Тестирование печатных плат методом "кровать гвоздей"

Введение

Электронная испытательная установка, используемая для внутрисхемного тестирования.

Тестировщик на основе контактных игл – это традиционная электронная испытательная установка, используемая для внутрисхемного тестирования. Он содержит множество контактов, вставленных в отверстия в листе ламината из стеклоткани, пропитанного эпоксидно-фенольной смолой (G 10), которые выровнены с помощью направляющих штифтов для обеспечения контакта с тестовыми точками на печатной плате и соединены с измерительным блоком проводами. Названный по аналогии с реальным «ложем из гвоздей», этот прибор содержит множество небольших пружинных контактов (pogo pins); каждый контакт обеспечивает соединение с одним узлом в схеме тестируемого устройства (DUT). При прижатии DUT к контактному полю, надежный одновременный контакт с сотнями или даже тысячами отдельных тестовых точек в схеме DUT может быть установлен быстро. Усилие прижима может обеспечиваться вручную или с помощью вакуума или механического пресса, притягивающего DUT к контактам. Устройства, протестированные на контактном поле, могут демонстрировать следы этого процесса: небольшие углубления (от острых наконечников pogo pins) часто видны на многих паяных соединениях печатной платы. Для фиксации печатной платы в приспособлении требуется механическая сборка. Приспособления могут фиксировать печатную плату с помощью вакуума или прижима сверху. Вакуумные приспособления обеспечивают более качественное считывание сигнала по сравнению с приспособлениями с прижимом. С другой стороны, вакуумные приспособления дороги из-за высокой сложности их изготовления. Кроме того, вакуумные приспособления нельзя использовать в системах с контактными иглами, применяемых на автоматизированных производственных линиях, где плата автоматически загружается в тестер с помощью манипулятора. Контактное поле или приспособление, как его обычно называют, используется совместно с внутрисхемным тестером. Приспособления с шагом решетки 0,8 мм для небольших контактов и диаметром тестовой точки 0,6 мм теоретически возможны без использования специальных конструкций. Однако в массовом производстве обычно используются диаметры тестовых точек 1,0 мм и более, чтобы минимизировать отказы контактов и снизить затраты на доработку. Эта технология тестирования печатных плат постепенно вытесняется методами граничного сканирования (силиконовые контактные иглы), автоматизированным оптическим контролем и встроенным самотестированием из-за уменьшения размеров продукции и недостатка места на печатных платах для тестовых площадок. Тем не менее, внутрисхемное тестирование с использованием контактного поля широко применяется в массовом производстве для выявления дефектов перед проведением финального тестирования и предотвращения выпуска брака.

A bed of nails tester is a traditional electronic test fixture used for in circuit testing. It has numerous pins inserted into holes in an epoxy phenolic glass cloth laminated sheet (G 10) which are aligned using tooling pins to make contact with test points on a printed circuit board and are also connected to a measuring unit by wires. Named by analogy with a real world bed of nails, these devices contain an array of small, spring loaded pogo pins; each pogo pin makes contact with one node in the circuitry of the DUT (device under test). By pressing the DUT down against the bed of nails, reliable contact can be quickly and simultaneously made with hundreds or even thousands of individual test points within the circuitry of the DUT. The hold down force may be provided manually or by means of a vacuum or a mechanical presser, thus pulling the DUT downwards onto the nails. Devices that have been tested on a bed of nails tester may show evidence of this after the process: small dimples (from the sharp tips of the Pogo pins) can often be seen on many of the soldered connections of the PCB. Bed of nails fixtures require a mechanical assembly to hold the PCB in place. Fixtures can hold the PCB with either a vacuum or pressing down from the top of the PCB. Vacuum fixtures give better signal reading versus the press down type. On the other hand, vacuum fixtures are expensive because of their high manufacturing complexity. Moreover, vacuum fixtures cannot be used on bed of nails systems that are used in automated production lines, where the board is automatically loaded to the tester by a handling mechanism. The bed of nails or fixture, as generally termed, is used together with an in circuit tester. Fixtures with a grid of 0.8 mm for small nails and test point diameter 0.6 mm are theoretically possible without using special constructions. But in mass production, test point diameters of 1.0 mm or higher are normally used to minimise contact failures, leading to lower remachining costs. This technique of testing PCBs is being slowly superseded by boundary scan techniques (silicon test nails), automated optical inspection, and built in self test, due to shrinking product sizes and lack of space on PCB's for test pads. Nevertheless, bed of nails ICT is used in mass production to detect failures before doing end of line test and producing scrap.

Неисправности ИКТ и механическое моделирование

Известно, что тестирование на "ногтевом ложе" может приводить к механическим повреждениям, таким как трещины в гибких выводах конденсаторов и образование кратеров на площадках. Обычно это происходит из-за чрезмерного изгиба платы, вызванного неправильным размещением опор или избыточным усилием при зондировании. Оптимизация расположения опор и усилий зондирования может быть сложной задачей без дополнительных затрат на проектирование и изготовление оснастки для ИКТ-тестирования. В настоящее время для контроля изгиба платы обычно используются тензометрические датчики или аналогичные методы. В последнее время некоторые специалисты стали использовать конечно-элементное моделирование для предварительного проектирования или корректировки оснастки ИКТ-тестирования, чтобы избежать этих видов механических отказов. Такой подход может быть включен в методологию проектирования для технологичности, обеспечивая быструю обратную связь при разработке оснастки ИКТ и снижая затраты.