Dati PCB - Prove e procedure di progettazione delle schede PCB

Come la miniaturizzazione continua ad aumentare, Scheda PCB Anche le tecnologie di componenti e cablaggio hanno subito enormi progressi, come IC miniaturizzati altamente integrati confezionati in alloggiamenti BGA, e la distanza di isolamento tra i conduttori è stata ridotta a 0.5mm, per citare solo due esempi. Il metodo di progettazione del cablaggio dei componenti elettronici ha un'influenza crescente sul fatto che il test nel processo produttivo futuro possa essere eseguito bene. Ecco alcune regole importanti e consigli utili. By following certain procedures (DFT-Design for Testability, Design for Testability), i costi di preparazione e attuazione dei test di produzione possono essere notevolmente ridotti. Queste procedure sono state sviluppate nel corso degli anni e, naturalmente, devono essere ampliati e adattati di conseguenza se vengono introdotte nuove tecnologie di produzione e componenti. Man mano che la struttura dei prodotti elettronici diventa sempre più piccola, vi sono due problemi particolarmente rilevanti: uno è che ci sono sempre meno nodi di circuito che possono essere contattati; l'altro è che i metodi come le App In-Circuit-Test sono limitati. Per risolvere questi problemi, le misure corrispondenti possono essere prese nel layout del circuito, e nuovi metodi di prova e soluzioni innovative di adattatori possono essere adottati. La soluzione al secondo problema comporta anche l'esecuzione di compiti aggiuntivi per il sistema di test originariamente utilizzato come processo autonomo. These tasks include programming memory components through test systems or implementing integrated component self-tests (Built-in Self Test, BIST, built-in self-test). Spostare questi passaggi nel sistema di prova, nel complesso, crea più valore aggiunto. Per attuare tali misure senza intoppi, le considerazioni corrispondenti devono essere prese nella fase di ricerca e sviluppo dei prodotti.

1. Che cosa è testabilità

Il significato della testabilità può essere inteso come: gli ingegneri di prova possono utilizzare il metodo più semplice per rilevare le caratteristiche di un determinato componente per vedere se può soddisfare la funzione prevista. In poche parole:

Quanto è semplicistico il metodo per verificare se un prodotto soddisfa le specifiche tecniche?

Quanto velocemente si può scrivere un programma di test?

Quanto è completa la scoperta dei guasti del prodotto?

Quanto è semplice il metodo di accesso ai punti di prova?

Per ottenere una buona testabilità devono essere prese in considerazione le pratiche di progettazione meccanica ed elettrica. Naturalmente, per raggiungere la testabilità, c'è un prezzo da pagare, ma ha una serie di vantaggi per l'intero processo, quindi è un prerequisito importante per la produzione di successo dei prodotti.

2. Perché sviluppare tecniche di test-friendly

In passato, se un prodotto non poteva essere testato nel punto di prova precedente, il problema era semplicemente spinto ad un punto di prova. Se durante i test di produzione non è possibile individuare un difetto del prodotto, l'identificazione e la diagnosi del difetto vengono semplicemente spostati ai test funzionali e di sistema. Al contrario, oggi le persone cercano di trovare i difetti il prima possibile, e i suoi benefici non sono solo a basso costo, ma soprattutto, i prodotti di oggi sono molto complessi e alcuni difetti di fabbricazione potrebbero non essere rilevati affatto nei test funzionali. Ad esempio, per alcuni componenti che devono essere software preinstallati o di programmazione, c'è un problema del genere. (come memoria flash o ISP: dispositivi programmabili nel sistema). La programmazione di questi componenti deve essere pianificata durante la fase di sviluppo e il sistema di prova deve padroneggiare questa programmazione. Testare progetti di circuiti amichevoli costano alcuni soldi, tuttavia, testare progetti di circuiti difficili costa di più. La prova stessa ha un costo e il costo della prova aumenta con l'aumento della serie di test; Dai test online ai test funzionali e ai test di sistema, il costo dei test è in aumento. Saltare uno dei test costerebbe ancora di più. La regola generale è quella di aumentare il costo di ogni test di un fattore di 10. Con una progettazione del circuito di prova-friendly, i guasti possono essere rilevati precocemente in modo che il denaro speso per una progettazione del circuito di prova-friendly possa essere rapidamente compensato.

3. Come la documentazione influisce sulla testabilità

Solo sfruttando appieno i dati completi nello sviluppo dei componenti è possibile sviluppare un programma di test in grado di rilevare completamente i guasti. In molti casi è necessaria una stretta cooperazione tra sviluppo e sperimentazione. La documentazione ha un impatto indiscutibile sulla comprensione da parte degli ingegneri di test della funzionalità dei componenti e sulle strategie di test di sviluppo. Per aggirare i problemi creati dalla mancanza di documentazione e dalla scarsa comprensione delle funzionalità dei componenti, i produttori di sistemi di test possono affidarsi a strumenti software che generano automaticamente modelli di test su base casuale, o affidarsi a metodi non vettoriali, che contano solo come una soluzione opportuna. La documentazione completa prima del test include un elenco di parti, dati di progettazione del circuito (principalmente dati CAD) e dettagli sulla funzione dei componenti di servizio (come le schede tecniche). Con tutte le informazioni in mano, è possibile compilare vettori di test, definire schemi di guasto dei componenti o eseguire alcune pre-regolazioni. Sono importanti anche alcuni dati meccanici, come quelli necessari per controllare i componenti per una buona saldatura e allineamento. Per i componenti programmabili, come memoria flash, PLD, FPGA, ecc., se non sono programmati durante l'installazione, devono essere programmati sul sistema di prova e i loro dati di programmazione devono anche essere noti. I dati di programmazione per il dispositivo flash devono essere completi. Se il chip flash contiene dati 16Mbit, dovrebbe essere in grado di utilizzare 16Mbit, il che può prevenire malintesi ed evitare di affrontare conflitti. Ciò può verificarsi, ad esempio, se una memoria 4Mbit viene utilizzata per fornire solo 300Kbit di dati a un componente. Naturalmente, i dati dovrebbero essere preparati in un formato standard popolare, come Intel Hex o la struttura S-record Motorola. La maggior parte dei sistemi di test può interpretare questi formati purché possano programmare componenti flash o ISP. Gran parte delle informazioni precedentemente menzionate, molte delle quali sono necessarie anche per la fabbricazione di componenti. Naturalmente occorre distinguere chiaramente tra fabbricabilità e testabilità, poiché si tratta di concetti completamente diversi e quindi di premesse diverse.

4. Condizioni di contatto meccaniche per una buona testabilità

Anche i circuiti con un'ottima testabilità elettrica possono essere difficili da testare senza considerare le regole di base della meccanica. Molti fattori limitano la testabilità elettrica. Se i punti di prova non sono sufficienti o troppo piccoli, è difficile per l'adattatore del letto sonda raggiungere ogni nodo del circuito. Se l'errore di posizione del punto di prova e l'errore di dimensione sono troppo grandi, ci sarà un problema di scarsa ripetibilità del test. Quando si utilizza l'adattatore del letto sonda, si devono osservare una serie di raccomandazioni riguardanti le dimensioni e il posizionamento dei fori di chiusura e dei punti di prova.

5. Prerequisiti elettrici per la testabilità

I prerequisiti elettrici sono importanti per una buona testabilità quanto le condizioni di contatto meccaniche ed entrambi sono essenziali. Un circuito gate non può essere testato. Il motivo può essere che il terminale di ingresso iniziale non può essere contattato attraverso il punto di prova, o il terminale di ingresso iniziale è nel pacchetto e non può essere contattato dall'esterno. In linea di principio, entrambi i casi non sono buoni. rendere impossibile il test. Durante la progettazione del circuito, va notato che tutti i componenti da testare con il metodo di prova online dovrebbero avere qualche meccanismo per consentire ad ogni componente di essere isolato elettricamente. Questo meccanismo può essere ottenuto disabilitando l'ingresso, che controlla l'uscita dell'elemento in uno stato statico ad alto ohmico. Sebbene quasi tutti i sistemi di test siano in grado di riportare lo stato di un nodo a uno stato arbitrario, il nodo coinvolto deve ancora essere dotato di un input disabilitato, portando prima il nodo a uno stato ohmico elevato, e poi il livello corrispondente viene aggiunto "delicatamente". Allo stesso modo, il generatore di beat viene sempre scollegato direttamente dal retro dell'oscillatore tramite un cavo di avviamento, un cancello o un ponte plug-in. L'ingresso di avvio non deve mai essere collegato direttamente al circuito ma deve essere collegato al circuito attraverso una resistenza da 100 ohm. Ogni componente dovrebbe avere i propri perni di avvio, ripristino o controllo. Bisogna evitare che gli ingressi di avvio di molti componenti condividano una resistenza collegata al circuito. Questa regola si applica anche ai componenti ASIC, che dovrebbero avere anche un perno di piombo attraverso il quale l'uscita può essere portata ad uno stato ohmico elevato. È anche molto utile per un tester avviare un reset se il componente può essere ripristinato quando la tensione di funzionamento è accesa. In questo caso, il componente può essere semplicemente posizionato in uno stato specificato prima del test. I cavi componenti inutilizzati dovrebbero anche essere accessibili, in quanto pantaloncini non scoperti in questi luoghi possono anche causare guasti ai componenti. Inoltre, i cancelli inutilizzati vengono spesso utilizzati in seguito per migliorare la progettazione e possono essere riavvolti nel circuito. Quindi è anche importante che siano testati fin dall'inizio per garantire che i loro manufatti siano affidabili.

6. Informazioni sulla memoria flash e altri componenti programmabili

I tempi di programmazione della memoria flash possono talvolta essere lunghi (fino a 1 minuto per grandi memorie o banche di memoria). Pertanto, la retroguida di altri componenti non è consentita in questo momento, altrimenti, la memoria flash potrebbe essere danneggiata. Per evitare ciò, tutti i componenti collegati alle linee di controllo del bus degli indirizzi devono essere posti in uno stato ohmico elevato. Allo stesso modo, il bus dati deve essere in grado di essere isolato per garantire che la memoria flash sia scaricata e disponibile per ulteriori programmi. Ci sono alcuni requisiti per componenti programmabili (ISP), prodotti di aziende come Altera, Xilinx e Lattuce, così come altri requisiti speciali. Oltre ai prerequisiti meccanici ed elettrici per la testabilità, è garantita anche la possibilità di programmazione e convalida dei dati. Per i componenti Altera e Xilinx, viene utilizzato un formato vettoriale seriale (Serial VectorFormat SVF), che è recentemente diventato uno standard del settore. Molti sistemi di test possono programmare tali componenti e dati di input utente in formato vettoriale seriale (SVF) per testare i generatori di segnale. Programmare questi elementi da Boundary-Scan-Kette JTAG anche il formato dei dati seriali. Nella compilazione dei dati di programmazione, è importante tenere conto dell'intera catena di componenti nel circuito e non ripristinare i dati solo ai componenti da programmare. Quando programmato, il generatore automatico di segnale di prova considera l'intera catena dei componenti e collega altri componenti nel modello di bypass. Invece, Lattice richiede dati in formato JEDEC ed è programmato in parallelo tramite i soliti ingressi e uscite. Dopo la programmazione, i dati vengono utilizzati anche per verificare la funzionalità dei componenti. I dati forniti dal reparto sviluppo devono essere il più semplice possibile da utilizzare direttamente dal sistema di prova, o mediante una semplice trasformazione.

7. A cosa dovrebbe essere prestata attenzione per boundary-scan (JTAG)

I componenti basati su una maglia fine di componenti complessi forniscono agli ingegneri di prova pochi punti di prova accessibili. È ancora possibile migliorare la testabilità anche a questo punto. Per questo possono essere utilizzate tecniche di autotest integrate e boundary-scan per abbreviare i tempi di completamento del test e migliorare i risultati del test. Per ingegneri di sviluppo e ingegneri di prova, una strategia di test basata su tecniche di boundary-scan e self-test integrate aggiungerà sicuramente alla spesa. Development engineers must use boundary-scan components (IEEE-1149.1-standard) in the circuit, and try to make the corresponding specific test leads accessible (such as test data input-TDI, dati di prova output-TDO, Frequenza di clock di prova - TCK, Selezione e modalità di prova - TMS e ggf. test reset). The test engineer develops a boundary scan model (BSDL - Boundary Scan Description Language) for the component. A questo punto, deve sapere quali funzioni e istruzioni boundary-scan supportano il componente. Il test Boundary-Scan può diagnosticare i pantaloncini e si apre fino al livello di piombo. Inoltre, se l'ingegnere di sviluppo ha specificato, Il test automatico del componente può essere attivato dal comando boundary scan "RunBIST". Soprattutto quando ci sono molti ASIC e altri componenti complessi nel circuito, non esiste un modello di prova abituale per questi componenti. Utilizzando componenti boundary-scan, il costo della formulazione dei modelli di prova può essere notevolmente ridotto. Il grado di riduzione dei tempi e dei costi è diverso per ogni elemento. Per un circuito con IC, se è richiesta la scoperta del 100%, circa 400,Sono necessari 000 vettori di prova. Utilizzando una scansione al contorno, il numero di vettori di prova può essere ridotto a centinaia allo stesso tasso di rilevamento dei guasti. Pertanto, il metodo boundary scan è particolarmente vantaggioso quando non esiste un modello di prova, o quando i nodi che toccano il circuito sono limitati. L'utilizzo o meno delle scansioni al contorno dipende dall'aumento dei costi di sviluppo e produzione. Boundary-scan deve essere pesato rispetto al tempo necessario per trovare i difetti, tempo di prova, time to market, costo dell'adattatore, e risparmiare il più possibile. In molti casi, miscelare metodi tradizionali di test in linea con metodi boundary-scan è la soluzione su Scheda PCB.