O que é teste de sonda voadora de PCB?
O teste da placa de circuito impresso é um aspecto crítico do Montagem da PCB, permitindo-nos identificar os principais problemas do circuito e resolvê-los prontamente. Existem vários métodos para PCBA teste, incluindo testes de sonda voadora, Teste de AOI, teste de fixação, etc.. Este artigo se aprofundará nos detalhes dos testes de sondas voadoras para PCBs..
O que é teste de sonda voadora?
O teste de sonda voadora é um método de teste de circuito eletrônico usado principalmente para testar placas de circuito impresso. (PCBs). Ele emprega um sistema de sonda móvel que essencialmente “voa” sobre o PCB, fazendo contato elétrico com pontos de teste específicos no PCB. Em última análise, identifica defeitos e verifica o desempenho elétrico do circuito. O sistema de teste de sonda voadora consiste em vários componentes principais, incluindo as próprias sondas, acessórios de teste usados para fixar o PCB no lugar, e software de controle para gerenciar o processo de teste.
Características estruturais do teste de sonda voadora de PCB
O testador de sonda voadora é uma melhoria em relação aos testadores tradicionais, utilizando sondas em vez de uma cama de pregos. Possui quatro cabeças com um total de oito pontas de prova que podem se mover independentemente em altas velocidades em um mecanismo X-Y, com uma folga mínima de teste de 0,2 mm. Durante a operação, a unidade em teste (Uut) é transportado para a máquina de teste por meio de correias ou outros sistemas de transferência UUT, onde as pontas de prova são então fixadas para fazer contato com as placas de teste e vias na PCB, testando assim componentes individuais na UUT. As pontas de prova de teste estão conectadas aos drivers (geradores de sinal, fontes de alimentação, etc.) e sensores (multímetros digitais, Contadores de frequência, etc.) através de um sistema de multiplexação para testar componentes na UUT. Enquanto um componente está sendo testado, outros componentes da UUT são eletricamente protegidos pelas sondas para evitar interferência de leitura. O testador de sonda voadora pode detectar curtos-circuitos, circuitos abertos, e valores dos componentes. Adicionalmente, uma câmera é usada durante o teste da sonda voadora para auxiliar na localização de componentes ausentes e na inspeção de componentes com formatos direcionais claros, como capacitores polarizados.
Capacidades de teste de sonda voadora
Enquanto o teste da sonda voadora pode detectar facilmente curtos-circuitos e circuitos abertos, equipá-los com drivers especiais também permite testar parâmetros mais complexos. Sondas avançadas podem sondar e testar simultaneamente ambos os lados de placas multicamadas, reduzindo o tempo necessário para testes unilaterais separados. Diferentes arquiteturas de sondas voadoras podem ser usadas para diversas soluções, como:
Teste de integridade de sinal: Utilizando Reflectometria no Domínio do Tempo (TDR) ou sondas refletômetros no domínio do tempo junto com instrumentos especializados, várias características de traços de PCB usados para transportar sinais de alta velocidade e alta frequência podem ser testadas. Esta configuração normalmente captura e mede sinais nos domínios do tempo e da frequência para caracterizar defeitos nos caminhos do sinal..
Medição de diferença de fase: Usando sondas especialmente projetadas para enviar sinais de alta frequência entre traços de referência e traços de sinal, a diferença de fase entre eles pode ser medida. Este teste elimina a necessidade de testes de isolamento separados para medir diafonia entre traços na PCB.
Teste de estresse de alta tensão: PCBs podem ter defeitos de isolamento que os testes elétricos convencionais podem não detectar. A resistência de isolamento entre dois traços em uma PCB pode ser alta o suficiente para passar nos testes de resistência convencionais, mas ainda assim inferior aos requisitos das especificações. Para detectar isso, testes de estresse de alta tensão são necessários, usando um gerador de alta tensão, sondas apropriadas, e medidores de alta resistência.
Detecção de Micro Curto-Circuito: A presença de pequenos bigodes pode levar a microcurtos-circuitos na PCB. Às vezes, eles podem queimar durante testes de estresse de alta tensão, deixando para trás resíduos carbonizados na superfície do PCB, formando caminhos condutores de alta resistência. Sondas de detecção de micro curto-circuito aplicam baixa tensão para verificar a resistência entre dois traços na PCB, aumentando gradualmente a tensão até um nível adequado para teste.
Medição Kelvin CC: Esta é uma técnica de medição DC altamente precisa, necessária para testar BGA e padrões semelhantes de PCB densamente compactados.. Envolve um pino de força e sentido na sonda voadora. Conexões Kelvin compensam perdas na sonda de teste.
Os sistemas de teste de sondas voadoras vêm em tamanhos diferentes, com a variável principal sendo o número de conectores que o sistema usa. Por exemplo, um testador pode ter até 16 cabeças de conector, com 8 no topo e 8 na parte inferior do PCB. Claro, o custo do sistema aumenta proporcionalmente com o número de conectores que utiliza.
Vantagens do teste de sonda voadora
Em comparação com camas de pregos tradicionais ou acessórios de TIC, o teste de sonda voadora oferece várias vantagens:
Não são necessários acessórios:Ao contrário dos acessórios de cama de pregos, testes de sonda voadora não necessitam de configuração de equipamento. Isso economiza o custo e o tempo normalmente necessários para configurar equipamentos de TIC. Na verdade, os fabricantes podem configurar sondas voadoras imediatamente após os PCBs saírem da linha de produção, pois eles têm acesso aos dados da Gerber. Por outro lado, projetar e instalar equipamentos de TIC pode levar semanas.
Desenvolvimento de programa curto e rápido: Como netlists e dados CAD formam a base para a geração de programas de teste de sondas voadoras, e existem vários programas de código aberto para traduzir essas informações, o tempo de desenvolvimento do programa é curto e requer tempo mínimo de configuração. Isto também significa que as alterações de design podem ser facilmente integradas.
Flexibilidade de Processo: Ao contrário dos equipamentos básicos da TIC, configurações de sonda voadora são aplicáveis a qualquer PCB, Considerando que os acessórios básicos das TIC são específicos para PCBs individuais e inúteis para outros. Bastam modificações simples nos programas internos para adaptá-los a outra placa.
Não há necessidade de pontos de teste: Como o teste da sonda voadora é realizado em placas nuas, as sondas podem utilizar blocos de componentes sem a necessidade de pontos de teste adicionais.
Contato de sonda controlada: Sondas voadoras podem alcançar conexões precisas em intervalos mais curtos em comparação com leitos de pregos. Por exemplo, sondas voadoras de alta precisão podem atingir lacunas de teste tão pequenas quanto 5 micrômetros, enquanto a lacuna mínima das TIC é 0.5 milímetros. Isso os torna altamente úteis para placas de circuito densamente povoadas ou para obter uma cobertura mais ampla em PCBs pequenos..
Soluções e métodos de teste de variáveis: Os sistemas de sondas voadoras podem oferecer mais soluções de teste do que TIC ou leito de pregos. Isto é possível porque com sistemas de teste integrados e programáveis, vários tipos de sondas de teste de vôo podem ser utilizados.
Alta precisão de medição: Sondas voadoras específicas são empregadas para diferentes testes, com posicionamento preciso da sonda e instrumentos de teste complementares, garantindo alta precisão de medição.
Feedback rápido: Como os resultados dos testes da sonda voadora podem ser obtidos no local, transmitir informações para a linha de produção pode ajudá-los a fazer ajustes apropriados no processo rapidamente. De forma similar, Os projetistas de PCB podem receber feedback rápido durante o design do protótipo, permitindo-lhes fazer as alterações necessárias antes da produção.
Como funciona o teste de sonda voadora
Teste de sonda voadora (TPF) é normalmente o método preferido para testes de pequenos lotes e protótipos de placas de circuito, bem como montagem de PCB devido à sua relação custo-benefício e conveniência para essas quantidades menores.
A principal vantagem reside na capacidade de concluir testes em velocidades que variam de alguns dias a algumas horas, dependendo da complexidade da placa de circuito, mesmo para quantidades maiores, e com alta cobertura de testes.
Vamos dividir sua operação em etapas:
- Criando um programa de teste FPT
O projeto visa testar toda a placa de circuito e geralmente é concluído usando um computador offline com um aplicativo gerador de programa de teste FTP. Isso normalmente requer Gerbers, Listas técnicas, e arquivos ECAD. Em uma máquina com placa-mãe, definir os valores dos componentes a serem testados, pontos de teste, formatos de componentes, compensações, depuração, etc., e, finalmente, finalizar o design do programa de teste.
- Carregando o programa para o testador FTP
Os componentes da placa de circuito a serem testados são colocados em uma esteira transportadora dentro do testador FTP e transportados para a área onde as sondas são operadas.
- Aplicação de sinais elétricos e de teste de potência
Esses testes são realizados em pontos de sonda e, em seguida, as leituras são feitas. Este processo determina se seções específicas do PCB atendem aos resultados esperados (componentes). Quaisquer falhas ou desvios do plano e das expectativas estabelecidas indicam defeitos na unidade, resultando em uma falha no teste.
O teste de sonda voadora é uma tecnologia crucial na indústria eletrônica, garantindo a qualidade e funcionalidade de componentes e sistemas eletrônicos. Esses testes utilizam equipamentos especializados para realizar vários testes elétricos com e sem contato em placas de circuito impresso. (PCBs), placas de fiação impressas (PWBs), Conjuntos de PCB (PCBAs), componentes individuais, e sistemas inteiros. Fornecendo um método flexível e eficiente para identificar defeitos e validar o desempenho, o teste de sondas voadoras tornou-se uma ferramenta essencial para fabricantes e engenheiros.
