Wyświetlenia: 0 Autor: Jun Balangue Czas publikacji: 2024-07-08 Pochodzenie: Czasy EE
Złożoność montażu płytek drukowanych (PCBA) rośnie, a zatem rośnie potrzeba testowania w celu zapewnienia jakości, niezawodności i funkcjonalności na hali produkcyjnej elektroniki.
W miarę jak stale przesuwamy granice możliwości elektroniki, zapotrzebowanie na niezawodne i wydajne systemy elektroniczne stale rośnie. W rezultacie rośnie złożoność montażu płytek drukowanych (PCBA), a co za tym idzie potrzeba testowania w celu zapewnienia jakości, niezawodności i funkcjonalności na hali produkcyjnej elektroniki.
Wraz z postępem technologicznym nastąpiła znacząca zmiana w zapotrzebowaniu na kompaktowe i misternie zaprojektowane urządzenia. Spowodowało to znaczącą ewolucję w projektowaniu PCBA, charakteryzującą się dwoma kluczowymi zmianami:
Miniaturyzacja urządzeń, w odpowiedzi na rosnące zapotrzebowanie na wszystko mniejsze i szybsze. W rezultacie projektanci aktywnie zwiększają funkcjonalność PCBA, zwiększając tym samym liczbę komponentów wymagających dostępu testowego.
Liczba PCBA jest duża i chociaż wzrost dostępu do testów jest nieunikniony, ten wzrost liczby stworzył wąskie gardło w systemach testów wewnątrzobwodowych (ICT).
Sprostanie tym wyzwaniom oznacza wykorzystanie technologii, która może obsłużyć większą liczbę węzłów testowych. Ostatecznie oznacza to zwiększenie wydajności i umożliwienie obróbki większych paneli.
Krótki test to standardowy test bez zasilania przeprowadzany podczas ICT. Ten test sprawdza, czy nie występują niepożądane zwarcia pomiędzy elementami PCBA. Krótki test pomaga również zabezpieczyć płytkę przed uszkodzeniem w późniejszej fazie testów zasilanych. Wraz z rozwojem technologii wzrasta częstość występowania węzłów o wysokiej impedancji, co wynika z rosnącego zapotrzebowania na jakość sygnału, mniejsze zużycie energii i lepszą funkcjonalność.
Jednak krótki czas trwania testu dla węzła o wysokiej impedancji jest znacznie dłuższy. Testowanie węzła o wysokiej impedancji zajmuje średnio trzy razy więcej czasu w porównaniu z węzłem o niskiej impedancji. Ta rozbieżność w testach wynika z wyjątkowej charakterystyki węzłów o wysokiej impedancji, które wymagają dłuższego czasu stabilizacji ze względu na niski przepływ prądu oraz tego, jak małe ilości szumu mogą wpływać na pomiary. Dlatego testerzy muszą przykładać sygnał testowy przez dłuższy czas, aby ustabilizować napięcie lub prąd i zapewnić dokładne odczyty. Złożoność występuje również podczas krótkiej izolacji, gdy wykryte zostanie zwarcie w węźle o wysokiej impedancji, izolowanie i identyfikacja konkretnych węzłów, które uległy zwarciu, może być bardziej złożonym procesem. Ten wydłużony czas testowania może potencjalnie utrudnić ogólną wydajność testów linii produkcyjnej, stwarzając wyzwania dla wydajności i szybkości produkcji.
Aby sprostać wyzwaniom związanym z testowaniem węzłów o wysokiej impedancji, ulepszony krótki test składa się z dwóch faz: fazy wykrywania i fazy izolacji. Zaprojektowany specjalnie w celu zwiększenia efektywności wykrywania zwarć w węzłach o wysokiej impedancji, ten nowy algorytm nie ma zastosowania do węzłów o niskiej impedancji lub węzłów, w których występują zwarcia.
Rysunek 1: Węzły o wysokiej impedancji są dzielone na grupy przy użyciu binarnego identyfikatora i mierzone pod kątem rezystancji w celu sprawdzenia, czy nie ma zwarć.
Rozważmy scenariusz, w którym płytka zawiera 100 węzłów o wysokiej impedancji. W tym przypadku każdy węzeł będzie miał 7-bitową długość identyfikatora. Dzięki wdrożeniu ulepszonego krótkiego testu proces testowania został znacznie usprawniony, wymagając jedynie siedmiu iteracji do ukończenia testu zamiast 100. W rezultacie to zmniejszenie liczby iteracji skutecznie minimalizuje całkowity czas trwania testu.
W przypadku wykrycia zwarcia na etapie izolacji ulepszona metoda testu zwarcia wykorzystuje technikę dzielenia na pół w celu wskazania konkretnych węzłów, w których wystąpiło nieoczekiwane zwarcie, zgodnie ze standardowym algorytmem. Jednak kluczowa różnica polega na kolejności: zwarte węzły są początkowo identyfikowane z jednej grupy, a następnie z drugiej, optymalizując efektywność procesu identyfikacji.
Superkondensatory, często określane jako SuperCaps, to rodzaj kondensatorów charakteryzujących się dużą pojemnością, wahającą się od 1 farada do 100 farad. Kondensatory to ogólnie urządzenia elektrochemiczne przeznaczone do magazynowania energii w postaci energii elektrostatycznej.
Wyjątkowa zdolność magazynowania energii superkondensatorów sprawia, że są one szczególnie cenne w wielu zastosowaniach, takich jak wspieranie pojazdów elektrycznych i hybrydowych (EV/HEV) oraz hybrydowych pojazdów elektrycznych typu plug-in (PHEV). Wykorzystuje się je do funkcji stop-start, szybkiego przyspieszania i hamowania regeneracyjnego.
Oprócz zastosowań motoryzacyjnych superkondensatory służą jako dodatkowe źródło zasilania, zapewniające awaryjne zasilanie awaryjne krytycznym systemom w przypadku awarii lub podczas procedur rozruchu. Ponadto odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu stabilnego poziomu napięcia w układzie elektrycznym pojazdu, poprawiając w ten sposób jakość energii. Ta stabilność zapewnia, że wrażliwe komponenty elektroniczne otrzymują stałe i niezawodne zasilanie, co przyczynia się do ogólnej niezawodności i wydajności systemu.
Dlatego niezwykle istotne jest precyzyjne ładowanie, testowanie i rozładowywanie superkondensatorów.
Rysunek 2: Połączenie testowe SuperCap
Prądy upływowe i uśpienia odgrywają kluczową rolę w działaniu różnych urządzeń, w tym urządzeń mobilnych, sprzętu medycznego i jednostek samochodowych. Prądy te są szczególnie istotnymi wskaźnikami zużycia energii przez urządzenie, zapewniając wgląd w to, jak długo bateria może działać, zanim będzie wymagać ponownego ładowania lub wymiany.
W zastosowaniach motoryzacyjnych jednostki sterujące silnika (ECU) ilustrują znaczenie zarządzania prądami upływowymi i uśpienia. ECU nadzorują krytyczne funkcje pracy silnika, takie jak klimatyzacja, zarządzanie poduszkami powietrznymi i układy przeciwblokujące. Nieefektywne obchodzenie się z tymi prądami w ECU może spowodować niepotrzebne zużycie akumulatora, co prowadzi do skrócenia jego żywotności i potencjalnych usterek elektrycznych.
Oprócz problemów związanych z wydajnością, prądy upływowe stwarzają również znaczne ryzyko bezpieczeństwa. Awarie wywołane tymi prądami mogą powodować nieprzewidywalne zachowanie obwodów krytycznych dla bezpieczeństwa w ECU, co może skutkować niebezpiecznymi sytuacjami. Na przykład nieprawidłowe działanie systemów bezpieczeństwa może spowodować, że poduszki powietrzne nie wyzwolą się podczas kolizji. Biorąc pod uwagę te potencjalne ryzyko, konieczne są dokładne pomiary niskoprądowe.
Kompleksowe testowanie płytek PCBA o dużej gęstości wymaga rozmieszczenia punktów testowych w każdym węźle elektrycznym w całym obwodzie, co umożliwi testerowi obwodu przeprowadzenie dokładnych testów komponentów i połączeń. Jednak umieszczenie punktów testowych we wszystkich węzłach elektrycznych w gęsto upakowanym PCBA jest niepraktyczne. To ograniczenie w alokacji punktów testowych prowadzi do zmniejszenia zasięgu testów w przypadku PCBA o dużej gęstości.
Można temu zaradzić, wprowadzając automatyczne tworzenie klastrów i generowanie testów dla tych klastrów. Zautomatyzowana funkcja oblicza równoważną impedancję pasywnego klastra analogowego i porównuje ją z wynikami pomiarów. Następnie utworzenie kompleksowego planu testów dostosowanego do pomiaru komponentów klastra na gęsto upakowanych PCBA. To znacznie zmniejsza wysiłek inżynieryjny wymagany do ręcznej identyfikacji klastrów i generowania testów.
Rysunek 3: Typy urządzeń i które urządzenia są akceptowane do testu klastra.
W testerze obwodów o dużej gęstości wprowadzono ulepszony algorytm testu klastrów, który stanowi zautomatyzowane rozwiązanie do tworzenia niezawodnych klastrów urządzeń pasywnych i generowania planów testów. Wykorzystanie mocy algorytmu z zaawansowanej biblioteki klastrów (ACL) zapewnia wydajne tworzenie klastrów. Kolejne etapy obejmują rygorystyczną walidację wymagań sprzętowych, przyczyniając się do identyfikacji niezawodnych klastrów do celów testowych. Usprawniając proces, nawet początkujący inżynierowie testujący mogą skutecznie wykonywać testy. Dzięki temu postępowi klienci mogą cieszyć się większą precyzją testów, szybszym wykonywaniem testów i zwiększoną niezawodnością procesów produkcyjnych, a wszystko to dzięki zautomatyzowanemu algorytmowi testów klastrowych.
Aby sprostać współczesnym wyzwaniom związanym z testowaniem PCBA, konieczne jest zmniejszenie liczby iteracji, a w konsekwencji skrócenie czasu trwania testów wymaganych w przypadku PCBA o dużej gęstości. Umożliwiając krótsze czasy testów i zmieniając zakres testów, producenci będą w stanie przezwyciężyć złożoność.
Źródło: EE Times
