Kako načrtovanje DFT izboljša učinkovitost testiranja PCBA in odpravljanja napak

PCBA je mogoče pravilno sestaviti, vendar ga je še vedno težko preizkusiti.

Tu je pomembno načrtovanje DFT.

Design for Testability ali DFT ne pomeni samo dodajanja več testnih točk postavitvi PCB. V resničnem projektu PCBA se načrtovanje DFT odloči, ali je mogoče sestavljeno ploščo napajati, programirati, preizkusiti, izmeriti, odpraviti napake, predelati, ponovno preizkusiti in izdati v praktičnih proizvodnih pogojih.

Preizkus uspešno/neuspešno pove ekipi, ali tabla deluje.

Dober načrt DFT pomaga ekipi razumeti, kje iskati, ko ni.

Ta razlika je pomembna med pripravo-prototipa, prvim pregledom izdelave, pripravo pilotne izdelave in ponovno proizvodnjo EMS. Inženir oblikovanja bo morda lahko odpravil napako na eni plošči z laboratorijskimi instrumenti, premostitvenimi žicami in poglobljenim poznavanjem izdelka. Ekipa za testiranje EMS potrebuje ponovljivo pot, ki deluje na več ploščah, z dokumentiranimi koraki in jasnim obravnavanjem napak.

Načrtovanje DFT izboljša učinkovitost testiranja PCBA in odpravljanja napak, tako da olajša opazovanje verjetne poti napake, preden plošča doseže preskusno napravo.

DFT ni testni korak. To je oblikovalska odločitev.

Testiranje se izvede po montaži.

Načrtovanje DFT se izvede, preden je plošča izdelana.

To razliko je enostavno spregledati. Mnoge ekipe obravnavajo testiranje kot nekaj, kar lahko tovarna "ugotovi" po objavi datotek PCB. Včasih to deluje pri preprostih ploščah. Toda pri ploščah, ki temeljijo-na vdelani programski opremi, industrijskih nadzornih ploščah, gostih postavitvah SMT, paketih BGA, komunikacijskih vmesnikih, relejih, senzorjih ali izdelkih,-integriranih v ohišje, se lahko pozno načrtovanje testiranja spremeni v pozno odpravljanje napak.

Plošča se lahko vklopi, vendar pot do napake morda ni jasna.

Preizkus lahko reče "neuspešno", vendar morda ne pove, ali je težava sestava, vdelana programska oprema, poškodba komponente, kontakt vpenjal, ožičenje konektorja, stanje obremenitve ali konstrukcijsko obnašanje.

Načrtovanje preizkušljivosti premakne to razmišljanje prej. Sprašuje se:

• Katere funkcije je treba preveriti?
• Kateri signali morajo biti dostopni?
• Katera napajalna vodila potrebujejo meritve ali izolacijo?
• Kateri vmesniki potrebujejo programski ali komunikacijski dostop?
• Katere okvare je treba hitro izolirati?
• Katere preskusne korake mora preizkuševalna ekipa EMS ponoviti?
• Katere informacije o odpravljanju napak je treba zabeležiti po napaki?

Plošča, zasnovana samo za delovanje, lahko deluje na inženirski mizi.

Ploščo, zasnovano za testiranje, je mogoče preveriti, diagnosticirati, popraviti in ponovno preizkusiti z manj ugibanja.

Začnite s tem, kaj mora preizkus dokazati

Številne razprave o DFT se začnejo s testnimi točkami.

To običajno ni najboljše izhodišče.

Boljše prvo vprašanje je: kaj mora ta PCBA dokazati, preden se lahko izda?

Za nekatere projekte je lahko odgovor preprost: pravilna postavitev komponent, brez očitnih kratkih stikov, stabilen vklop-napajanja in osnovni električni pregledi. Za druge bo plošča morda potrebovala nalaganje vdelane programske opreme, odziv senzorja, preverjanje komunikacije, preklop releja, merjenje toka, analogno umerjanje ali-interakcijo na sistemski ravni z drugim modulom.

Te situacije ne potrebujejo istega preskusnega načrta.

To prepreči eno najpogostejših težav s sposobnostjo testiranja: plošča ima testne točke, ne pa tudi pravega testnega dostopa.

Blazinica, ki je primerna za postavitev, morda ne bo pomagala preizkuševalni ekipi pri izolaciji napake. Priključek, ki deluje med inženirsko pripravo-je lahko blokiran po sestavljanju, prevleki ali integraciji ohišja. Vmesnik vdelane programske opreme, ki deluje za enega inženirja, morda ni praktičen za ponovno testiranje proizvodnje.

Dobro načrtovanje DFT se začne s pogojem za sprostitev, nato pa nadaljuje z dostopom, metodo vpenjanja, vnosom vdelane programske opreme, merilnimi točkami in pravili za ponovno testiranje.

Presegnite uspešnost/neuspeh testiranja

Rezultat uspešno/neuspešno je koristen, vendar ni enak diagnozi.

Zaznavanje odgovorov: ali je tabla opravila?

Odgovori na diagnozo: kam naj ekipa pogleda naprej?

Ta razlika postane pomembna, ko PCBA ne opravi preverjanja FCT, ICT, leteče sonde, programiranja ali-vklopa. Če test poroča le o splošni napaki plošče, bo ekipa morda še vedno potrebovala dolgo zanko ročnega odpravljanja napak, da najde pravo težavo.

Močnejši pristop DFT daje testnemu procesu večjo vidljivost.

Na primer, če komunikacijska vrata odpovejo, pot za odpravljanje napak morda potrebuje dostop do:

• napajalne in ozemljitvene reference za vmesniško vezje;
• signale za ponastavitev, omogočanje ali zagon;
• izhod ure ali oscilatorja;
• potrditev pinout priključka;
• različica vdelane programske opreme ali stanje programiranja;
• potrditev stika z napeljavo;
• znano-dobro stanje kabla, bremena ali zunanjega modula;
• vmesne signalne točke med funkcionalnimi bloki.

To ne pomeni, da vsaka plošča potrebuje težko diagnostično arhitekturo.

Preproste plošče ne bi smeli-preveč načrtovati za testiranje. Če pa izdelek vsebuje vdelano programsko opremo, komponente z visoko-gostoto, terensko ožičenje, industrijske V/I, preklapljanje napajanja, senzorje ali-specifične vmesnike za stranke, bi moralo načrtovanje DFT razmišljati dlje od enega samega rezultata uspešnosti/neuspeha.

Rezultat testa, ki pravi "neuspeh" brez poti za odpravljanje napak, lahko eno slabo ploščo spremeni v dolgo preiskavo.

Testni dostop se začne v postavitvi, ne na testni postaji

Testni oddelek nima dostopa do signala, ki ga postavitev nikoli ni omogočila.

To se sliši očitno, vendar je to ena izmed stvari, ki jih je najlažje zamuditi, ko je oblikovalska ekipa pod pritiskom urnika.

Testni dostop je odvisen od odločitev o postavitvi:

• ali imajo kritična omrežja praktičen dostop sonde;
• ali so preskusne točke dosegljive s sondami vpenjal;
• ali visoke komponente blokirajo pot sonde;
• ali so preskusne točke preblizu teles komponent ali robov plošče;
• ali fiduciali in luknje za orodje podpirajo ponovljivo poravnavo vpenjala;
• ali programske glave ostanejo dostopne po sestavljanju;
• ali je mogoče ploščo testirati pred ali po nanosu ali integraciji ohišja.

Testna točka, postavljena na napačno lokacijo, je lahko skoraj tako nekoristna kot nobena testna točka.

Za plošče z-visoko gostoto odgovor ni vedno "dodaj testno točko vsaki mreži." Pomembni so prostor na plošči, celovitost signala, stroški, obseg proizvodnje in preskusna metoda. V nekaterih primerih si kritična omrežja, napajalna vodila, linije za ponastavitev, ure, programski signali in vmesniki z visokim-tveganjem zaslužijo prednost. V drugih primerih lahko mejno skeniranje, leteča sonda ali funkcionalni test učinkoviteje pokrivajo dele testne potrebe.

Pri načrtovanju DFT ne gre za dodajanje funkcij na slepo.

Gre za to, da se preskusni ekipi omogoči dostop do signalov, ki so pomembni.

Mejno skeniranje lahko zmanjša težavo s črno skrinjico

Mejno skeniranje, ki je pogosto povezano z IEEE 1149.1 in JTAG, je lahko koristno, kadar je fizični dostop sonde omejen.

To je še posebej pomembno za plošče z BGA, mikro-veznimi vezji, procesorji, FPGA, pomnilniškimi napravami ali gostimi digitalnimi povezavami. V teh oblikah veliko pomembnih zatičev po sestavljanju ni fizično dostopnih. Brez poti skeniranja ali druge diagnostične metode se lahko plošča ob odpovedi obnaša kot črna skrinjica.

Mejno skeniranje lahko pomaga pri preverjanju medsebojnih povezav med združljivimi napravami, podpira poteke dela pri programiranju ali konfiguraciji in zagotavlja diagnostično vidnost, kjer je fizično testiranje težko.

Pomaga pa le, če je načrtovano.

Uporabno načrtovanje mejnega skeniranja lahko vključuje:

• usmerjanje optičnih signalov na dostopen konektor ali preskusni vmesnik;
• potrditev, katere naprave podpirajo mejno skeniranje;
• pravilno definiranje verige skeniranja;
• zagotavljanje datotek BSDL po potrebi;
• potrditev, ali se mejno skeniranje uporablja za proizvodni preizkus, inženirsko odpravljanje napak ali oboje;
• zagotoviti, da testni vmesnik ni blokiran zaradi mehanske zasnove ali omejitev ohišja.

Mejno skeniranje ne nadomesti vseh fizičnih preizkusnih dostopov in ne preveri vseh analognih, napajalnih ali konektorskih pogojev. Najbolj uporabno je, ko je veriga skeniranja načrtovana, dokumentirana in podprta z izbranimi napravami.

Za preprosto ploščo z omejeno digitalno zapletenostjo lahko skeniranje robov doda malo vrednosti. Za gosto nadzorno ploščo ali sklop, ki-temelji na procesorju, je to lahko razlika med uporabno izolacijo napak in splošno funkcionalno napako.

Particioniranje moči in signala lahko skrajša zanke za odpravljanje napak

Nekatere okvare je težko odpraviti, ker vezje ni bilo zasnovano za izolacijo.

Kratki stik na skupnem napajalnem vodilu lahko vpliva na številne dele plošče. Okvarjen komunikacijski vmesnik je morda težko ločiti od vdelane programske opreme, ožičenja konektorja, poškodbe oddajnika ali kontakta vpenjalne naprave. Analogna signalna veriga lahko odpove na izhodu, medtem ko je resnična težava nekaj stopenj prej.

Načrtovanje DFT lahko zmanjša to negotovost.

Uporabne izbire oblikovanja lahko vključujejo:

• dostopna merilna mesta na pomembnih električnih tirih;
• praktične zemeljske reference v bližini izmerjenih signalov;
• možnosti izolacije, kot so 0-ohmske povezave, mostički ali odstranljive povezave, kjer je primerno;
• vmesne testne točke v signalnih verigah;
• omogočiti ali ponastaviti nadzor za funkcionalne bloke;
• znane-dobre možnosti nalaganja ali povratne zanke za izbrane vmesnike;
• jasno ločevanje med napako pri programiranju, napako napeljave in napako plošče.

To niso vedno drage spremembe dizajna. Pogosto gre za majhne odločitve, sprejete dovolj zgodaj.

Ključno je razmišljati o tem, kaj bo tehnik videl, ko bo plošča odpovedala.

Če je vse, kar lahko testni sistem sporoči, "plošča neuspešna", se pot odpravljanja napak začne z negotovostjo. Če načrtovanje DFT omogoča dostop do funkcionalnih blokov, domen moči in kritičnih vmesnikov, ima ekipa boljše možnosti, da napako spremeni v določeno dejanje.

Vdelana programska oprema in programiranje spadata v načrtovanje DFT

Za mnoge sodobne PCBA testiranje ni samo električno.

Odvisen je tudi-od programske opreme.

Plošča bo morda potrebovala vdelano programsko opremo, preden bo lahko funkcionalno testirana. Morda zahteva zagonski nalagalnik, preskusno sliko, produkcijsko sliko, konfiguracijsko datoteko, serijsko številko, naslov MAC, podatke o umerjanju ali komunikacijski skript. Če ti vhodi niso nadzorovani, lahko pravilno sestavljena plošča še vedno ne uspe na preizkusu iz napačnega razloga.

Načrtovanje DFT bi moralo pojasniti:

• kdo zagotavlja vdelano programsko opremo;
• katera različica vdelane programske opreme se uporablja za proizvodni test;
• ali je plošča programirana pred ali po pregledu;
• kateri vmesnik se uporablja za programiranje;
• ali konektor za programiranje ostane dostopen;
• ali je potrebna kontrolna vsota, datoteka dnevnika ali zapis različice;
• kaj se zgodi, če programiranje ne uspe;
• ali je treba ploščo po predelavi ponovno programirati.

To je ena najpogostejših vrzeli med inženirskim in proizvodnim testom.

Oblikovalska skupina morda ve, kako naložiti vdelano programsko opremo iz laboratorijskega računalnika. Ekipa za testiranje EMS potrebuje metodo, ki jo je mogoče dokumentirati, slediti, preverjati in ponavljati.

Če vdelana programska oprema ni del načrtovanja DFT, se lahko funkcionalno testiranje spremeni v sejo za odpravljanje težav pri programiranju, še preden se pravi preizkus sploh začne.

Pripravljenost napeljave je odvisna od odločitev DFT

Testna naprava ni samo mehansko držalo.

Je fizični rezultat prejšnjih odločitev o testiranju.

Pripravljenost napeljave je odvisna od:

• kjer se sonde lahko dotaknejo plošče;
• ali so blazinice dovolj velike in ustrezno razporejene za predvideno metodo;
• ali višina komponente ovira dostop;
• ali podpora deske preprečuje upogibanje med stikom;
• ali priključki potrebujejo parne kable;
• ali je plošča testirana z ene ali obeh strani;
• ali se preskus izvede pred ali po integraciji premaza ali ohišja;
• ali operater potrebuje interakcijo s črtno kodo, nalepko ali serijsko številko;
• ali je treba okvarjene enote ločiti in ponovno preizkusiti.

Če se te odločitve odložijo za pozno, se lahko sklop premakne naprej, medtem ko testiranje postane ozko grlo.

Ekipa EMS ne potrebuje celotne proizvodne opreme za vsako zgodnjo inženirsko gradnjo. Vendar pa mora poznati pričakovano pot: ročni preizkus, leteča sonda, IKT, mejno skeniranje, FCT, začasna nastavitev, nastavitev, ki jo-zagotovi stranka, ali nastavitev,-ki jo namerava proizvesti.

To so različne gradbene predpostavke.

Težava z napeljavo je pogosto videti kot okvara plošče, dokler ekipa ne dokaže, da so stik, kabel ali nastavitev stabilni.

Projekt je lahko pripravljenPCB sklopin še vedno niso pripravljeni na ponovljivo testiranje.

Načrtovanje DFT bi moralo definirati zanko predelave in ponovnega testiranja

Testiranje se ne konča, ko plošča odpove.

Naslednje vprašanje je, kaj se zgodi po neuspehu.

Brez definirane poti ponovnega testiranja lahko odločitve o predelavi postanejo nedosledne. En tehnik lahko zamenja sumljivo komponento in ponovi le neuspel korak. Drugi lahko ponovno izvede celoten funkcionalni test. Tretjina lahko preide tablo po hitrem-preverjanju vklopa, ker je prvotni simptom izginil.

To ustvarja tveganje.

Praktični načrt DFT mora opredeliti:

• katere okvare zahtevajo inženirski pregled;
• kakšna predelava je dovoljena;
• kaj je treba pregledati po predelavi;
• ali je treba ponoviti celotno preskusno zaporedje;
• ali je usmerjeni ponovni test sprejemljiv;
• katere podatke o napakah je treba zabeležiti;
• kako se ponavljajoče napake stopnjujejo.

To ni papirologija sama po sebi.

Predelanega PCBA ne bi smeli izdati, ker se "zdaj zdi v redu." Treba ga je izdati, ker dogovorjena pot ponovnega testiranja potrjuje, da je težava zaključena.

Tu načrtovanje DFT podpira učinkovitost proizvodnje in nadzor kakovosti.

Kaj mora vsebovati paket PCBA,-pripravljen za DFT

Načrtovanje DFT postane uporabno, ko je vidno v inženirskem paketu.

To ni obvezen niz dokumentov za vsako gradnjo. To je način, kako prikazati, katere informacije so morda potrebne, ko obseg testiranja presega preprost vizualni pregled ali preverjanje-vklopa.

Za kupce proizvajalcev originalne opreme lahko praktični paket-pripravljen za DFT vključuje:

Preprosta plošča morda potrebuje le lažjo preskusno pot. Industrijska nadzorna plošča-na osnovi vdelane programske opreme bo morda potrebovala popolnejši paket DFT. Pilotna izdelava bo morda potrebovala več ponovljivih zapisov kot prvi inženirski vzorec.

Pomembna točka ni obseg dokumenta.

Pomembna točka je, ali ima ekipa EMS dovolj informacij za testiranje plošče, ne da bi testno metodo gradila na podlagi ugibanj.

Uporabite rezultate preizkusa za izboljšanje naslednje revizije

DFT ni-enkratni kontrolni seznam.

Prva izdelava ekipo pogosto nauči nekaj, kar med pregledom postavitve ni bilo očitno.

Po testiranju in odpravljanju napak PCBA mora ekipa OEM in EMS vprašati:

• Katere napake je bilo težko izolirati?
• Kateri testni koraki so trajali dlje od pričakovanega?
• Katerih funkcij ni bilo mogoče zanesljivo preizkusiti?
• Katere sondne točke so bile težko dostopne?
• Kateri kontakti napeljave so povzročili lažne okvare?
• Kateri koraki vdelane programske opreme ali programiranja so povzročili zmedo?
• Katere predelane plošče so zahtevale več ponovnega testiranja od pričakovanega?
• Katere rezultate testov je treba naslednjič zabeležiti drugače?

Ta povratna informacija ne sme ostati le na testnem območju.

Podajati mora naslednjo revizijo tiskanega vezja, naslednji preskusni postopek, naslednjo zasnovo vpenjal in naslednji paket NPI.

Dober postopek DFT spremeni prvo zgradbo v učno zanko.

Kako se to poveže s podporo za sestavljanje PCB in testiranje

Za kupce proizvajalcev originalne opreme je načrtovanje DFT najbolj uporabno, ko povezuje zasnovo plošče, obseg sestavljanja, potrebe po programiranju, preizkusni dostop in pričakovanja izdaje pred začetkom proizvodnje.

STHL podpira projekte OEM s pripravo montaže, načrtovanjem testiranja inTestiranje in pregled, vključno z razpravami o AOI, IKT, FCT, rentgenskem-inšpekcijskem pregledu, vhodih za programiranje vdelane programske opreme, pripravljenosti napeljave, pričakovanjih predelave in ponovnega testiranja ter potrebah po sledljivosti.

Cilj ni dodajanje nepotrebnega testiranja.

Cilj je narediti obseg testiranja dovolj praktičen za funkcijo plošče, stopnjo proizvodnje in stopnjo tveganja.

Pripravljate zgradbo PCBA, ki potrebuje jasnejši preskusni dostop ali funkcionalno načrtovanje testiranja? Predložite svoj projekt prekZahtevajte ponudboali e-poštoinfo@pcba-china.com.

Zaključek

Načrtovanje DFT izboljša učinkovitost testiranja PCBA in odpravljanja napak, ker premakne testno razmišljanje navzgor, preden plošča doseže linijo.

Ekipi OEM in EMS pomaga določiti, kaj je treba testirati, kje je potreben dostop, kako se bo naložila vdelana programska oprema, katera vpenjalna naprava ali nastavitev kabla je potrebna, kateri rezultat šteje za uspešno ali neuspešno in kako je treba na neuspešnih ploščah odpraviti napake, predelati in ponovno preizkusiti.

Plošče, ki jo je enostavno sestaviti, ni vedno lahko preizkusiti.

Plošča, ki jo je enostavno preizkusiti, je običajno tista, pri kateri so bili pred montažo upoštevani preskusni dostop, programiranje, pripravljenost napeljave in vidnost odpravljanja napak.

Za kupce proizvajalcev originalne opreme je praktična lekcija preprosta: najboljši čas za vprašanje, kako bo plošča testirana, je preden sta postavitev in gradbeni paket zaklenjena.