснастки. |
| Вакуумное приспособление | Приспособление, использующее атмосферное давление для притягивания печатной платы к щупам. |
| Съемная пластина | Непроводящая пластина, которая отталкивает печатную плату от щупов при снятии вакуума. |
| Тензодатчик | Датчик, используемый для измерения физического изгиба печатной платы во время тестирования. |
| Нетлист | Список всех электрических соединений (цепей) и компонентов на плате. |
| Ложный отказ | Результат теста, указывающий на дефект, когда плата на самом деле исправна (часто из-за проблем с контактом). |
| След от щупа | Небольшое углубление, оставленное тестовым щупом на контактной площадке. |
Эффективное внедрение оснастки для внутрисхемного контроля (ICT)-оснастки
Готовы перейти от проектирования к проверенному производству? APTPCB предоставляет комплексные DFM-обзоры для оптимизации вашей платы для внедрения ICT-оснастки, обеспечивая высокое покрытие и низкий процент ложных отказов.
Для получения точного коммерческого предложения, пожалуйста, предоставьте:
- Файлы Gerber: Включая слои паяльной маски и сверления.
- BOM (Спецификация материалов): Для определения значений компонентов.
- Нетлист (IPC-356): Для точного сопоставления узлов.
- Оценки объема: Для рекомендации между ICT и Flying Probe.
- Схемы: Полезны для отладки сложных сетей.
Эффективное внедрение оснастки для внутрисхемного контроля (ICT)
Грамотно выполненное внедрение оснастки ICT является гарантией того, что дефектная продукция не покинет завод. Определяя четкие спецификации испытаний, соблюдая правила расстояний и проверяя оснастку с помощью тензометрических датчиков и тестов на повторяемость, вы обеспечиваете надежный производственный процесс. Независимо от того, нужен ли вам простой контроль непрерывности или сложная функциональная проверка, раннее планирование вашей стратегии тестирования экономит время и затраты при массовом производстве.