Aantal keren bekeken: 0 Auteur: Jun Balangue Publicatietijd: 08-07-2024 Herkomst: EE-tijden
De complexiteit van de printplaatassemblage (PCBA) groeit en daarmee ook de behoefte aan testen om de kwaliteit, betrouwbaarheid en functionaliteit op de elektronische productievloer te garanderen.
Terwijl we de grenzen blijven verleggen van wat mogelijk is met elektronica, blijft de vraag naar betrouwbare en goed presterende elektronische systemen groeien. Als gevolg hiervan groeit de complexiteit van de printplaatassemblage (PCBA) en daarmee ook de behoefte aan testen om de kwaliteit, betrouwbaarheid en functionaliteit op de elektronische productievloer te garanderen.
Naarmate de technologische vooruitgang vordert, is er een aanzienlijke verandering opgetreden in het verlangen naar compacte en ingewikkeld ontworpen apparaten. Dit heeft geleid tot een aanzienlijke evolutie in het PCBA-ontwerp, gekenmerkt door twee belangrijke ontwikkelingen:
Miniaturisatie van apparaten, als antwoord op de groeiende vraag naar alles wat kleiner en sneller is. Als gevolg hiervan vergroten ontwerpers actief de functionaliteit van de PCBA, waardoor het aantal componenten waarvoor testtoegang nodig is, toeneemt.
Er is een hoog PCBA-volume, en hoewel de toename van de toegang tot tests onvermijdelijk is, heeft deze volumegroei een knelpunt gecreëerd bij in-circuit testsystemen (ICT).
Om deze uitdagingen aan te pakken, moet gebruik worden gemaakt van technologie die meer testknooppunten kan huisvesten. Dit betekent uiteindelijk dat de capaciteit wordt vergroot en grotere panelen kunnen worden verwerkt.
Een korte test is een standaard test zonder voeding die wordt uitgevoerd tijdens ICT. Deze test controleert op ongewenste kortsluitingen tussen componenten op een PCBA. De korte test helpt ook om het board te beschermen tegen schade in de daaropvolgende testfase. Naarmate de technologie evolueert, is de prevalentie van knooppunten met hoge impedantie toegenomen, gedreven door de groeiende vraag naar signaalkwaliteit, een lager energieverbruik en verbeterde functionaliteit.
De korte testduur voor het knooppunt met hoge impedantie is echter aanzienlijk langer. Gemiddeld duurt het testen van een knooppunt met hoge impedantie drie keer zo lang als een knooppunt met lage impedantie. Deze discrepantie bij het testen komt voort uit de unieke kenmerken van knooppunten met hoge impedantie, die een langere stabilisatietijd vereisen vanwege de lage stroomsterkte, en hoe kleine hoeveelheden ruis metingen kunnen beïnvloeden. Daarom moeten testers het testsignaal gedurende een langere periode toepassen om de spanning of stroom te stabiliseren en nauwkeurige metingen te garanderen. Er is ook sprake van complexiteit tijdens korte isolatie wanneer er een kortsluiting wordt gedetecteerd op een knooppunt met hoge impedantie. Het isoleren en identificeren van de specifieke kortgesloten knooppunten kan een complexer proces zijn. Deze verlengde testtijd zou mogelijk de algehele testdoorvoer van de productielijn kunnen belemmeren, wat uitdagingen met zich meebrengt voor de efficiëntie en productiesnelheid.
Om de uitdagingen aan te pakken die gepaard gaan met het testen van knooppunten met hoge impedantie, bestaat de verbeterde korte test uit twee fasen: een detectiefase en een isolatiefase. Dit nieuwe algoritme is specifiek ontworpen om de efficiëntie van kortsluitingsdetectie voor knooppunten met hoge impedantie te verbeteren en is niet toepasbaar op knooppunten met lage impedantie of knooppunten met bekende kortsluitingen.
Figuur 1: Knooppunten met hoge impedantie worden opgesplitst in groepen met behulp van de binaire ID en gemeten op weerstand om te controleren op kortsluiting.
Overweeg een scenario waarin een bord 100 knooppunten met hoge impedantie bevat. In dit geval heeft elk knooppunt een identificatielengte van 7 bits. Door de implementatie van de verbeterde korte test werd het testproces aanzienlijk gestroomlijnd, waardoor er slechts zeven iteraties nodig waren om de test te voltooien in plaats van 100. Bijgevolg minimaliseert deze vermindering van het aantal iteraties de totale testduur effectief.
Als tijdens de isolatiefase een kortsluiting wordt gedetecteerd, maakt de verbeterde korte testmethode gebruik van de halveringstechniek om de specifieke knooppunten te lokaliseren waar de onverwachte kortsluiting heeft plaatsgevonden, wat het standaardalgoritme weerspiegelt. Een belangrijk onderscheid ligt echter in de volgorde: de kortgesloten knooppunten worden in eerste instantie geïdentificeerd uit de ene groep en vervolgens uit de andere, waardoor de efficiëntie van het identificatieproces wordt geoptimaliseerd.
Supercondensatoren, vaak SuperCaps genoemd, zijn een type condensatoren dat wordt gekenmerkt door hun hoge capaciteit, variërend van 1 farad tot 100 farad. Condensatoren zijn over het algemeen elektrochemische apparaten die zijn ontworpen om energie op te slaan in de vorm van elektrostatische energie.
De uitzonderlijke energieopslagcapaciteit van supercondensatoren maakt ze bijzonder waardevol in een aantal toepassingen, zoals de ondersteuning van elektrische en hybride voertuigen (EV's/HEV's) en plug-in hybride elektrische voertuigen (PHEV's). Ze worden gebruikt voor stop-startfunctionaliteit, snelle acceleratie en regeneratief remmen.
Naast hun automobieltoepassingen dienen supercondensatoren als secundaire stroombron en leveren ze noodstroomvoorziening aan kritieke systemen in het geval van een storing of tijdens opstartprocedures. Bovendien spelen ze een cruciale rol bij het handhaven van stabiele spanningsniveaus in het elektrische systeem van een voertuig, waardoor de stroomkwaliteit wordt verbeterd. Deze stabiliteit zorgt ervoor dat gevoelige elektronische componenten een consistente en betrouwbare voeding krijgen, wat bijdraagt aan de algehele betrouwbaarheid en prestaties van het systeem.
Het is daarom essentieel om supercondensatoren nauwkeurig te laden, testen en ontladen.
Figuur 2: SuperCap-testaansluiting
De lek- en slaapstromen spelen een cruciale rol in de prestaties van verschillende apparaten, waaronder mobiele apparaten, medische apparatuur en auto-eenheden. Deze stromen zijn bijzonder belangrijke indicatoren voor het energieverbruik van een apparaat en bieden inzicht in hoe lang de batterij kan blijven werken voordat deze moet worden opgeladen of vervangen.
In automobieltoepassingen illustreren motorregeleenheden (ECU's) het belang van het beheersen van lek- en slaapstromen. ECU's houden toezicht op kritieke functies binnen de werking van een motor, zoals klimaatregeling, airbagbeheer en antiblokkeerremsystemen. Een inefficiënte omgang met deze stromen binnen de ECU's kan resulteren in een onnodige belasting van de accu, wat kan leiden tot een kortere levensduur van de accu en mogelijke elektrische storingen.
Naast efficiëntieproblemen vormen lekstromen ook een aanzienlijk veiligheidsrisico. Door deze stromen veroorzaakte storingen kunnen ertoe leiden dat veiligheidskritische circuits in ECU's zich onvoorspelbaar gaan gedragen, wat mogelijk tot gevaarlijke situaties kan leiden. Slecht functionerende veiligheidssystemen kunnen er bijvoorbeeld toe leiden dat de airbags tijdens een botsing niet worden geactiveerd. Gezien deze potentiële risico's zijn nauwgezette metingen bij lage stroomsterkte absoluut noodzakelijk.
Om uitgebreide tests van een PCBA met hoge dichtheid te kunnen uitvoeren, moeten testpunten op elk elektrisch knooppunt in het circuit worden geplaatst, waardoor de in-circuittester grondige component- en verbindingstests kan uitvoeren. Het onderbrengen van testpunten op alle elektrische knooppunten binnen een dicht opeengepakte PCBA is echter onpraktisch. Deze beperking in de toewijzing van testpunten leidt tot een afname van de testdekking voor een PCBA met hoge dichtheid.
Dit kan worden aangepakt door geautomatiseerde clustervorming en testgeneratie voor deze clusters te introduceren. Een geautomatiseerde functie berekent de equivalente impedantie van het passieve analoge cluster en vergelijkt deze met meetresultaten. Vervolgens wordt een uitgebreid testplan gemaakt, op maat gemaakt voor het meten van clustercomponenten op dicht opeengepakte PCBA's. Dit vermindert aanzienlijk de technische inspanningen die nodig zijn om clusters handmatig te identificeren en tests te genereren.
Figuur 3: Typen apparaten en welke apparaten worden geaccepteerd voor clustertests.
Het verbeterde clustertestalgoritme wordt geïntroduceerd in de in-circuittester met hoge dichtheid en biedt een geautomatiseerde oplossing voor het creëren van betrouwbare passieve apparaatclusters en het genereren van testplannen. Het benutten van de kracht van een algoritme uit de geavanceerde clusterbibliotheek (ACL) zorgt voor efficiënte clustervorming. Daaropvolgende fasen omvatten strenge validatie van hardwarevereisten, wat bijdraagt aan het identificeren van betrouwbare clusters voor testdoeleinden. Door het proces te stroomlijnen kunnen zelfs beginnende testingenieurs effectief tests uitvoeren. Deze vooruitgang biedt klanten de mogelijkheid om te profiteren van verbeterde testprecisie, snellere testuitvoering en verbeterde betrouwbaarheid in hun productieprocessen, allemaal mogelijk gemaakt door het geautomatiseerde clustertestalgoritme.
Om de huidige PCBA-testuitdagingen aan te pakken, is het essentieel om het aantal iteraties te verminderen, waardoor de testduur die nodig is voor PCBA's met hoge dichtheid wordt verkort. Door snellere testtijden mogelijk te maken en de testdekking opnieuw uit te vinden, kunnen fabrikanten de complexiteiten overwinnen.
Bron uit: EE Times
