プリント基板アセンブリ (PCBA) の複雑さが増しており、電子製造現場での品質、信頼性、機能を確保するためのテストの必要性も高まっています。
私たちがエレクトロニクスで可能なことの限界を押し広げ続けるにつれて、信頼性が高く高性能な電子システムに対する需要は高まり続けています。その結果、プリント基板アセンブリ (PCBA) の複雑さが増し、電子製造現場での品質、信頼性、機能を保証するためのテストの必要性も高まっています。
技術の進歩に伴い、コンパクトで複雑なデザインのデバイスに対する要望も大きく変化してきました。これにより、PCBA 設計が大幅に進化し、次の 2 つの重要な開発が行われました。
あらゆるものをより小さく、より速くしたいという需要の高まりに応えるデバイスの小型化。その結果、設計者は PCBA の機能を積極的に増やしており、それによってテスト アクセスを必要とするコンポーネントの数が増加しています。
大量の PCBA があり、テスト アクセスの増加は避けられませんが、この量の増加がインサーキット テスト (ICT) システムのボトルネックとなっています。
これらの課題に対処するには、より多くのテスト ノードに対応できるテクノロジーを活用する必要があります。これは最終的には、処理能力が向上し、より大きなパネルの処理が可能になることを意味します。
ショートテストは、ICT 中に実施される標準的な非力テストです。このテストは、PCBA 上のコンポーネント間の不要な短絡をチェックします。短いテストは、その後の通電テスト段階でボードを損傷から保護するのにも役立ちます。テクノロジーの進化に伴い、信号品質、低消費電力、機能向上に対する需要の高まりにより、高インピーダンス ノードの普及が進んでいます。
ただし、高インピーダンス ノードの短いテスト期間は著しく長くなります。平均して、高インピーダンス ノードのテストには、低インピーダンス ノードと比較して 3 倍の時間がかかります。テストにおけるこの不一致は、電流が少ないために安定化に長い時間を必要とする高インピーダンス ノードの固有の特性と、少量のノイズが測定に影響を与える可能性があるために発生します。したがって、テスターは、正確な読み取りを保証するために、電圧または電流を安定させるために長期間テスト信号を印加する必要があります。高インピーダンス ノードで短絡が検出された場合、短絡の分離中にも複雑さが生じ、特定の短絡ノードの分離と特定はより複雑なプロセスになる可能性があります。このテスト時間の延長により、製造ライン全体のテスト スループットが妨げられる可能性があり、効率と生産速度に課題が生じます。
高インピーダンス ノードのテストに関連する課題に対処するため、強化されたショート テストは、検出フェーズと分離フェーズの 2 つのフェーズで構成されます。この新しいアルゴリズムは、高インピーダンス ノードの短絡検出の効率を高めるために特別に設計されており、低インピーダンス ノードや既知の短絡のあるノードには適用できません。
図 1: 高インピーダンス ノードはバイナリ ID を使用してグループに分類され、短絡をチェックするために抵抗が測定されます。
ボードに 100 個の高インピーダンス ノードが含まれるシナリオを考えてみましょう。この場合、各ノードの識別子の長さは 7 ビットになります。強化されたショート テストの実装により、テスト プロセスが大幅に合理化され、テストを完了するのに必要な反復回数は 100 回ではなく 7 回のみになりました。その結果、この反復回数の削減により、全体のテスト期間が効果的に最小限に抑えられます。
分離フェーズ中に短絡が検出された場合、強化された短絡テスト方法では、標準アルゴリズムを反映して、半減技術を使用して予期せぬ短絡が発生した特定のノードを特定します。ただし、重要な違いはシーケンスにあります。短絡したノードは最初に 1 つのグループから識別され、続いて他のグループから識別され、識別プロセスの効率が最適化されます。
スーパーキャパシタ (SuperCaps とも呼ばれます) は、1 ファラッドから 100 ファラッドまでの高い静電容量を特徴とするコンデンサの一種です。一般に、コンデンサは、静電エネルギーの形でエネルギーを蓄積するように設計された電気化学デバイスです。
スーパーキャパシタの優れたエネルギー貯蔵容量により、電気自動車およびハイブリッド自動車 (EV/HEV) やプラグイン ハイブリッド電気自動車 (PHEV) のサポートなど、多くの用途で特に価値があります。これらはアイドリングストップ機能、急加速、回生ブレーキ操作に利用されます。
スーパーキャパシタは、自動車用途に加えて、二次電源としても機能し、障害発生時や起動手順中に重要なシステムに緊急バックアップ電力を供給します。さらに、車両の電気システム内で安定した電圧レベルを維持する上で重要な役割を果たし、それによって電力品質が向上します。この安定性により、敏感な電子コンポーネントに安定した信頼性の高い電源が供給され、システム全体の信頼性とパフォーマンスに貢献します。
したがって、スーパーキャパシタを正確に充電、テスト、放電することが不可欠です。
図 2: SuperCap テスト接続
漏れ電流とスリープ電流は、モバイル機器、医療機器、自動車ユニットなどのさまざまな機器の性能に重要な役割を果たします。これらの電流は、デバイスのエネルギー消費を示す特に重要な指標であり、再充電または交換が必要になるまでバッテリーがどのくらいの時間動作を維持できるかについての洞察を提供します。
自動車アプリケーションでは、エンジン コントロール ユニット (ECU) が漏れ電流とスリープ電流の管理の重要性を例示します。 ECU は、環境制御、エアバッグ管理、アンチロック ブレーキ システムなど、エンジン動作内の重要な機能を監視します。 ECU 内でこれらの電流を非効率的に処理すると、バッテリが不必要に消耗し、バッテリ寿命が短くなり、電気的故障が発生する可能性があります。
効率の問題だけでなく、漏れ電流も重大な安全上のリスクを引き起こします。これらの電流によって引き起こされる誤動作は、ECU 内の安全性が重要な回路に予期せぬ動作を引き起こし、危険な状況を引き起こす可能性があります。たとえば、安全システムが誤動作すると、衝突時にエアバッグが展開しなくなる可能性があります。これらの潜在的なリスクを考慮すると、低電流の測定を綿密に行うことが不可欠です。
高密度 PCBA の包括的なテストを実現するには、回路全体のすべての電気ノードにテスト ポイントを配置する必要があり、インサーキット テスターが徹底的なコンポーネント テストと接続テストを実行できるようになります。ただし、高密度に実装された PCBA 内のすべての電気ノードにテスト ポイントを収容することは現実的ではありません。テスト ポイントの割り当てにおけるこの制限は、高密度 PCBA のテスト カバレッジの減少につながります。
これは、自動化されたクラスター形成とこれらのクラスターのテスト生成を導入することで解決できます。自動化機能は、パッシブアナログクラスターの等価インピーダンスを計算し、それを測定結果と比較します。続いて、高密度に実装された PCBA 上のクラスター コンポーネントを測定するために調整された包括的なテスト計画を作成します。これにより、手動でクラスターを特定し、テストを生成するために必要なエンジニアリングの労力が大幅に削減されます。
図 3: デバイスの種類とクラスター テストに受け入れられるデバイス。
強化されたクラスター テスト アルゴリズムが高密度インサーキット テスターに導入され、信頼性の高い受動デバイス クラスターを作成し、テスト計画を生成するための自動ソリューションを提供します。高度なクラスター ライブラリ (ACL) のアルゴリズムの力を活用することで、効率的なクラスターの形成が保証されます。後続の段階では、厳格なハードウェア要件の検証が行われ、テスト目的で信頼できるクラスターを特定するのに役立ちます。プロセスを合理化することで、初心者のテスト エンジニアでも効果的にテストを実行できます。この進歩により、顧客は、自動化されたクラスター テスト アルゴリズムによって促進される、生産プロセスにおけるテスト精度の向上、より迅速なテスト実行、および信頼性の向上を享受できる可能性を秘めています。
今日の PCBA テストの課題に対処するには、反復回数を減らすことが不可欠であり、その結果、高密度 PCBA に必要なテスト期間が短縮されます。テスト時間を短縮し、テストカバレッジを再考することで、メーカーは複雑さを克服できるようになります。
出典: EE Times
