Просмотров: 0 Автор: Джун Баланге Время публикации: 8 июля 2024 г. Происхождение: ЭЭ Таймс
Сложность сборки печатных плат (PCBA) растет, как и необходимость испытаний для обеспечения качества, надежности и функциональности на производстве электроники.
Поскольку мы продолжаем расширять границы возможного с помощью электроники, спрос на надежные и высокопроизводительные электронные системы продолжает расти. В результате сложность сборки печатных плат (PCBA) растет, а вместе с ней и потребность в испытаниях для обеспечения качества, надежности и функциональности на производстве электроники.
По мере продвижения технического прогресса наблюдается значительное изменение стремления к компактным и сложным по конструкции устройствам. Это вызвало значительную эволюцию в проектировании печатных плат, характеризующуюся двумя ключевыми событиями:
Миниатюризация устройств в ответ на растущий спрос на все меньшее и быстрое. В результате конструкторы активно наращивают функциональность печатной платы, тем самым увеличивая количество компонентов, требующих тестового доступа.
Существует большой объем печатных плат, и хотя увеличение доступа к тестированию неизбежно, этот рост объема создал узкое место в системах внутрисхемного тестирования (ИКТ).
Решение этих проблем означает использование технологий, позволяющих разместить больше тестовых узлов. В конечном итоге это означает увеличение производительности и возможность обработки панелей большего размера.
Короткий тест — это стандартный тест без питания, проводимый во время ИКТ. Этот тест проверяет наличие нежелательных замыканий между компонентами на печатной плате. Короткий тест также помогает защитить плату от повреждений на последующем этапе испытаний с питанием. По мере развития технологий распространенность узлов с высоким импедансом растет, что обусловлено растущим спросом на качество сигнала, более низкое энергопотребление и улучшенную функциональность.
Однако продолжительность короткого теста для узла с высоким импедансом значительно больше. В среднем тестирование узла с высоким импедансом занимает в три раза больше времени, чем тестирование узла с низким импедансом. Такое расхождение в тестировании возникает из-за уникальных характеристик узлов с высоким импедансом, которые требуют более длительного времени стабилизации из-за малого тока, а также того, как небольшое количество шума может повлиять на измерения. Поэтому тестеры должны подавать тестовый сигнал в течение длительного периода времени, чтобы стабилизировать напряжение или ток и обеспечить точные показания. При короткой изоляции также возникают сложности, когда короткое замыкание обнаруживается на узле с высоким импедансом, изолирование и идентификация конкретных закороченных узлов может быть более сложным процессом. Такое увеличенное время тестирования потенциально может затруднить общую производительность производственной линии, создавая проблемы для эффективности и скорости производства.
Для решения проблем, связанных с тестированием узлов с высоким импедансом, расширенный короткий тест состоит из двух этапов: этапа обнаружения и этапа изоляции. Этот новый алгоритм, специально разработанный для повышения эффективности обнаружения коротких замыканий в узлах с высоким импедансом, неприменим к узлам с низким импедансом или узлам с известными короткими замыканиями.
Рисунок 1. Узлы с высоким импедансом разбиваются на группы с использованием двоичного идентификатора и измеряются на сопротивление для проверки на наличие коротких замыканий.
Рассмотрим сценарий, в котором плата содержит 100 узлов с высоким импедансом. В этом случае каждый узел будет иметь длину идентификатора 7 бит. Благодаря внедрению расширенного короткого теста процесс тестирования был значительно упрощен: для завершения теста потребовалось всего семь итераций вместо 100. Следовательно, такое сокращение количества итераций эффективно минимизирует общую продолжительность теста.
На этапе изоляции, если обнаружено короткое замыкание, расширенный метод проверки короткого замыкания использует технику разделения пополам, чтобы точно определить конкретные узлы, где произошло неожиданное короткое замыкание, что отражает стандартный алгоритм. Однако ключевое различие заключается в последовательности: закороченные узлы сначала идентифицируются из одной группы, а затем из другой, что оптимизирует эффективность процесса идентификации.
Суперконденсаторы, часто называемые SuperCaps, представляют собой тип конденсаторов, характеризующийся высокой емкостью от 1 до 100 фарад. Конденсаторы, как правило, представляют собой электрохимические устройства, предназначенные для хранения энергии в форме электростатической энергии.
Исключительная емкость суперконденсаторов для хранения энергии делает их особенно ценными в ряде применений, таких как поддержка электрических и гибридных транспортных средств (EV/HEV) и гибридных электромобилей (PHEV). Они используются для функций стоп-старт, быстрого ускорения и рекуперативного торможения.
Помимо применения в автомобилестроении, суперконденсаторы служат в качестве вторичного источника питания, обеспечивая аварийное резервное питание критически важных систем в случае сбоя или во время процедур запуска. Более того, они играют решающую роль в поддержании стабильного уровня напряжения в электрической системе автомобиля, тем самым повышая качество электроэнергии. Эта стабильность гарантирует, что чувствительные электронные компоненты получают стабильное и надежное питание, что способствует общей надежности и производительности системы.
Поэтому очень важно заряжать, тестировать и разряжать суперконденсаторы с точностью.
Рисунок 2. Тестовое соединение SuperCap
Токи утечки и спящие токи играют решающую роль в работе различных устройств, в том числе мобильных устройств, медицинского оборудования и автомобильных агрегатов. Эти токи являются особенно важными показателями энергопотребления устройства, позволяя понять, как долго батарея сможет работать, прежде чем потребуется подзарядка или замена.
В автомобильной технике блоки управления двигателем (ЭБУ) служат примером важности управления токами утечки и спящими режимами. ЭБУ контролируют критические функции в работе двигателя, такие как климат-контроль, управление подушками безопасности и антиблокировочной тормозной системой. Неэффективное управление этими токами в ЭБУ может привести к ненужному разряду аккумулятора, что приведет к сокращению срока службы аккумулятора и возможным электрическим неисправностям.
Помимо проблем с эффективностью, токи утечки также представляют собой значительный риск для безопасности. Неисправности, вызванные этими токами, могут привести к непредсказуемому поведению критически важных для безопасности цепей внутри ЭБУ, что потенциально может привести к опасным ситуациям. Например, неисправные системы безопасности могут привести к тому, что подушки безопасности не сработают во время столкновения. Учитывая эти потенциальные риски, крайне необходимы тщательные слаботочные измерения.
Для комплексного тестирования печатных плат высокой плотности необходимо, чтобы контрольные точки были расположены на каждом электрическом узле по всей цепи, что позволяет внутрисхемному тестеру выполнять тщательные испытания компонентов и соединений. Однако размещение контрольных точек на всех электрических узлах внутри плотно упакованной печатной платы нецелесообразно. Это ограничение в распределении тестовых точек приводит к уменьшению тестового покрытия для печатных плат высокой плотности.
Эту проблему можно решить, внедрив автоматическое формирование кластеров и генерацию тестов для этих кластеров. Автоматизированная функция вычисляет эквивалентное сопротивление пассивного аналогового кластера и сравнивает его с результатами измерений. Впоследствии был создан комплексный план испытаний, предназначенный для измерения компонентов кластера на плотно упакованных печатных платах. Это значительно сокращает инженерные усилия, необходимые для ручной идентификации кластеров и создания тестов.
Рисунок 3. Типы устройств и какие устройства принимаются для кластерного тестирования.
Усовершенствованный алгоритм кластерного тестирования представлен во внутрисхемном тестере высокой плотности и представляет собой автоматизированное решение для создания надежных кластеров пассивных устройств и составления планов тестирования. Использование возможностей алгоритма расширенной библиотеки кластеров (ACL) обеспечивает эффективное формирование кластеров. Последующие этапы включают строгую проверку требований к оборудованию, что способствует выявлению надежных кластеров для целей тестирования. Благодаря оптимизации процесса даже начинающие инженеры-испытатели смогут эффективно выполнять тесты. Это усовершенствование дает клиентам возможность повысить точность тестирования, ускорить выполнение испытаний и повысить надежность производственных процессов, чему способствует автоматизированный алгоритм кластерного тестирования.
Для решения сегодняшних задач тестирования печатных плат важно сократить количество итераций, что, как следствие, уменьшит продолжительность тестирования, необходимую для печатных плат высокой плотности. Ускорив время тестирования и переосмыслив тестовое покрытие, производители смогут преодолеть эти сложности.
Источник: EE Times
