Перегляди: 0 Автор: Jun Balangue Час публікації: 2024-07-08 Походження: EE Times
Складність збірки друкованих плат (PCBA) зростає, а також потреба в тестуванні для забезпечення якості, надійності та функціональності на виробництві електроніки.
Оскільки ми продовжуємо розширювати межі можливого з електронікою, попит на надійні та високопродуктивні електронні системи продовжує зростати. Як наслідок, складність збірки друкованих плат (PCBA) зростає, а також потреба у тестуванні для забезпечення якості, надійності та функціональності на виробництві електроніки.
У міру розвитку технічного прогресу відбулися суттєві зміни в бажанні компактних пристроїв зі складним дизайном. Це спричинило значну еволюцію в дизайні PCBA, що характеризується двома ключовими подіями:
Мініатюризація пристроїв у відповідь на зростаючий попит на все менше та швидше. У результаті розробники активно нарощують функціональність PCBA, тим самим збільшуючи кількість компонентів, які потребують тестового доступу.
Існує великий обсяг PCBA, і хоча збільшення тестового доступу неминуче, це зростання обсягу створило вузьке місце в системах внутрішньосхемного тестування (ICT).
Вирішення цих проблем означає використання технології, яка може вмістити більше тестових вузлів. Зрештою, це означає збільшення потужності та можливість обробки більших панелей.
Короткий тест — це стандартний тест без живлення, який проводиться під час ІКТ. Цей тест перевіряє наявність небажаних коротких замикань між компонентами на PCBA. Короткий тест також допомагає захистити плату від пошкодження на наступній фазі тестування з живленням. З розвитком технологій зростає поширеність високоімпедансних вузлів, що зумовлено зростаючим попитом на якість сигналу, нижче енергоспоживання та покращену функціональність.
Однак коротка тривалість випробування для вузла з високим опором є значно довшою. У середньому тестування вузла з високим опором займає втричі більше часу порівняно з вузлом з низьким опором. Ця розбіжність у тестуванні виникає через унікальні характеристики високоімпедансних вузлів, які потребують більш тривалого часу стабілізації через низький струм, а також через те, як невелика кількість шуму може вплинути на вимірювання. Тому тестери повинні подавати тестовий сигнал протягом тривалого періоду, щоб стабілізувати напругу або струм, щоб забезпечити точні показання. Існує також складність під час короткого замикання, коли замикання виявляється на високоімпедансному вузлі, ізоляція та ідентифікація конкретних закорочених вузлів може бути більш складним процесом. Цей розширений час тестування потенційно може перешкоджати загальній пропускній здатності виробничої лінії, створюючи проблеми для ефективності та швидкості виробництва.
Вирішуючи проблеми, пов’язані з тестуванням високоімпедансних вузлів, розширений короткий тест складається з двох фаз: фази виявлення та фази ізоляції. Спеціально розроблений для підвищення ефективності виявлення короткого замикання для вузлів з високим опором, цей новий алгоритм не застосовується до вузлів із низьким опором або вузлів із відомими короткими замиканнями.
Рисунок 1: Вузли з високим опором розбиваються на групи за допомогою двійкового ідентифікатора та вимірюються на опір, щоб перевірити наявність коротких замикань.
Розглянемо сценарій, коли плата містить 100 вузлів з високим опором. У цьому випадку кожен вузол матиме 7-бітну довжину ідентифікатора. Завдяки впровадженню розширеного короткого тесту процес тестування було значно оптимізовано, для завершення тесту потрібно було лише сім ітерацій замість 100. Отже, це зменшення кількості ітерацій фактично мінімізує загальну тривалість тесту.
Під час фази ізоляції, якщо виявлено коротке замикання, розширений метод тестування на коротке замикання використовує техніку зменшення вдвічі, щоб точно визначити конкретні вузли, де сталося неочікуване коротке замикання, віддзеркалюючи стандартний алгоритм. Однак ключова відмінність полягає в послідовності: закоротені вузли спочатку ідентифікуються з однієї групи, а потім з іншої, що оптимізує ефективність процесу ідентифікації.
Суперконденсатори, які часто називають SuperCaps, — це тип конденсаторів, що характеризується високою ємністю від 1 до 100 фарад. Конденсатори, загалом, є електрохімічними пристроями, призначеними для зберігання енергії у вигляді електростатичної енергії.
Виняткова ємність суперконденсаторів для накопичення енергії робить їх особливо цінними в ряді додатків, таких як підтримка електричних і гібридних транспортних засобів (EV/HEV) і гібридних електромобілів (PHEV). Вони використовуються для функції «стоп-старт», швидкого прискорення та регенеративного гальмування.
Окрім застосування в автомобілях, суперконденсатори служать вторинним джерелом живлення, забезпечуючи аварійне резервне живлення критично важливих систем у разі збою або під час процедур запуску. Крім того, вони відіграють вирішальну роль у підтримці стабільних рівнів напруги в електричній системі автомобіля, тим самим підвищуючи якість електроенергії. Ця стабільність забезпечує постійне та надійне живлення чутливих електронних компонентів, що сприяє загальній надійності та продуктивності системи.
Тому дуже важливо заряджати, тестувати та розряджати суперконденсатори з точністю.
Малюнок 2: Тестове підключення SuperCap
Струми витоку та сну відіграють вирішальну роль у роботі різних пристроїв, включаючи мобільні пристрої, медичне обладнання та автомобільні агрегати. Ці струми є особливо важливими індикаторами споживання енергії пристроєм, які дають зрозуміти, як довго батарея може працювати до того, як її буде потрібно зарядити або замінити.
В автомобільних додатках блоки керування двигуном (ECU) є прикладом важливості керування струмами витоку та сну. ЕБУ контролює критичні функції в роботі двигуна, такі як клімат-контроль, управління подушками безпеки та антиблокувальні системи гальм. Неефективне керування цими струмами в ECU може призвести до непотрібного розрядження батареї, що призведе до скорочення терміну служби батареї та потенційних електричних несправностей.
Крім проблем ефективності, струми витоку також становлять значний ризик для безпеки. Несправності, спричинені цими струмами, можуть спричинити непередбачувану поведінку важливих для безпеки ланцюгів у ECU, що потенційно може призвести до небезпечних ситуацій. Наприклад, несправність систем безпеки може призвести до того, що подушки безпеки не спрацюють під час зіткнення. Враховуючи ці потенційні ризики, ретельні вимірювання слабкого струму є обов’язковими.
Досягнення комплексного тестування PCBA високої щільності вимагає, щоб контрольні точки були розташовані на кожному електричному вузлі по всій схемі, що дозволяє внутрішньосхемному тестеру виконувати ретельні тести компонентів і з’єднань. Однак розміщення тестових точок на всіх електричних вузлах у щільно упакованому PCBA є недоцільним. Це обмеження у розподілі тестових точок призводить до зменшення тестового покриття для PCBA високої щільності.
Це можна вирішити, запровадивши автоматичне формування кластерів і генерацію тестів для цих кластерів. Автоматизована функція обчислює еквівалентний імпеданс пасивного аналогового кластера та порівнює його з результатами вимірювань. Згодом було створено комплексний план тестування, призначений для вимірювання компонентів кластера на щільно упакованих PCBA. Це значно скорочує інженерні зусилля, необхідні для ручної ідентифікації кластерів і створення тестів.
Малюнок 3. Типи пристроїв і пристрої, прийняті для тестування кластера.
Удосконалений алгоритм тестування кластерів представлений у внутрішньосхемному тестері високої щільності та представляє автоматизоване рішення для створення надійних кластерів пасивних пристроїв і генерації планів тестування. Використання потужності алгоритму з розширеної бібліотеки кластерів (ACL) забезпечує ефективне формування кластерів. Подальші етапи передбачають перевірку суворих вимог до апаратного забезпечення, що сприяє визначенню надійних кластерів для цілей тестування. Завдяки спрощенню процесу навіть інженери-випробувачі-початківці можуть ефективно виконувати тести. Це вдосконалення дозволяє клієнтам насолоджуватися підвищеною точністю тестування, швидшим виконанням тестів і підвищеною надійністю у своїх виробничих процесах, усе це сприяє автоматизованому алгоритму кластерного тестування.
Щоб вирішити сучасні проблеми тестування PCBA, важливо зменшити кількість ітерацій, відповідно зменшуючи тривалість тестування, необхідну для PCBA високої щільності. Завдяки скороченню часу тестування та переосмисленню тестового покриття виробники зможуть подолати складності.
Джерело: EE Times
