テストする予定の各ネットには、それぞれ専用の露出パッドを用意し、可能な限りボードの片側に配置して、高さのある部品や基板端から離しておきましょう。パッドのサイズとピッチはテスターのプローブによって決まり、ICTフィクスチャはフライングプローブよりもその両方に対して融通が利きません。どのネットに意図的にアクセスさせないかは、ガーバー出図後ではなくレイアウト中に決定しておきましょう。
各テスターはあなたのレイアウトから何を必要としているのか。
ICTフィクスチャは、測定する必要がある各ネットごとに、フィクスチャが接触する側に専用の露出パッドを設ける必要があり、さらにプローブプレートに実際に穴あけできる位置になければなりません。 フライングプローブははるかに寛容です。部品パッド、ビアランド、スルーホールリードのいずれにも、しかも両面から着地できるため、専用のテストポイントがまったくない基板でもテストが可能です。
その許容の代償は時間である。あらゆるネットは探索手であり、両側アクセスはプログラムを遅くするため、数量が増えるにつれてそれが問題になり始める。この判断におけるコストとボリュームの側面については、当社の…ICT とフライングプローブの比較そのため、この文章はレイアウトについてのままにしておくことにする。どのルートも開かれたままになるように、何を描くべきか。
ベアボードの電気検査は、より前の段階で個別に行われる工程です。フライングプローブまたはテストフィクスチャを用いて 10〜250 V で実施し、部品が実装されていない基板に対してオープンやショートを検査します。以下で述べる内容はすべて実装済み基板についてであり、テスターは部品を介して、あるいは部品の周囲からネットにアクセスする必要があります。
| アイテム | ICTフィクスチャ | フライングプローブ |
|---|---|---|
| 接点 | 専用の露出パッドは、理想的には片側に配置します | パッド、リードおよびビアリング（両面） |
| プローブ位置 | プローブプレートに穴を開ける際に固定する | CAD とネットリストデータからプログラムされた |
| リリース後のレイアウト変更 | プローブプレートの再加工または新しいプレート | プログラム更新 |
| パッドグリッド | 規則的で一貫した間隔は役に立ちます | 不要必須 |
| パッド付近の高い部分 | プローブプレートまたは圧力プレートをクリップで固定できます | プローブの接近を阻止できる |
| ボードごとの時間 | 治具が存在したらすぐに短くする | より長くなり、触れたネットの数に応じて増加します |
テストポイントはどれくらいの大きさにし、どれくらいの間隔を空けるべきですか？
プローブに合わせてサイズを決定してください。これは、パッドを描く前にテスターのプローブ仕様を入手することを意味します。治具が使用しなければならない最小のプローブが、パッドの最小サイズとピッチを決めます。フライングプローブヘッドはより少ないスペースで済みますが、独自のチップサイズと位置決め公差があります。1種類のパッドサイズで全てのテスターに対応することはできず、ここに数値を印刷しても、誰かのセットアップにとっては誤った値になってしまいます。レイアウトを確定する前に、必ず当社エンジニアリングチームとボード用のパッド径およびピッチを確認してください。
数値面以外にも、いくつかの習慣によって治具に関する頭痛の種を減らすことができます。何も載っていない丸形の、完全に露出した銅パッドを使いましょう。ソルダーレジストの食い込み、シルク、位置決めマーク（フィデューシャル）は載せないことです。可能なところでは、基板全体でパッドサイズを統一してください。サイズが混在するとプローブの種類も混在せざるを得ず、種類が増えるたびにコストがかさみ、さらに摩耗する部品が一つ増えることになります。ピッチは規則的に保ちましょう。タイトで不規則なパッドのグループは、治具に小型プローブやシビアなドリル加工を強いることになり、基板の制約で他に選択肢がない場合を除き、その手間に見合うことはほとんどありません。
ピッチの細かいリードやBGAボールをプロービングしないでください。代わりに、短いスタブやファンアウトビアを適切なパッドに引き回してください。ビアは、その銅が露出している場合にのみテストポイントとして機能し、テントビアは不適切なターゲットです。
テストポイントはどこに配置すべきですか？
まず下側からで、高さのあるものから離した位置に配置します。ICT（インサーキットテスト）の場合、片面アクセスであればプローブプレートは1枚で済みます。両面アクセスが必要な場合は両面治具となり、コストが高くなるうえ、故障箇所も増えます。フライングプローブは両面に対応できますが、その分テスト時間が長くなります。両面実装基板では、通常、部品点数が少なく背の低い部品が多い側にテストパッドを配置するよう依頼します。
背の高い部品ごとにキープアウトを設定し、その部品の高さに応じて拡大してください。これは、部品本体がプローブプレートやプローブのアプローチ角度と干渉するためです。コネクタ、電解コンデンサ、シールド缶、ヒートシンクが典型的な問題箇所です。必要な距離はテスターによって異なるため、フォーラム投稿の数値を流用するのではなく、必ず当社のエンジニアリングチームに確認してください。
パッドは基板の端から離して配置してください。その領域にはレール、クランプ、治具穴が使われ、パネルではタブや切り離しポイントもそこに配置されます。CADツール上では問題なく見えるパッドでも、実際にはクランプの下に入ってしまうことがあります。
ネット選定においては、まず電源レール、リセット、クロック、プログラミングおよびデバッグライン、そしてバウンダリスキャン用ピン（TCK、TMS、TDI、TDO）に専用パッドを割り当てます。グラウンドは、基板の一角だけでなく、ボード全体に複数のパッドを分散させて配置する必要があります。部品がバウンダリスキャンをサポートしている場合、多くの場合、BGA の下にあるネットを、すべてをパッドまで配線しなくてもカバーすることができます。
試作段階と本番環境では、どの程度のテストカバレッジが十分なのでしょうか。
試作段階では、誤っていると基板を致命的な状態にしてしまうネットのみをカバーし、残りは未検査として記録しておく。量産段階では、治具コストが正当化できる範囲までネットアクセスを増やし、残りは目視検査などでカバーする。
まず、どのカバレッジを指しているのかをはっきりさせてください。ネットアクセスカバレッジは、プローブが接触できるネットの割合を指します。欠陥カバレッジは、テストが検出できる可能性の高い製造不良の割合を指します。これらは独立して変動します。たとえば、ある基板はネットアクセスが高くても、プログラムがその値を一度も測定しなければ、誤った値のコンデンサをそのまま通してしまうことがあります。仕様書に「可能な限り高く」とだけ書いても、具体的に何をすべきか誰にも伝わりません。したがって、どのネットを対象とし、どの方法を用いるのかを明示してください。
プロトタイプ段階では、フライングプローブは部品パッドを利用できるため、電源、グラウンド、プログラミング、およびデバッグが必要だと想定されるもの専用のパッドがあれば通常は十分です。配線が厳しい場合には、あえて信号ネットへのアクセスを完全には確保せず、スキップした箇所のリストを残しておきましょう。
治具を量産投入する前に、そのリストをもう一度確認してください。プローブアクセスも他の検査もないネットは無防備であり、その状態については誰かが承認すべきです。電気的にアクセスできないネットは、部品実装状態と目視可能なはんだ接合部を光学的に検査する AOI や、パッケージ下に隠れた BGA 接合部をオフライン X 線検査で、部分的にカバーできます。どちらも導通や値の測定の代わりにはならないので、懸念している故障モードに合った方法を選択してください。AOI見えなくなったりずれてしまった部品を探すためのX線検査、目に見えないボールを確認するためのX線、そして実際に深刻な結果を招く可能性のあるネットの開口部を調べるためのプローブ。
ご注文の際に、どのようなテストデータを送付すべきですか？
テストプログラムを構成するファイル一式と、そのテストで何を立証したいのかを簡潔にまとめたメモを送ってください。
ガーバーおよびドリルファイル
メーカー品番付きBOM
セントロイド（ピックアンドプレース）ファイル
最終レイアウトからエクスポートされたネットリスト（使用中のCADツールが対応している場合は IPC-D-356 形式）
ネット名、X/Y 座標および面を含むテストポイント一覧
BOMに記載されている値よりも厳しい場合に、測定してほしい各受動部品の値と許容差
ファームウェアイメージ、電源投入シーケンス、電圧、および通電または動作が行われる段階での想定される測定値
テストされずに残ったネットの一覧と、代わりに使用する予定のチェック
最後のレイアウト変更後にネットリストをエクスポートしてください。古いネットリストを使うと、良品基板を不合格にしたり不良基板を合格にしたりするプログラムになってしまい、その問題は通常、最初の製造時になって初めて発覚します。
当社は回路図設計は行っていないため、テストの意図は御社側に留まります。 DFMレビュー用にファイルを提出する際には、想定しているテスターを明記してください。そうしていただくことで、レイアウトを確認する担当者がその点を踏まえて読むことができます。
DFT チェックリスト
テストを行う予定のすべてのネットには、専用の露出パッドがあるか、そうでない理由が文書化されていること
パッドにはソルダーマスク、シルクスクリーン、およびフィデューシャルがありません
テスターのプローブに対してパッド径およびピッチを確認済み（当社のエンジニアリングチームにて確認）
可能な限り片側にテストパッドを配置する
背の高い部分のキープアウトは、周囲で最も背の高い部品に対して確認されています
パッドは基板端、レール、治具穴、およびパネルタブから離して配置すること
電源、複数のグラウンド、リセット、クロック、プログラミングおよびバウンダリスキャン用のすべてのピンにはパッドがあります
BGAボールや微細ピッチリードへのプロービングは禁止し、その代わりにファンアウトビアまたはスタブを使用する
テストポイントとしてテントビアを使用しない
最終レイアウト変更後にエクスポートされたネットリスト
パッケージに含まれるテストポイント一覧（ネット、X/Y、面）
AOI、X線、または機能テストなどの代替検査で確認された未検査ネット一覧
よくある質問
スルーホールのリードをテストポイントとして使用できますか？
フライングプローブは、多くの場合スルーホールリードまたはそのはんだ接合部に着地できるため、専用パッドがそれほど多く必要にならない一因となっている。ICTフィクスチャはこれを好まない。というのも、リードの長さやフィレット形状はボードごとに変化し、接触の再現性が低くなるからである。ICTにとってそのネットが重要である場合は、そのネットにパッドを与えること。
すべてのネットにテストポイントは必要ですか？
いいえ。スキップする各ネットには理由が必要であり、たとえば AOI で確認できる短いローカル接続であるとか、バウンダリスキャンで到達できるネットであるといったものです。次のリビジョンで理由が失われないように、未テストリストのネットごとに、その理由を横に書き添えておいてください。
テストポイントは高速信号に悪影響を与えますか？
可能です。スタブ上のパッドは容量を増やし、反射点にもなります。パッドは分岐上ではなくトレース上に直接配置し、テスターが許容する範囲でできるだけ小さくし、シグナルインテグリティチェックを実行してください。最速のネットでは、パッドを設けずにバウンダリスキャンや機能テストに頼る方が、しばしばより良いトレードオフになります。
シルク印刷上にテストポイントへラベルを付けるべきでしょうか？
はい、テストポイント（TP）のリファレンスデザインをパッドの上ではなく、その横に配置してください。これにより、立ち上げ作業や故障解析が容易になり、テストポイントリストを座標だけでなく名称でも照合できるようになります。
トップ側にしかテストポイントを配置できない場合はどうなりますか？
レイアウトが確定する前にそう言ってください。フライングプローブであれば、トップ側へのアクセスにはほとんど問題なく対応できます。ICTフィクスチャは同じ面にある部品本体を避けて設計しなければならないため、キープアウトの確保が難しくなり、ボトム側フィクスチャが必要な場合はレイアウト変更が必要になることがあります。
役立つリソース
•ライフサイエンス用PCBAにおけるICTおよびフライングプローブテストのためのテストポイント設計ガイドライン
•PCB SMTアセンブリにおけるAOI、ICT、AXIの比較と使用タイミング
•PCBアセンブリのためのパネル要件
・PCB事前予約チェックリスト
