Katselukerrat: 0 Tekijä: Jun Balangue Julkaisuaika: 2024-07-08 Alkuperä: EE Times
Painettujen piirilevyjen kokoonpanon (PCBA) monimutkaisuus kasvaa ja samalla myös testauksen tarve laadun, luotettavuuden ja toimivuuden varmistamiseksi elektroniikkavalmistuskerroksessa.
Kun jatkamme elektroniikan mahdollisuuksien rajoja, luotettavien ja tehokkaiden elektronisten järjestelmien kysyntä kasvaa jatkuvasti. Seurauksena on, että painetun piirilevykokoonpanon (PCBA) monimutkaisuus kasvaa ja samalla myös testaustarve laadun, luotettavuuden ja toimivuuden varmistamiseksi elektroniikkateollisuudessa.
Teknologisen kehityksen edetessä kompaktien ja monimutkaisesti suunniteltujen laitteiden halussa on tapahtunut merkittävä muutos. Tämä on saanut aikaan merkittävää kehitystä PCBA-suunnittelussa, jolle on ominaista kaksi keskeistä kehitystä:
Laitteen miniatyrisointi vastauksena kaiken pienemmän ja nopeamman kasvavaan kysyntään. Tämän seurauksena suunnittelijat lisäävät aktiivisesti PCBA:n toimivuutta ja lisäävät siten testikäyttöä vaativien komponenttien määrää.
PCBA:ta on paljon, ja vaikka testipääsyn lisääntyminen on väistämätöntä, tämä volyymin kasvu on luonut pullonkaulan piirin sisäisiin testijärjestelmiin (ICT).
Näihin haasteisiin vastaaminen tarkoittaa teknologian hyödyntämistä, johon mahtuu useampia testisolmuja. Tämä tarkoittaa viime kädessä kapasiteetin lisäämistä ja suurempien paneelien käsittelyn mahdollistamista.
Lyhyt testi on tavanomainen tehoton testi, joka suoritetaan ICT:n aikana. Tämä testi tarkistaa ei-toivottujen oikosulkujen varalta PCBA:n komponenttien välillä. Lyhyt testi auttaa myös suojaamaan levyä vaurioilta myöhemmässä tehotestausvaiheessa. Teknologian kehittyessä korkeaimpedanssisten solmujen yleisyys on lisääntynyt, mikä johtuu signaalin laadun kasvavasta kysynnästä, alhaisemmasta virrankulutuksesta ja parantuneesta toimivuudesta.
Korkean impedanssin solmun lyhyt testiaika on kuitenkin huomattavasti pidempi. Korkeaimpedanssisen solmun testaus kestää keskimäärin kolme kertaa kauemmin kuin matalaimpedanssisen solmun. Tämä ristiriita testauksessa johtuu korkeaimpedanssisten solmujen ainutlaatuisista ominaisuuksista, jotka vaativat pidemmän stabilointiajan alhaisen virtavirran vuoksi, ja siitä, kuinka pienet kohinamäärät voivat vaikuttaa mittauksiin. Siksi testaajien on käytettävä testisignaalia pitkän aikaa jännitteen tai virran vakauttamiseksi tarkkojen lukemien varmistamiseksi. Lyhyen eristyksen aikana on myös monimutkaisuutta, kun oikosulku havaitaan korkeaimpedanssiisessa solmussa. Tiettyjen oikosuljettujen solmujen eristäminen ja tunnistaminen voi olla monimutkaisempi prosessi. Tämä pidentynyt testausaika voi mahdollisesti haitata tuotantolinjan yleistä testisuoritusta, mikä asettaa haasteita tehokkuudelle ja tuotantonopeudelle.
Tehostettu lyhyt testi, joka vastaa korkeaimpedanssisten solmujen testaamiseen liittyviin haasteisiin, koostuu kahdesta vaiheesta: havaitsemisvaiheesta ja eristysvaiheesta. Tämä uusi algoritmi on erityisesti suunniteltu parantamaan korkeaimpedanssisten solmujen oikosulun havaitsemisen tehokkuutta, ja se ei sovellu matalaimpedanssisiin solmuihin tai solmuihin, joissa on tunnetut oikosulut.
Kuva 1: Korkean impedanssin solmut jaetaan ryhmiin käyttämällä binääritunnusta ja mitataan vastus oikosulkujen tarkistamiseksi.
Harkitse skenaariota, jossa kortti sisältää 100 korkean impedanssin solmua. Tässä tapauksessa jokaisella solmulla on 7-bittinen tunniste. Tehostetun lyhyen testin käyttöönoton ansiosta testausprosessia virtaviivaistettiin merkittävästi, ja testin suorittamiseen tarvittiin vain seitsemän iteraatiota 100 sijasta. Näin ollen tämä iteraatioiden määrän vähentäminen minimoi tehokkaasti testin kokonaiskeston.
Eristysvaiheen aikana, jos oikosulku havaitaan, parannettu oikosulkutestimenetelmä käyttää puolitustekniikkaa määrittääkseen tietyt solmut, joissa odottamaton oikosulku on tapahtunut, peilaten standardialgoritmia. Keskeinen ero on kuitenkin järjestyksessä: Oikosuljetut solmut tunnistetaan aluksi yhdestä ryhmästä ja myöhemmin toisesta, mikä optimoi tunnistusprosessin tehokkuuden.
Superkondensaattorit, joita usein kutsutaan SuperCapiksi, ovat kondensaattoreita, joille on ominaista niiden korkea kapasitanssi, joka vaihtelee 1 faradista 100 faradiin. Kondensaattorit ovat yleensä sähkökemiallisia laitteita, jotka on suunniteltu varastoimaan energiaa sähköstaattisen energian muodossa.
Superkondensaattorien poikkeuksellinen energian varastointikapasiteetti tekee niistä erityisen arvokkaita useissa sovelluksissa, kuten tukemassa sähkö- ja hybridiajoneuvoja (EV/HEV) ja ladattavia hybridiajoneuvoja (PHEV). Niitä käytetään pysäytys-käynnistystoimintoihin, nopeaan kiihdytykseen ja regeneratiiviseen jarrutukseen.
Autoteollisuuden sovellusten lisäksi superkondensaattorit toimivat toissijaisena virtalähteenä ja tarjoavat varavirtaa kriittisille järjestelmille vian sattuessa tai käynnistystoimenpiteiden aikana. Lisäksi niillä on ratkaiseva rooli vakaan jännitetason ylläpitämisessä ajoneuvon sähköjärjestelmässä, mikä parantaa virran laatua. Tämä vakaus varmistaa, että herkät elektroniset komponentit saavat tasaisen ja luotettavan virtalähteen, mikä edistää järjestelmän yleistä luotettavuutta ja suorituskykyä.
Siksi on tärkeää ladata, testata ja purkaa superkondensaattorit tarkasti.
Kuva 2: SuperCap-testiliitäntä
Vuoto- ja univirrat ovat ratkaisevassa roolissa eri laitteiden, mukaan lukien mobiililaitteiden, lääketieteellisten laitteiden ja autojen yksiköiden, toiminnassa. Nämä virrat ovat erityisen merkittäviä laitteen energiankulutuksen indikaattoreita, jotka antavat käsityksen siitä, kuinka kauan akku voi kestää toimintaa ennen kuin se vaatii lataamista tai vaihtoa.
Autosovelluksissa moottorin ohjausyksiköt (ECU) ovat esimerkki vuoto- ja lepovirtojen hallinnan tärkeydestä. ECU:t valvovat moottorin toiminnan kriittisiä toimintoja, kuten ilmastointia, turvatyynyjen hallintaa ja lukkiutumattomia jarrujärjestelmiä. Näiden virtojen tehoton käsittely ECU:ssa voi johtaa akun tarpeettomaan tyhjentämiseen, mikä lyhentää akun käyttöikää ja mahdollisia sähköisiä toimintahäiriöitä.
Tehokkuushuolien lisäksi vuotovirrat muodostavat myös merkittävän turvallisuusriskin. Näiden virtojen aiheuttamat toimintahäiriöt voivat saada ECU:iden turvallisuuden kannalta kriittiset piirit käyttäytymään arvaamattomasti, mikä voi johtaa vaarallisiin tilanteisiin. Esimerkiksi vialliset turvajärjestelmät voivat johtaa siihen, että turvatyynyt eivät laukea törmäyksen aikana. Nämä mahdolliset riskit huomioon ottaen huolelliset pienvirtamittaukset ovat välttämättömiä.
Suuritiheyksisen PCBA:n kattavan testauksen saavuttaminen edellyttää testipisteiden sijoittamista jokaiseen sähköiseen solmuun koko piirissä, jolloin piirin sisäinen testaaja voi suorittaa perusteellisia komponentti- ja liitäntätestejä. Testipisteiden sovittaminen kaikkiin sähköisiin solmuihin tiiviisti pakatun PCBA:n sisällä on kuitenkin epäkäytännöllistä. Tämä testipisteiden jakamisen rajoitus johtaa suuren tiheyden PCBA:n testin kattavuuden vähenemiseen.
Tämä voidaan ratkaista ottamalla käyttöön automaattinen klusterin muodostus ja testiluonti näille klusteille. Automaattinen ominaisuus laskee passiivisen analogisen klusterin ekvivalentin impedanssin ja vertaa sitä mittaustuloksiin. Tämän jälkeen luodaan kattava testisuunnitelma, joka on räätälöity klusterin komponenttien mittaamiseen tiheästi pakatuilla PCBA-levyillä. Tämä vähentää merkittävästi suunnittelutyötä, joka tarvitaan klustereiden manuaaliseen tunnistamiseen ja testien luomiseen.
Kuva 3: Laitetyypit ja klusteritestaukseen hyväksytyt laitteet.
Tehostettu klusteritestausalgoritmi on otettu käyttöön korkeatiheyksisessä piirin sisäisessä testaajassa ja se tarjoaa automaattisen ratkaisun luotettavien passiivisten laiteklustereiden luomiseen ja testisuunnitelmien luomiseen. Edistyneen klusterikirjaston (ACL) algoritmin tehon hyödyntäminen varmistaa tehokkaan klusterin muodostuksen. Myöhemmät vaiheet sisältävät tiukkojen laitteistovaatimusten validoinnin, mikä auttaa tunnistamaan luotettavia klustereita testausta varten. Virtaviivaistamalla prosessia jopa aloittelevat testiinsinöörit voivat suorittaa testejä tehokkaasti. Tämä edistysaskel tarjoaa asiakkaille mahdollisuuden nauttia paremmasta testaustarkkuudesta, nopeammasta testien suorittamisesta ja parannetusta luotettavuudesta tuotantoprosesseissaan, mitä kaikkea automatisoitu klusteritestausalgoritmi helpottaa.
Nykypäivän PCBA-testien haasteisiin vastaamiseksi on olennaista vähentää iteraatioiden määrää, mikä lyhentää suuritiheyksisten PCBA-laitteiden testauksen kestoa. Mahdollistaamalla nopeammat testiajat ja suunnittelemalla testien kattavuuden valmistajat voivat voittaa monimutkaiset ongelmat.
Lähde: EE Times
