กฎจุดทดสอบ DFT สำหรับ ICT และ Flying Probe

ให้เน็ตทุกเส้นที่คุณวางแผนจะทดสอบมีแพดแบบ exposed ของตัวเอง วางแพดไว้ด้านเดียวของบอร์ดเท่าที่ทำได้ และหลีกเลี่ยงไม่ให้ไปใกล้กับอุปกรณ์ที่มีความสูงมากและขอบบอร์ด ขนาดแพดและระยะห่างถูกกำหนดโดยหัวโพรบของเครื่องทดสอบ และฟิกซ์เจอร์แบบ ICT จะเคร่งครัดกว่าแบบ flying probe ทั้งในสองประเด็นนี้ จัดการตัดสินใจเรื่องนี้ให้เรียบร้อยระหว่างการทำเลย์เอาต์ ไม่ใช่หลังจากปล่อย Gerber แล้วค่อยมาคิดว่าเน็ตไหนที่คุณจะยอมปล่อยให้ไม่มีจุดเข้าถึง

ผู้ทดสอบแต่ละคนต้องการอะไรจากเลย์เอาต์ของคุณ?

ฟิกซ์เจอร์ ICT ต้องมีแพดเฉพาะที่เปิดโล่งสำหรับทุกเน็ตที่ต้องการวัด อยู่ด้านที่จะสัมผัสกับฟิกซ์เจอร์ และอยู่ในตำแหน่งที่สามารถเจาะแผ่นโพรบได้จริง ฟลายอิงโพรบยืดหยุ่นได้มากกว่ามาก มันสามารถลงบนแพดของอุปกรณ์ วงแหวนเวีย และขาของรูทะลุได้ทั้งสองด้าน ดังนั้นบอร์ดที่ไม่มีจุดทดสอบที่ออกแบบมาโดยเฉพาะก็ยังคงสามารถทดสอบได้

ราคาของความยืดหยุ่นนั้นคือเวลา ทุก ๆ ตาข่ายคือตัวเดินสำรวจหนึ่งครั้ง และการเข้าถึงได้สองด้านทำให้โปรแกรมทำงานช้าลง ซึ่งเริ่มกลายเป็นประเด็นเมื่อปริมาณเพิ่มขึ้น ด้านต้นทุนและปริมาณของการตัดสินใจนี้ได้ครอบคลุมไว้แล้วในการเปรียบเทียบ ICT กับ Flying Probeดังนั้นบทความนี้จึงยังคงอยู่ในเค้าโครง: ควรวาดอะไรเพื่อให้ไม่ว่าเส้นทางใดเส้นทางหนึ่งยังคงเปิดอยู่

การทดสอบทางไฟฟ้าของแผ่นวงจรเปล่าเป็นขั้นตอนแยกต่างหากที่เกิดขึ้นก่อน เราจะทำการทดสอบที่แรงดันไฟฟ้า 10–250 V โดยใช้โพรบแบบเคลื่อนที่หรือฟิกซ์เจอร์ทดสอบ และการทดสอบนี้ใช้ตรวจสอบแผ่นวงจรที่ยังไม่ได้บรรจุชิ้นส่วนว่ามีวงจรเปิดหรือวงจรลัดหรือไม่ ข้อความทั้งหมดด้านล่างนี้กล่าวถึงบอร์ดที่ประกอบแล้ว ซึ่งตัวทดสอบจำเป็นต้องเข้าถึงเน็ตต่าง ๆ ผ่านและรอบ ๆ องค์ประกอบบนบอร์ด

จุดทดสอบควรมีขนาดเท่าไร และควรเว้นระยะห่างกันแค่ไหน?

กำหนดขนาดแพดให้เหมาะกับหัวโพรบ ซึ่งหมายถึงต้องขอข้อมูลสเปกของหัวโพรบจากผู้ทดสอบก่อนที่คุณจะวาดแพด หัวโพรบที่มีขนาดเล็กที่สุดซึ่งต้องใช้ในฟิกซ์เจอร์จะเป็นตัวกำหนดขนาดแพดขั้นต่ำและพิตช์ของคุณ หัวตรวจแบบ Flying probe ต้องการพื้นที่น้อยกว่า แต่ก็ยังมีขนาดปลายโพรบและค่าความคลาดเคลื่อนด้านตำแหน่งของตัวเอง ขนาดแพดเดียวไม่สามารถใช้ได้กับผู้ทดสอบทุกรูปแบบ และการระบุตัวเลขไว้ที่นี่อาจไม่ถูกต้องสำหรับการตั้งค่าของใครบางคน กรุณายืนยันเส้นผ่านศูนย์กลางแพดและพิตช์สำหรับบอร์ดของคุณกับทีมวิศวกรรมของเราก่อนที่จะล็อกเลย์เอาต์

นอกเหนือจากตัวเลขแล้ว ยังมีนิสัยไม่กี่อย่างที่ช่วยลดปัญหาปวดหัวเรื่องฟิกซ์เจอร์ได้ ใช้แผ่นทองแดงแบบทรงกลม เปิดโล่งทั้งหมด และไม่มีอะไรอยู่บนมัน: ห้ามให้โซลเดอร์มาสก์รุกล้ำเข้าไป ไม่มีซิลค์สกรีน ไม่ต้องมีจุดอ้างอิง (fiducial) รักษาขนาดแพดให้เป็นขนาดเดียวกันทั้งบอร์ดเท่าที่ทำได้ เพราะถ้าขนาดปนกันจะต้องใช้โพรบหลายประเภท และทุกประเภทจะเพิ่มต้นทุนรวมถึงเพิ่มชิ้นส่วนที่สึกหรอได้อีกหนึ่งชิ้น รักษาระยะห่าง (pitch) ให้เป็นจังหวะสม่ำเสมอ กลุ่มแพดที่ถี่และไม่เป็นระเบียบจะบีบให้ฟิกซ์เจอร์ต้องใช้โพรบขนาดเล็กและการเจาะรูที่ยุ่งยาก ซึ่งมักจะไม่คุ้ม เว้นแต่ว่าบอร์ดจะไม่มีทางเลือกจริงๆ

อย่าจิ้มวัดกับขาแบบระยะพิชช์ถี่หรือบอล BGA ให้ลากสตับสั้น ๆ หรือทำ via แบบ fan-out ไปยังแพดที่เหมาะสมแทน via จะใช้เป็นจุดทดสอบได้ก็ต่อเมื่อลายทองแดงของมันถูกเปิดให้สัมผัส และ via ที่ถูกปิดหน้าด้วยมาสก์ (tented via) นั้นเป็นเป้าหมายที่ไม่ดี

คุณควรวางจุดทดสอบไว้ที่ไหน?

ด้านล่างก่อน และให้ห่างจากสิ่งที่มีความสูงมาก สำหรับ ICT การเข้าถึงด้านเดียวหมายถึงการใช้เพลตโพรบแค่แผ่นเดียวก็เพียงพอ การเข้าถึงสองด้านหมายถึงต้องใช้ฟิกซ์เจอร์สองด้าน ซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าและมีจุดที่อาจเสียหายได้มากกว่า เครื่องทดสอบแบบฟลายอิงโพรบสามารถเข้าถึงได้ทั้งสองด้าน แต่คุณต้องแลกมาด้วยเวลาในการทดสอบ สำหรับแอสเซมบลีสองด้าน เรามักจะขอให้วางแพดทดสอบไว้ด้านที่มีจำนวนชิ้นส่วนน้อยกว่าและมีความสูงต่ำกว่า

วาดเขตห้ามวางรอบๆ ชิ้นส่วนที่มีความสูงแต่ละชิ้น และให้เขตนั้นขยายตามความสูงของชิ้นส่วน เนื่องจากตัวชิ้นส่วนอาจชนกับเพลตหัวโพรบหรือมุมเข้าหาของหัวโพรบได้ คอนเน็กเตอร์ ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์ กล่องชีลด์ และฮีตซิงก์มักเป็นตัวการหลัก ระยะห่างที่ต้องใช้ขึ้นอยู่กับเครื่องทดสอบ ดังนั้นควรยืนยันค่าที่ถูกต้องกับทีมวิศวกรของเรา แทนการคัดลอกตัวเลขจากโพสต์ในฟอรั่ม

เว้นระยะระหว่างแพดกับขอบบอร์ด บริเวณนั้นถูกใช้สำหรับรางยึด แคลมป์ และรูสำหรับจับยึด และบนแผง (panel) ยังเป็นตำแหน่งของแท็บและจุดหักแยกอีกด้วย แพดที่ดูเหมาะสมดีในเครื่องมือ CAD อาจไปอยู่ใต้แคลมป์ได้

สำหรับการเลือกเน็ต ควรจัดสรรแพดเฉพาะให้กับรางจ่ายไฟ สัญญาณรีเซ็ต คล็อก เส้นทางการโปรแกรมและดีบัก รวมถึงขา boundary-scan (TCK, TMS, TDI, TDO) ก่อนเป็นอันดับแรก ขาสกราวด์จำเป็นต้องมีหลายแพดกระจายอยู่ทั่วบอร์ด ไม่ใช่มีแค่จุดเดียวที่มุม หากชิ้นส่วนนั้นรองรับ boundary scan มักจะสามารถครอบคลุมเน็ตที่อยู่ใต้ BGA ได้โดยไม่จำเป็นต้องลากสายทุกเส้นออกมาถึงแพด

ความครอบคลุมในระดับใดจึงจะเพียงพอสำหรับต้นแบบเมื่อเทียบกับการใช้งานจริง?

สำหรับต้นแบบ ให้ครอบคลุมเน็ตที่ถ้าออกแบบผิดจะทำให้บอร์ดใช้การไม่ได้ และระบุส่วนที่เหลือเป็นยังไม่ได้ทดสอบ สำหรับการผลิต ให้เพิ่มการเข้าถึงเน็ตให้สูงที่สุดเท่าที่ต้นทุนฟิกซ์เจอร์จะคุ้มค่า และครอบคลุมส่วนที่เหลือด้วยการตรวจสอบ

ขั้นแรกให้ระบุให้ชัดเจนว่าคุณหมายถึงความครอบคลุมแบบไหน ความครอบคลุมการเข้าถึงเน็ตคือสัดส่วนของเน็ตทั้งหมดที่โพรบสามารถสัมผัสได้ ความครอบคลุมของข้อบกพร่องคือสัดส่วนของความผิดพลาดจากการผลิตที่มีโอกาสเกิดขึ้นซึ่งการทดสอบสามารถตรวจจับได้ ทั้งสองอย่างเปลี่ยนแปลงอย่างอิสระต่อกัน: บอร์ดอาจมีการเข้าถึงเน็ตสูงมากแต่ยังปล่อยให้ตัวเก็บประจุค่าผิดรอดไปได้ หากโปรแกรมไม่เคยทำการวัดมัน ข้อกำหนดที่เขียนว่า “ให้สูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้” ไม่ได้บอกให้ใครทำอะไรอย่างชัดเจน ดังนั้นจึงควรกำหนดชื่อเน็ตและวิธีการให้ชัดเจน

ในระยะต้นแบบ โพรบบินสามารถใช้แพดของคอมโพเนนต์ได้ ดังนั้นการมีแพดเฉพาะสำหรับไฟเลี้ยง กราวด์ การโปรแกรม และสิ่งใดก็ตามที่คุณคาดว่าจะต้องดีบักก็มักจะเพียงพอ ตั้งใจเว้นการเข้าถึงเน็ตสัญญาณให้ไม่ครบถ้วนหากการจัดลายวงจรแน่น และเก็บรายการสิ่งที่คุณเว้นไว้ด้วย

ก่อนปล่อยฟิกซ์เจอร์เข้าสู่กระบวนการผลิต ให้ตรวจทานรายการนั้นอีกครั้ง เน็ตที่ไม่มีจุดให้โพรบแตะและไม่มีการตรวจสอบอื่นใดถือว่าไม่ได้รับการป้องกัน และควรมีผู้รับรองอนุมัติ เน็ตที่คุณไม่สามารถเข้าถึงได้ทางไฟฟ้าสามารถครอบคลุมได้บางส่วนด้วย AOI ซึ่งใช้การตรวจสอบตำแหน่งวางชิ้นส่วนและข้อต่อบัดกรีที่มองเห็นได้ด้วยการมองเห็นเชิงแสง และด้วยการเอกซเรย์แบบออฟไลน์สำหรับข้อต่อ BGA ที่ซ่อนอยู่ใต้แพ็กเกจ วิธีการเหล่านี้ไม่มีวิธีใดที่ทดแทนการวัดความต่อเนื่องหรือค่าต่าง ๆ ได้ ดังนั้นควรจับคู่วิธีการตรวจสอบให้เหมาะกับโหมดความล้มเหลวที่คุณกังวล:เอโอไอสำหรับชิ้นส่วนที่หายไปหรือขยับตำแหน่ง เอ็กซเรย์สำหรับลูกบอลที่คุณมองไม่เห็น โพรบสำหรับจุดเปิดบนโครงข่ายที่ก่อให้เกิดผลลัพธ์ที่แท้จริง

คุณควรส่งข้อมูลทดสอบแบบใดมาพร้อมกับคำสั่งซื้อของคุณ?

ส่งไฟล์ที่ใช้สร้างโปรแกรมทดสอบ พร้อมทั้งบันทึกสั้น ๆ ว่าคุณคาดหวังให้การทดสอบพิสูจน์อะไร

ไฟล์ Gerber และไฟล์ดริลล์

BOM พร้อมหมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต

ไฟล์เซนทรอยด์ (หยิบและวาง)

เน็ตลิสต์ที่ส่งออกจากเลย์เอาต์สุดท้าย ในรูปแบบ IPC-D-356 หากเครื่องมือ CAD ของคุณรองรับ

รายการจุดทดสอบพร้อมชื่อเน็ต พิกัด X/Y และด้าน

ค่าที่ต้องการและค่าความคลาดเคลื่อนสำหรับอุปกรณ์พาสซีฟแต่ละตัวที่คุณต้องการให้วัด ในกรณีที่ต้องการค่าที่เข้มงวดกว่าที่ระบุไว้ใน BOM

อิมเมจเฟิร์มแวร์ ลำดับการเปิดเครื่อง แรงดันไฟฟ้า และค่าที่คาดว่าจะอ่านได้หากมีขั้นตอนที่มีการจ่ายไฟหรือทำงาน

รายการเน็ตที่ยังไม่ได้ทดสอบ พร้อมการตรวจสอบที่คุณวางแผนจะใช้แทน

ส่งออกเน็ตรายการหลังจากการเปลี่ยนแปลงเลย์เอาต์ครั้งล่าสุด เน็ตรายการที่ล้าสมัยจะทำให้โปรแกรมตรวจไม่ผ่านบอร์ดที่ดีหรือผ่านบอร์ดที่เสีย และปัญหานี้มักจะแสดงให้เห็นเฉพาะตอนการประกอบครั้งแรกเท่านั้น

เราไม่ได้ทำการออกแบบเชิงสเก็มเมติก ดังนั้นเจตนาการทดสอบจึงยังคงอยู่กับทีมของคุณ เมื่อคุณส่งไฟล์เพื่อขอการตรวจสอบ DFM โปรดระบุว่าคุณคาดว่าจะใช้เครื่องทดสอบตัวใด เพื่อให้ผู้ที่อ่านเลย์เอาต์ของคุณมีข้อมูลนี้อยู่ในใจด้วย

รายการตรวจสอบ DFT

ทุกเน็ตที่คุณตั้งใจจะทดสอบต้องมีแผ่นรองเชื่อมต่อเฉพาะที่เปิดให้ใช้งาน หรือมีเหตุผลเป็นลายลักษณ์อักษรว่าเหตุใดจึงไม่ต้องมี

แผ่นเชื่อมปราศจากหน้ากากบัดกรี ซิลค์สกรีน และฟิดูเชียล

ยืนยันเส้นผ่านศูนย์กลางและระยะห่างของแพดเทียบกับหัวโพรบของเครื่องทดสอบ (ยืนยันกับทีมวิศวกรรมของเรา)

ทดสอบแผ่นรองด้านใดด้านหนึ่งเมื่อใดก็ตามที่ทำได้

เขตหวงห้ามรอบส่วนที่มีความสูงมากได้ถูกตรวจสอบเปรียบเทียบกับชิ้นส่วนที่สูงที่สุดซึ่งอยู่ใกล้เคียง

แผ่นรองห่างจากขอบบอร์ด ราง รูสำหรับจับยึดเครื่องมือ และแถบแผง

แหล่งจ่ายไฟ ขาหลายแบบ ขารีเซ็ต ขานาฬิกา ขาโปรแกรม และขาสแกนขอบเขตล้วนมีแผ่นแพด

ห้ามทำการโพรบลูกบอล BGA หรือขาแบบฟายน์พิทช์ ให้ใช้แฟนเอาต์เวียหรือสตับแทน

ไม่มีการใช้วิอาหลังคาเป็นจุดทดสอบ

รายการเน็ตลิสต์ที่ส่งออกหลังจากการเปลี่ยนแปลงเลย์เอาต์ครั้งสุดท้าย

รายการจุดทดสอบ (เน็ต, X/Y, ด้าน) ที่รวมอยู่ในแพ็กเกจ

ระบุตาข่ายที่ยังไม่ได้ทดสอบพร้อมการตรวจสอบทางเลือก ไม่ว่าจะเป็น AOI, เอกซเรย์ หรือการทดสอบการทำงาน

คำถามที่พบบ่อย

ขาของชิ้นส่วนแบบรูทะลุสามารถใช้เป็นจุดทดสอบได้หรือไม่?

โพรบแบบบินได้มักจะสามารถแตะลงบนขาของรูทะลุหรือจุดบัดกรีของมันได้ ซึ่งเป็นหนึ่งในเหตุผลที่ทำให้มันต้องใช้แพดเฉพาะน้อยกว่า ฟิกซ์เจอร์ ICT ไม่ค่อยชอบแบบนั้นนัก เพราะความยาวของขาและรูปทรงฟิลเลตจะแตกต่างกันไปในแต่ละบอร์ด ทำให้การสัมผัสหน้าคอนแท็กทำซ้ำได้ไม่ค่อยดี หากเน็ตนั้นสำคัญต่อ ICT ก็ควรให้มันมีแพด

ฉันจำเป็นต้องมีจุดทดสอบบนเน็ตทุกเส้นหรือไม่?

ไม่ควรทำเช่นนั้น ทุกเน็ตที่คุณข้ามควรเป็นการตัดสินใจที่มีเหตุผลรองรับ เช่น การเชื่อมต่อระยะสั้นในบริเวณใกล้เคียงที่ AOI สามารถยืนยันได้ หรือเน็ตที่เข้าถึงได้ผ่านการสแกนขอบเขต ให้เขียนเหตุผลไว้ข้างเน็ตในรายการที่ยังไม่ได้ทดสอบของคุณ เพื่อที่ว่าในการปรับปรุงครั้งถัดไปจะไม่ทำให้เหตุผลนั้นสูญหาย

จุดทดสอบส่งผลเสียต่อสัญญาณความเร็วสูงหรือไม่?

สามารถทำได้ แผ่นรองบนสตับจะเพิ่มค่าคาปาซิแตนซ์และจุดสะท้อน ให้วางแผ่นรองไว้บนเส้นลายโดยตรงแทนการวางบนกิ่งแยก ทำให้มีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่อุปกรณ์ทดสอบจะยอมให้ทำได้ และนำไปผ่านการตรวจสอบความสมบูรณ์ของสัญญาณ บนเน็ตที่มีความเร็วสูงที่สุด การข้ามการใช้แผ่นรองแล้วพึ่งพา boundary scan หรือการทดสอบการทำงานมักเป็นทางเลือกที่ดีกว่า

ฉันควรติดป้ายจุดทดสอบบนซิลค์สกรีนหรือไม่?

ใช่ โดยให้วางชื่อกำกับจุดทดสอบ (TP reference designators) ไว้ข้างแพด อย่าวางทับบนแพด วิธีนี้ช่วยในขั้นตอน bring-up และการวิเคราะห์ความล้มเหลว และยังทำให้คุณสามารถแม็ชรายการจุดทดสอบตามชื่อควบคู่ไปกับพิกัดได้ด้วย

ถ้าฉันสามารถวางจุดทดสอบได้เฉพาะด้านบนเท่านั้นล่ะ?

ควรบอกให้ชัดเจนก่อนที่เลย์เอาต์จะถูกล็อกไม่ให้เปลี่ยนแปลง เครื่องโพรบแบบบิน (flying probe) สามารถรับมือกับการเข้าถึงด้านบนของบอร์ดได้ไม่ยากนัก แต่ฟิกซ์เจอร์ ICT จะต้องหลบเลี่ยงตัวถังของอุปกรณ์ที่อยู่ด้านเดียวกัน ทำให้พื้นที่ห้ามวาง (keepout) ควบคุมได้ยากขึ้น และอาจทำให้ฟิกซ์เจอร์ที่ยึดจากด้านล่างจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงเลย์เอาต์

ขอใบเสนอราคารวมประกอบแผงวงจร PCB

แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•แนวทางการออกแบบจุดทดสอบสำหรับการทดสอบ ICT และ Flying Probe บนแผงวงจร PCBA ด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพ
•การเปรียบเทียบ AOI, ICT และ AXI และเวลาที่ควรใช้งานระหว่างกระบวนการประกอบ PCB SMT
•ข้อกำหนดแผงสำหรับการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
•รายการตรวจสอบก่อนสั่งจอง PCB