Introduksjon
En prototype PCB-enhet kan bygges riktig og fortsatt være vanskelig å verifisere.
Det er der mange prosjekter taper tid. Styret slår seg på. Plasseringen ser fin ut. Loddeforbindelsene passerer visuell inspeksjon. Deretter begynner ingeniørteamet å teste og oppdager at nøkkelsignaler er begravd, testblokker er for små, programmeringsgrensesnittet er vanskelig å nå, eller den eneste måten å feilsøke brettet på er gjennom risikabel-sideundersøkelse.
Det er derfor testtilgang bør gjennomgås før prototype PCB-montering, ikke etter at platene kommer.
Testtilgangsgjennomgang sjekker om det sammensatte kortet kan inspiseres, sonderes, programmeres, funksjonstestes, feilsøkes og klargjøres for senere IKT- eller FCT-planlegging. Det er ikke bare et testproblem. Det sitter mellom PCB-design, prototypemontering og verifiseringsplanlegging.
En fungerende prototype er nyttig bare hvis teamet kan verifisere hva som skjer på tavlen. Dårlig testtilgang gjør prototypeverifisering til gjetting.
Hva testtilgang betyr i prototype PCB-montering
Testtilgang betyr praktisk evne til å nå, kontrollere og observere punktene som trengs for inspeksjon, måling, programmering, feilisolering og funksjonell validering.
I ekte PCBA-arbeid kan testtilgang inkludere:
- testputer for nøkkelnett
- tilgjengelige spenningsskinner og jordingspunkter
- programmering av overskrifter eller pads
- tilbakestilling, klokke, oppstarts-modus og kommunikasjonstilgang
- undersøke-vennlige steder for viktige signaler
- nok sondeklaring rundt testpunkter
- tilgang for benkfeilsøking, flygende sonde, IKT, FCT eller grenseskanning
- plass til armaturstifter, kabler, klemmer eller kontakter
- AOI-synlighet for loddeforbindelser og komponentorientering
- Røntgeninspeksjonsplanlegging for BGA, QFN eller skjulte loddeforbindelser der det er nødvendig
Et design kan se komplett ut i CAD, men likevel være vanskelig å teste etter montering.
Dette er spesielt vanlig når oppsettet er kompakt, brettet har SMT-komponenter med fin-pitch, begge sider er tett befolket, eller den mekaniske konvolutten allerede er tett. Kretsen kan være elektrisk forsvarlig, men hvis teamet ikke sikkert og gjentatte ganger kan nå de riktige signalene, bremses verifiseringen.
For prototype PCB-montering handler testtilgang ikke bare om fremtidig masseproduksjon. Det handler om å svare på tidlige tekniske spørsmål uten å skade tavlen, gjette på symptomer eller vente på en ny layoutrevisjon.
Hvorfor testtilgang bør vurderes før bygget
Den enkleste tiden å fikse testtilgang er før PCB-en er produsert og satt sammen.
Når brettene er bygget, blir alternativene begrenset. Teamet kan lodde midlertidige ledninger, skrape loddemaske, sondekomponentstifter eller lage en løsning. Noen ganger er det akseptabelt for en første ingeniørprøve. Men hvis hver viktig måling krever en løsning, gir ikke prototypen ren tilbakemelding.
En enkel regel hjelper her:
Hvis et signal er viktig nok til å feilsøke, programmere, verifisere eller bruke til aksepttesting, bør teamet spørre hvordan det vil få tilgang før prototypebyggingen starter.
Det betyr ikke at hvert nett trenger en dedikert testpute. Ekte brett har plassbegrensninger. Men viktige strømskinner, programmeringslinjer, kommunikasjonsbusser, tilbakestillingslinjer, kontrollsignaler og produktspesifikke-målepunkter bør vurderes bevisst.
Å vente til prototypeverifisering for å oppdage dårlig tilgang skaper vanligvis tre problemer.
For det første blir testprosessen langsommere og mindre repeterbar.
For det andre blir feil vanskeligere å isolere.
For det tredje kan teamet forveksle et test{0}}tilgangsproblem med et design-, monterings-, komponent- eller fastvareproblem.
Det er der en prototypekonstruksjon taper tid.
Hvor dårlig testtilgang vanligvis dukker opp
Problemer med testtilgang melder seg sjelden i Gerber-gjennomgangen. De dukker vanligvis opp senere, når det første sammensatte brettet er på benken og noen trenger å finne et signal raskt.
Strømskinner er vanskelige å måle
Prototypeverifisering starter ofte med strøm.
Hvis hovedinngangen, regulerte skinner, jordreferanse, aktiveringspinner eller strøm-følingsnoder er vanskelige å få tilgang til, kan selv en grunnleggende{1}}oppføring bli klønete. Ingeniøren vet kanskje hva han skal sjekke, men styret gir ikke et trygt sted å sjekke det.
Et kort som trenger gjentatt undersøkelse på små IC-pinner under oppdrag-er ikke test-vennlig. Det kan fortsatt fungere, men risikoen for å skli, kortslutte pinner eller skade deler øker.
Programmering og feilsøkingsgrensesnitt er ikke praktiske
En prototype kan trenge fastvarelasting, oppstartslastertilgang, kalibrering eller feilsøkingskommunikasjon.
Hvis programmeringsplatene er for små, dekket av deler i nærheten, plassert under et skjold eller blokkert av en fremtidig kabinettfunksjon, kan det hende at problemet ikke vises før brettet allerede er bygget.
Dette er et vanlig misforhold mellom layoutbeslutninger og ekte prototypehåndtering. Oppsettet sparer plass, men fastvareteamet mister tilgang.
Viktige signaler er begravd
Noen signaler blir først viktige når noe går galt.
Klokke, tilbakestilling, kommunikasjon, sensor, motorkontroll, LED-stasjon, batteriadministrasjon, RF-aktivering, relékontroll og-sikkerhetsrelaterte signaler trenger kanskje ikke konstant måling. Men hvis prototypen feiler, er dette ofte de første nettene ingeniører vil sjekke.
Hvis disse signalene ikke er tilgjengelige, reduseres feilisoleringen. Teamet kan bruke timer på å diskutere om problemet er fastvare, PCB-montering, komponentinnkjøp, lodding eller designlogikk.
Testputer finnes, men kan ikke brukes
En pute er ikke nyttig bare fordi den eksisterer.
Den kan være for nær en høy komponent. Det kan være under en kontakt. Den kan sitte på feil side for den tiltenkte armaturen. Det kan være for lite for pålitelig sondering. Det kan mangle omkringliggende klaring. Den kan plasseres der en sonde ikke kan lande uten å berøre et annet nett.
Dette er grunnen til at testtilgangsgjennomgang bør se på den sammensatte-tavletilstanden, ikke bare skjematisk.
Testtilgang er ikke den samme for hver testmetode
En grunn til at kjøpere overser testtilgang er at ordet "testing" høres ut som én aktivitet.
Det er det ikke.
Ulike verifiseringsmetoder trenger ulike typer tilgang.
Bench Debug Access
Bench debug er vanlig i tidlige prototyper. Ingeniører kan bruke et multimeter, oscilloskop, logikkanalysator, strømprobe eller programmeringsverktøy.
For dette stadiet bør testpunkter støtte sikre og repeterbare målinger. God tilgang trenger ikke å være perfekt, men det bør redusere risikofylt undersøkelse på fine-pitch pins når det er mulig.
For tidlig prototype-PCB-montering er dette ofte det mest umiddelbare testtilgangsbehovet-.
Tilgang til flygende sonde
Testing av flyvende sonde kan være nyttig for prototyper og PCB-montering med lavt-volum fordi det ikke krever en dedikert-seng med-spikerfeste. Men den trenger fortsatt tilgjengelige sondeplasseringer, nok avstand, brukbare CAD-data, tydelig nettinformasjon og avtalte testmål.
Hvis oppsettet etterlater for få tilgjengelige noder, kan flygende sondedekning være begrenset.
IKT-tilgang
IKT er tyngre avhengig av planlagt testtilgang. En seng-med-spikerfester krever sondekontaktpunkter, verktøyinnretting, bordstøtte og nok klaring for pålitelig kontakt.
Hvis tavlen er utformet uten IKT-tilgang i tankene, kan det være dyrt eller upraktisk å legge til IKT senere. Dette betyr ikke at alle prototyper trenger IKT. Men hvis produktet forventes å gå over i høyere-volumbygg eller mer kontrollert produksjon, bør IKT-tilgang diskuteres før det første oppsettet låses.
FCT-tilgang
FCT sjekker vanligvis atferd på system-nivå: oppstart-, kommunikasjon, fastvarerespons, knapper, skjermer, sensorer, motorer, releer, lysdioder eller andre produktspesifikke-funksjoner.
FCT krever kanskje ikke tilgang til alle nett, men det krever ofte stabile tilkoblingspunkter, programmeringstilgang, lastsimulering, koblingstilgang og inventarplanlegging.
En prototype som bare én designingeniør kan teste ved å bruke benk-sidetriks, er ikke klar for repeterbar FCT.
AOI og X-Ray Inspection Access
AOI trenger ikke elektrisk tilgang, men det trenger synlighet.
Loddeforbindelser, polaritetsmerker, ledninger med fine-stigninger og komponentorientering bør være synlig nok for inspeksjon der det er mulig. Hvis et kritisk område er skjult av mekaniske deler, høye komponenter eller dårlig layoutsynlighet, kan det hende at AOI ikke gir den tilliten kjøperen forventer.
X-Ray Inspection er annerledes igjen. Den brukes ofte til BGA, QFN og andre skjulte loddeforbindelser. Oppsettet gir ikke et sondepunkt for røntgenstråler, men pakkevalg, komponenttetthet, skjerming og inspeksjonsforventninger kan påvirke hvor nyttig røntgeninspeksjon vil være.
Dette er grunnen til at test- og inspeksjonstilgang bør vurderes sammen, ikke behandles som frakoblede emner.
Testtilgang bør inkludere styrekontroll
Fysisk tilgang er bare en del av historien.
Et brett må også være kontrollerbart under testen. Enkelt sagt trenger testteamet en måte å sette brettet i en kjent tilstand.
Det kan bety:
drive spesifikke skinner trygt
kontrollerende tilbakestilling
tilgang til oppstartsmodus-pinner
deaktivere eller kontrollere vakthundadferd
bekrefter tilgjengeligheten av klokken
isolerende deler av kretsen
sette kommunikasjonslinjer i en stabil tilstand
unngå ukontrollerte utganger under testen
Et testpunkt på en strømskinne hjelper, men det løser ikke alt hvis brettet ikke kan drives eller styres på en forutsigbar måte.
Dette betyr mest når prototypen inkluderer flere strømdomener, programmerbare enheter, sensorer, motorer, releer, trådløse moduler eller sikkerhetsrelaterte-kontroller. Uten kontrollerbarhet kan teamet ha tilgang til signaler, men fortsatt slite med å kjøre en stabil test.
Testtilgang bør være en del av DFM og DFT Review
DFM review spør om brettet kan produseres pålitelig.
DFT, eller Design for Testability, spør om brettet kan testes og verifiseres effektivt.
I ekte EMS-arbeid henger de to sammen. Et brett som er enkelt å montere, men vanskelig å teste, kan likevel forsinke prosjektet. Et tavle som består AOI-inspeksjon, men som ikke kan støtte funksjonell verifisering, kan fortsatt ikke svare på kjøperens tekniske spørsmål.
For prototype PCB-montering bør testtilgang gjennomgås ved siden av:
- komponentavstand
- fiducials og verktøyhull
- stensil og loddepasta hensyn
- pakkevalg
- plassering av kontakten
- tavlekontur og panelering
- polaritetsmarkeringer
- programmeringsmetode
- plassering av testpunkt
- inspeksjonsmetode
- fikstur eller sondetilgang
- testpunktetiketter og dokumentasjon
Det er her kjøpere noen ganger skaper sin egen forsinkelse. De godkjenner en kompakt layout fordi den ser ren ut, men ingen sjekker om testingeniøren kan nå de signalene som betyr noe.
Noen få godt-plasserte testputer kan spare mer tid enn en raskere monteringsplan.
Hva kjøpere bør sjekke før prototype PCB-montering
Før de frigir filer for prototype PCB-montering, bør kjøpere gjennomgå testtilgang med tanke på både konstruksjon og produksjon.
1. Identifiser signalene som må måles
Ikke alle nett trenger en testpute.
Start med signalene som betyr mest under oppdrag-og feilisolering:
- inngangseffekt
- bakkereferanser
- store spenningsskinner
- aktivere pinner
- tilbakestill linjer
- klokkesignaler
- programmeringslinjer
- kommunikasjonsgrensesnitt
- sensorutganger
- motor- eller viftestyringssignaler
- LED- eller displaykontrolllinjer
- batterilading og beskyttelsessignaler
- produkt-spesifikke kritiske noder
Spørsmålet er ikke "Kan hvert signal testes?"
Det bedre spørsmålet er: "Hvis denne funksjonen ikke fungerer, kan vi nå signalene som trengs for å forstå hvorfor?"
2. Bekreft programmering og fastvaretilgang
Fastvaretilgang blir ofte behandlet som åpenbar inntil de første brettene kommer.
Før montering, bekreft hvordan fastvaren skal lastes og verifiseres. Vil styret bruke en header, pogo-pinneputer, kantkontakt, USB-grensesnitt, UART, SWD, JTAG eller en annen metode? Er tilgangen fortsatt brukbar etter montering? Er den blokkert av høye komponenter, skjermer, kabler eller fremtidige kabinettfunksjoner?
Hvis fastvareinnlasting er nødvendig for hver prototype, bør ikke programmering avhenge av en skjør løsning.
3. Se gjennom sondeklaringen rundt testpunktene
Et testpunkt trenger nok plass rundt seg.
Sjekk nærliggende komponenthøyde, koblingsposisjon, skjerming, mekaniske begrensninger, loddemaske og avstand til tilstøtende nett. Hvis sonden bare kan berøre puten i en usikker vinkel, er tilgangen svak.
Dette er spesielt viktig for kompakt forbrukerelektronikk-PCBA, industrielle kontrollkort og tett blandet-teknologi-PCB-montering der plassen er begrenset.
4. Bestem hvilken testmetode prototypen skal støtte
En prototype trenger ikke alltid IKT.
Men teamet bør fortsatt bestemme den tiltenkte verifiseringsmetoden før montering. Vil brettet bli sjekket med manuell benktest, flyvende sonde, AOI, X-Ray Inspection, programmering pluss FCT, eller en enkel tilpasset armatur?
Ulike svar fører til ulike layoutbeslutninger.
Hvis kjøperen forventer fremtidig IKT- eller inventarbasert-FCT, er det bedre å reservere tilgang tidlig enn å redesigne senere.
5. Dokumenter testpunktkartet og forventede målinger
Selv når testpoeng finnes, må testteamet fortsatt vite hva hvert poeng betyr.
En nyttig testtilgangspakke kan inkludere testpunktnavn, nettnavn, plassering, side av kortet, forventet spenning eller signaltilstand, programmeringsmetode og eventuelle merknader om sekvens eller håndtering.
Dette trenger ikke å bli et tungt dokument for hver prototype. Men hvis testteamet må omvendt-konstruere testpunktene fra oppsettet under oppdrag-, går tiden allerede tapt.
6. Juster testtilgang med neste trinn
Prototype-testtilgang skal ikke bare tjene den første prøven.
Den bør også støtte det kjøperen forventer å lære før pilotbygging eller lav{0}}volumproduksjon. Hvis prototypen sannsynligvis vil gå over i en pilotkjøring, bør testtilgangsplanen- vurdere repeterbarhet, inventarplanlegging og datainnsamling.
Et testpunkt som hjelper en ingeniør med å feilsøke en prototype er nyttig.
En test-tilgangsplan som hjelper EMS-partneren med å bygge en repeterbar testprosess, er bedre.
Sjekkliste for gjennomgang av praktisk testtilgang
Dette er ikke en papirøvelse. Det er den korte anmeldelsen som hindrer den første feilsøkingsøkten fra å bli et gjettespill.
Før du sender inn filer for prototype PCB-montering, kan kjøpere stille disse spørsmålene:
- Er viktige strømskinner og bakkepunkter lett tilgjengelige?
- Kan firmware lastes uten manuell lodding eller risikabel sondering?
- Er tilbakestillings-, klokke-, oppstarts- og kommunikasjonslinjer tilgjengelige hvis feilsøking er nødvendig?
- Er testpunktene store nok og god nok avstand for den tiltenkte testmetoden?
- Er testputer blokkert av høye komponenter, koblinger, skjold, kjøleribber eller mekaniske funksjoner?
- Er viktige signaler tilgjengelig på riktig side av brettet for den tiltenkte armaturen?
- Har teamet bestemt seg for om manuell test, flygende sonde, IKT, FCT, AOI eller -røntgen er nødvendig?
- Er referanser og verktøyfunksjoner egnet for montering og eventuell prøvemontering?
- Er AOI-synlighet vurdert for viktige loddeskjøter og orienteringsmerker?
- Er BGA, QFN eller andre skjulte ledd identifisert for mulig røntgeninspeksjon?
- Er programmeringsmetoden klar og repeterbar?
- Er testpunktkartet dokumentert?
- Vil brettet fortsatt være testbart etter mindre layoutendringer eller kabinettbegrensninger?
- Er testkrav inkludert i byggepakken, ikke bare diskutert via e-post?
Denne sjekklisten gjør ikke alle prototyper til en produksjonsklar-testarmatur. Det forhindrer ganske enkelt unngåelige tilgangsproblemer fra å bli bekreftelsesforsinkelser.
Et grensetilfelle: Når ekstra testpunkter kanskje ikke er verdt det
Testtilgang er viktig, men den bør ikke legges blindt til.
Noen svært små, RF-sensitive, høy-hastighets, høy-tetthets- eller mekanisk begrensede brett kan ikke akseptere mange ekstra testplater uten avveininger. Ekstra pads kan påvirke ruting, impedans, lekkasje, skjerming, signalintegritet eller produktstørrelse.
I de tilfellene er svaret ikke å tvinge testpunkter overalt.
Den bedre tilnærmingen er å prioritere kritisk tilgang, bruke programmerings- eller diagnostisk fastvare der det er aktuelt, vurdere koblings-basert tilgang, stole på grenseskanning der det er egnet, eller planlegge røntgen- og funksjonell testdekning rundt designbegrensningene.
God testtilgang handler ikke om å legge til pads overalt. Det handler om å legge til rett tilgang på de riktige stedene.
Hva dette betyr for OEM-kjøpere
Testtilgang er lett å ignorere fordi det ikke alltid påvirker om PCB kan settes sammen.
Men det påvirker sterkt om prototypen kan verifiseres.
For OEM-kjøpere er risikoen ikke bare at et styre svikter. Den større risikoen er at styret gir uklare tilbakemeldinger. Når testtilgangen er dårlig, kan en prototype ta ingeniørtid uten å gi et rent svar.
Det betyr noe i dagens elektronikkutvikling, der mange team prøver å forkorte prototype-til-pilotsykluser mens de fortsatt arbeider med tette layouter, begrensede komponenter og mer kompleks funksjonell validering.
En raskere prototypebygging hjelper lite hvis verifikasjonsbanen er blokkert.
Før prototype PCB-montering, bør kjøpere gjennomgå testtilgang som en del avPCB design og layout, DFM, DFT og testing og inspeksjonsplanlegging. Å gjøre dette tidlig hjelper prototypen med å svare på spørsmålet den ble bygget for:
Fungerer designet, og kan teamet verifisere det med nok selvtillit til å gå videre?
Konklusjon
Testtilgang bør gjennomgås før prototype-PCB-montering fordi det direkte påvirker verifiseringshastighet, feilsøkingskvalitet, armaturets beredskap og kjøperens evne til å ta avgjørelser etter at brettene kommer.
En prototype er ikke bare et brett som skal bygges. Det er et brett som skal testes, måles, programmeres, inspiseres og læres av.
Når testtilgangen er svak, blir verifiseringen tregere og mindre pålitelig. Når testtilgang er planlagt tidlig, blir prototypen mer nyttig, EMS-partneren kan forberede den riktige inspeksjons- og testtilnærmingen, og prosjektet kan gå mot pilotbygging med færre overraskelser.
For OEM-kjøpere som forbereder en prototypebygging, kan STHL gjennomgå prosjektet fra et PCB-design og -layout,PCB montering, ogTesting og inspeksjonperspektiv før tilbud eller produksjonsplanlegging. Send inn filene dine gjennomBe om et tilbudeller kontakt oss påinfo@pcba-china.com.
