PROGRAMUL DE STUDIU: REȚELE ȘI SOFTWARE DE TELECOMUNICAȚII FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT:ZI METODE DE EFICIENTIZARE A TESTĂRII COMPONENTELOR ÎN CIRCUIT… [629224]

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ ȘI

TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI

PROGRAMUL DE STUDIU: REȚELE ȘI SOFTWARE DE
TELECOMUNICAȚII

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT:ZI

METODE DE EFICIENTIZARE A TESTĂRII
COMPONENTELOR ÎN CIRCUIT

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC

Conf. Dr. Moldovan Liviu

ABSOLVENT: [anonimizat]

2017

Cuprins

Glosar ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 3
Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 4
Capitolul 1 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 6
Etapele procesului de producție a unui subansamblu electronic ………………………….. ……………. 6
Capitolul 2 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 18
Echipamentele pentru testarea în circuit (ICT) ………………………….. ………………………….. …….. 18
2.1 Echipamentul ICT Keysight i3070 ………………………….. ………………………….. ………………… 18
2.2 Echipamentul ICT Flying Probe Takaya APT -1400F -SL ………………………….. …………….. 20
2.2.1 Avantajele echipamentelor ICT Flying Probe ………………………….. ………………………….. . 21
Capitolul 3 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 24
Eficiența unui echipament de test ICT ………………………….. ………………………….. ………………… 24
3.1 Testarea în circuit( ICT) ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 25
3.1.1 Alegerea echipamentului de test în circuit ………………………….. ………………………….. …… 25
3.1.2 Metodologia testului în circuit comune Flying Probe și ICT ………………………….. ………. 28
Capitolul 4 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 31
Metode de eficientizare a testării componentelor în circuit ………………………….. ………………… 31
4.1 Metode de eficientizare a testării în circuit ………………………….. ………………………….. …….. 31
4.2 Studiu de caz ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 40
Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 43
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………………. 45

3

Glosar

ICT – In Circuit Test (Lb.Eng) – Testul În Circuit (Lb.Română)
ICT Flying Probe – In Circuit Test Flying Probe (Lb.Eng) – Test În Circuit Cu Probe
Mobile(Lb. Română)
PCB – Printed Circuit Board (Lb.Eng) – Circuit Imprimat (Lb.Română)
PCBA – Printed Circuit Board Assembly (Lb.Eng) – Circuit Imprimat
Asamblat(Lb.Română)
SMD – Surface Mount ed Device (Lb.Eng) – Dispozitive Montate Pe Suprafață
(Lb.Română)
SMT – Surface Mount Technology (Lb.Eng) – Tehnologia Montării Pe Suprafață
(Lb.Română)
THT – Through Hole Technology (Lb.Eng) – Tehnologia Montării În Găuri
AOI – Automated Optical Inspection (Lb.Eng) – Inspecție Optică Automată
(Lb.Română)
AXI – Automated X -ray Inspection (Lb.Eng) – Inspecție Automata Cu Raze X
(Lb.Română)
FT – Functional Test (Lb.Eng) – Test Functional (Lb.Română)
BGA – Ball Grid Array( Lb.Eng) – Matrice Grilă De Bile(Lb.Română)
CAD – Computer -aided design( Lb.Eng) – Proiectare asistată de calculator
(Lb.Română)

Introducere

De când ne naștem, întâlnim în jurul nostru o mulțime de lucruri care ne fac viața mai
ușoară, lucruri definite ca fiind dispozitive electronice create pentru a îmbunătăți viața
oamenilor. Din totdeauna m -am întrebat cum funcționează aceste dispozitive, cu m se
construiesc, din ce se construiesc, cine le construiește, cine le -a proiectat și mai ales cum le
pot fi îmbunătățite performanțele și prelungi perioada de funcționare.

Cum poate cineva afla răspunsurile la toate aceste întrebări? Simplu, prin studiul
aprofundat al electronicii. Această materie, deși la înc eput pare greoaie, este atât de
captivantă încât oricine înțelege tainele ei rămâne fascinat și va face din electronică o
pasiune.

Revenind la marea mea preocupare de a afla cum performanțele unui a parat pot fi
îmbunătățite și cum poate fi prelungită perioada de funcționare, am început să studiez etapele
procesului de fabricare a aparatelor electronice.

În această lucrare am să împărtășesc detalii și informații descoperite în etapa mea
de specializa re în electronică. Titlul lucrării este „Metode de eficientizare a testării
componentelor în circuit” și este structurată în mai multe capitole.

„De ce aș dori să eficientizez testarea componentelor unui aparat si nu testarea
aparatului gata asamblat ?” R ăspunsul e chiar foarte simplu: dispozitivul electronic este
alcătuit din plăci electronice pe care sunt montate componente electronice. Testarea la nivel
de componenta este necesară deoarece defectele sunt identificate ușor, reparațiile sunt
rapide și nu presupune timp îndelungat pentru identificarea defectelor.

„De unde apar aceste defecte?”. În capitolul 1 voi descrie etapele procesului de
producție pentru un dispozitiv electronic și voi pune accent în special pe defectele pe care
le introduce fiecare p roces.

„Cum pot fi identificate aceste defecte?”. Deoarece majoritatea defectelor nu sunt ușor
de identificat de către om „cu mâna goală” și mai ales deoarece decizia umană este
influențată de subiectivism, se folosesc echipamente speciale de test, precum echipamente
pentru inspecție optică automată, inspecție cu raze X, echipamente pentru testarea
componentelor în circuit și echipamente pentru testarea funcțională a ansamblului electronic.

Echipamentele pentru testarea componentelor în circuit sunt descr ise, din punct de
vedere hardware, în capitolul 2.

Pentru a decide utilizarea unui echipament ICT, eficiența acestuia este demonstrată
în capitolul 3. Aceste decizii sunt luate în cadrul strategiei de test, iar capabilitățile de test
ale echipamentelor sunt descrise în același capitol.

În capitolul 4 veți regăsi cea mai importantă parte a lucrării, și anume, metodele
prin care testarea componentelor în circuit poate fi eficientizată. Sunt prezentate câteva
metode

5
importante , ideale pentru realizarea unui program de test, aceste metode făcând diferența
între o placă bună și o placă funcțională.

Partea practică a acestei lucrări a fost realizată în cadrul departamentului de Test
Engineering al companiei Plexus Services Oradea , sub îndrumarea domnului Adrian
Kiss, Supervisor – Test & Inspection.

Capitolul 1
Etapele procesului de producție a unui subansamblu electronic

Pentru a înțelege de ce pașii de inspecție și testare a subansamblurilor sunt atât de
necesari, voi prezenta în cele ce urmează, pe scurt, etapele prin care trece un subansamblu de
la PCB la livrare (vezi Fig.1.1) și câteva din defectele care pot fi introduse de u n anumit pas
de proces. După ce vom descoperi care etape de producție introduc defecte asupra produsului,
vom putea realiza un nou proces de producție care va include și etape de testare acolo unde
va fi nevoie.

COMPONENTE

PLASAREA

LIPIREA
COMPONENTELOR
& COMPONENTELOR SMD PE PCB
SMD PCB

DEPANELIZAREA
LIPIREA
PLASAREA
PCBA -ULUI COMPONENTELOR COMPONENTELOR
PTH PTH

ASAMBLAREA
ASAMBLAREA
LIVRAREA
MODULULUI MODULULUI ÎN
PRODUSULUI
UNITATE

Fig 1.1 – Etapele unui proces de producție , de la PCB , până la livrare

 Componente & PCB.

Un ansamblu este format din componente și PCB. PCB -ul este de fapt circuitul
electronic imprimat pe care vor fi plasate componentele. Componentele electronice, în funcție
de metoda de aplicare pe placă, sunt de două tipuri: SMD (vezi Fig. 1.2) și TH (vezi Fig. 1.3).
Componentele SMD sunt componente care se plasea ză direct pe PCB, în timp ce
componentele TH se insereaza pe PCB.

7

Fig. 1.2 Componente SMD

Fig.1.3 Componente TH

 Procesul de printare

Prima etapă în procesul de producție se aplică pastă de lipire cu ajutorul unei matrițe
numită stencil (vezi Fig.1.4), o matriță cu design special pentru subansamblul ce urmează a
fi produs. Acest proces se desfășoară astfel: placa este ținută în loc cu aj utorul unei pompe
de vid sau prin mijloace mecanice, matrița se pune peste PCB, iar prin deschiderile ei
(aperturi), pasta de lipit este împinsă și va fi depozitată pe pad -uri. Matrița se îndepărtează și
rămâne pasta de lipit la locațiile corespunzătoare p e PCB.

Fig. 1.4 Matrița Stencil

Defecte introduse pot fi următoarele: pad -uri omise, lipire insuficientă , etc.

 Plasarea componentelor SMD pe PCB

Industria electronică s -a dezvoltat surprinzător de repede datorită miniaturizării
componentelor electronice. Această miniaturizare apare întipărită în cadrul tehnologiei SMT.
Datorită automatizării la care s -a ajuns și miniaturizării continue a componentelor, această
tehnologie este cea mai întâlnită în acest moment.

Prin tehnologia SMT componentele sunt așezate pe pad -urile circuitului imprimat,
fapt care este diferit față de tehnologia THT unde terminalele componentelor se inserează
în placă.

Acest tip de tehnologie stă la baza unui proces de producție a unui subansa mblu
electronic.

Tehnologia SMT se bazează pe trei elemente: componentele, materialele și sistemul de
asamblare. Componetele SMD acoperă o varietate diversificată, existând o gamă largă de
unde producătorul de subansambluri poate alege, dar un subansamblu electronic nu va putea
fi populat întotdeauna doar cu componente SMD. Aceste componente se plasează cu mașini
speciale, automate sau semiautomate, care preiau componentele de pe role și le plantează pe
PCB cu ajutorul unor capete de plantare (vezi Fig. 1. 5). Aceste capete conțin niște pensete cu
vacuum care iau componenta și o plasează exact unde îi comandă programul mașinii.

Fig.1.5 – Echipament de plasare a
componentelor SMD

Tipuri de defecte care pot să apară datorită procesului de plasare a componentelor

– Plasare incorectă (vezi Fig. 1.6)

Fig. 1.6 – Plasare incorectă a unei componente SMD

– Componentă mișcată

– Lipsă componentă

– Componente suprapuse

 Lipirea componentelor

Cea mai întâlnită metodă de lipire a componentelor este tehnologia de lipire prin
retopire (eng. Reflow). Acest proces poate avea loc pe una sau pe ambele fețe ale PCBA -ului.

9

Pentru lipire se folosește o pastă compusă dintr -o pudră obținută dintr -un aliaj de
lipit, aflată într -o masă de flux lichidă, care are o vâscozitate ridicată.

Pentru acest proces se folosesc cuptoare speciale care au 3 etape unde se pot controla
foarte precis următoarele procese termice: preîncălzirea, încălzirea și răcirea, prin controlul
temperaturii.

Defecte care pot să apară :

– Lipituri fisurate (vezi Fig. 1.7)

Fig. 1.7 – Lipitura fisurata

– Componentă ridicată (vezi Fig. 1.8)

Fig. 1.8 – Componentă SMD ridicată

– Punți de cositor (vezi Fig. 1.9)

Fig. 1.9 – Punte de cositor

 Plasarea componentelor TH

Plasarea componentelor TH se poate face automat sau manual. Plasarea automată se
realizează cu ajutorul unor mașini speciale care iau componentele TH de pe role și le
plasează pe PCBA în locurile special destinate (vezi Fig. 1.10 ). Componentele care nu pot
fi inserate automat datorită formei, dimensiunii sau design -ului (ex.relee) sunt inserate
manual.

Fig. 1.10 – Setarea rolelor de componentele TH la mașina de inserție

 Lipirea componentelor TH

Lipirea componentelor poate fi realizată prin trecerea plăcii printr -un val continuu de
pastă de lipit, iar lipiturile sunt realizate în mod simultan. PCBA -ul este ținut în contact cu
aliajul de lipit suficient timp cât conductoarele componentelor să se încălzească și să
formeze legături stabile cu lipitura.

Defecte introduse :

– Lipitură insuficientă

– Punte de cositor

– Exces de cositor (vezi Fig.1.11 )

Fig. 1.11 – Exces de cositor

Aceste etape de proces sunt principalele care introduc defecte. Cele mai comune
defecte întâlnite sunt:

– Scurt -circuitul – cauzat de excesul de cositor (vezi Fig. 1.12)

11

Fig.1.12 -Scurt -circuit

– Pini nelipiți – cauzat de insuficienț a de cositor (vezi Fig. 1.13 )

Fig. 1.13 – Pin nelipit

– Componente lipsă (vezi Fig. 1.14 )

Fig. 1.14 – Componente lipsă

– Orientarea greșită a componentelor, polaritate greșită

– Componente distruse (vezi Fig.1.15 )

– Fig 1.15 – Componentă distrusă

– Componente înălțate (tombstone) (vezi Fig. 1.16)

Fig. 1.16 – Componentă înălțată

Observând numărul de defecte introdus de aceste etape ale procesului, s -a decis
introducerea unor etape de inspecție și testare a produsului.

La ora actuală, pentru inspectarea unui produs de -a lungul procesului de fabricare,
există mai multe tipuri de teste și inspecții: inspecții optice automate și manuale, testări în
circuit și funcționale.

Inspecțiile optice automate sunt: inspecția cu echipamente AOI, inspecția cu
echipamente AXI, inspecțiile optice manuale sunt inspecții care se fac înainte de livrarea
produsului. Testările în circuit se realizează cu echipamente speciale ICT și ICT Flying Probe,
testările funcționale se realizează atât la nivel de modul, cât și la nivel de unitate.

Inspecțiile cu echipamente AOI

Sistemul de calitate este format din mai multe elemente, dintre care un element
important este inspecția vizuală manuală. Aceas tă inspecție este realizată de operatori
specializați care, cu ajutorul microscoapelor, pot identifica optic defecte pe placă.

Avantajele acestei metode sunt date de costurile reduse, iar posturile de lucru pot fi
create și desființate foarte repede. Ceea ce reprezintă un dezavantaj, al acestui tip de inspecție
este faptul că decizia finală este luată de un operator și această decizie poate fi subiectivă.

13

Înlocuirea factorului uman cu aparatură pentru inspecție optică automată (AOI) aduce
avantaje precum identificarea rapidă a defectelor, rata de eroare fiind foarte mică.

În imaginile următoare se poate observa un echipament AOI și interfața programului
de AOI cu operatorul mașinii.

Fig. 1.17 – Echipament AOI Fig. 1.1 8 – Interfața programului cu operatorul

Echipamentele de AOI au în componență:

– una sau mai multe camere de rezoluție înaltă pentru achiziționarea imaginilor.

– un sistem de iluminare format dintr -o matrice cu LED -uri.

– conveior pentru deplasarea și fixarea plăcilor în poziția de inspecție.

Inspecții cu echipamente AXI

În general folosim AXI acolo unde nu vede AOI -ul, adică unde sunt lipituri ascunse.

Odată cu începerea utilizării echipamentelor pentru inspecția cu raze X (A XI) a
lipiturilor prezente pe placă, testarea s -a revoluționat, defectele prezente datorită lipiturilor
fiind ușor de descoperit (vezi Fig.1.19 ).

Fig. 1.19 – Biluță de cositor vizualizată la AXI

Dezavantajul major este dat de costul unui asemenea echipament de test.

Testul funcțional

Prin testul funcțional se analizează parametrii funcționali a unui ansamblu
electronic, utilizând un modul simulator care aplică și citește semnale la intrarea și la ieșirea
circuitului.

Această testare demonstrează faptul că placa va funcționa în condiții impuse.

O testare funcțională a PCBA -ului necesită prea mult timp fără a avea acoperire de
100%. Fiecare simulator/ modul de test este realizat special pentru o anumită placă, iar
dacă testarea demonstrează că placa este defectă, costul identificării defectului și al
reparației crește enorm deoarece eroarea este la nivel de subansamblu, nu la nivel d e
componentă.

Tendințele pentru realizarea subansamblurilor electronice sunt reprezentate de
nivelurile de complexitate cât mai ridicate. Numeroase subansambluri populate cu un
număr mare de componente reprezintă un risc crescut ca numărul defectelor să c rească în
timpul trecerii PCBA -ului prin fiecare etapă a procesului de producție.

Numărul mare de componente înseamnă costuri mărite pentru fiecare PCBA, care se
vor reflecta în costurile mari de producție. Complexitatea ridicată atrage provocări serioase
pentru descoperirea defectelor. Cu apariția tehnologiei SMD și miniaturizarea continue a
componentelor, procesul de plasare a componentelor pe circuitul imprimat devine provocarea
cea mai mare.

Pentru asemenea PCBA -uri, strategia de test conține diferite etape de testare: AOI,
ICT și la final testul funcțional.

Realizarea unei noi strategii de test pentru plăci complexe trebuie explicată prin
demonstrarea complexității proiectului. Aceasta complexitate apare din următoarele
motive:

15
– cu cât numărul de componente este mai mare, cu atât mai multe lipituri trebuie
verificate.

– Un volum mic de produse implică un număr de defecte mai mic. Dacă numărul
de defecte este mare, atunci procesul trebuie revizuit.

Com parând 3 PCBA -uri cu grad de complexitate diferit, putem observa și
impactul economic asupra procesului.

a) Placă cu complexitate redusă: are maxim 75 de componente și 425 lipituri și va avea
între 75 și 150 noduri electrice.

b) Placă de complexitate medie: are maxim 550 de componente și 4450 lipituri,
iar numărul de noduri electrice este cuprins între 700 și 1500 .

c) Placă de complexitate ridicată: are peste 2500 de componente și 17500 de lipituri, iar
numărul nodurilor electrice poate fi între 3000 și 4000 .

În urma calculului Yield -ului (randamentul procesului), rezultatele sunt următoarele:

DPMO – nr. defecte la un milion de oportunități

Yield – randamentul unui proces

N – oportunitățile

Rezultă următoarele :

– Pentru placa de complexitate redusă N = 500 ( 75 componente+425 lipituri)

– Pentru placa de complexitate medie N =5000 ( 550 componente + 4450 lipituri )

– Pentru placa de complexitate ridicată N = 20000 ( 2500 componen te + 17500
lipituri )

Cunoscând variabila N și aplicând formula de mai sus, rezultă următorul Yield (vezi Fig.1.20 )

– 98% pentru plăcile de complexitate redusă

– 94% pentru plăcile de complexitate medie

– 88% pentru plăcile de complexitate ridicată

Yield

100% 98%

95% 94%

90%
88% 85%
80%

Placa de
complexitate Placa de
redusa complexitate medie Placa de
complexitate
ridicata

Fig.1.20 – Yield în funcție de complexitatea plăcilor

Aceste procente dovedesc faptul că aproape toate plăcile de complexitate redusă vor
fi bune și în același timp, probabilitatea ca plăcile de complexitate ridicată să aibă defecte
este ridicată.

Problema testării plăcilor cu complexitate ridicată

Se întâlnesc numeroase probleme când vine vorba de alegerea strategiei de test
pentru o placă complexă. Se știe că identificarea defectelor cât mai curând posibil reprezintă
un avantaj de cost. Prin urmare este foarte important ca testul să aibă o acoperire c ât mai
mare și defectele să fie descoperite cât mai devreme în procesul de fabricație (vezi Fig.
1.21).

Fig. 1.21 – Ordinea pașilor de testare normali după SMT

Testul AOI pe plăci complexe, cu componente și lipituri ascunse, nu este sufi cient,
astfel este necesar identificarea unei metode de testare cu cea mai mare acoperire a
posibilelor defecte de lipituri .

Pentru identificarea acestor defecte ale lipiturilor, recomandat este ca strategia de test
să conțină testul AXI. După testul AXI poate urma testul ICT care datorită complexității

17

ridicate a PCBA -urilor necesită un timp de programare îndelungat, iar pentru construirea
adaptorului de test pot fi necesare până la 3000, 3500 sonde de test.

În plus există și alte dificultăți legate de strategia de test clasică ICT pentru plăci mai
complexe. Ad aptorul de test este scump, probabilitatea reapariției problemelor de contact
crește, deoarece mai multe sonde de testare au nevoie de a lovi țintele de testare. Acest lucru
duce la numeroase reluări și dificultăți în diferențierea dintre defectele reale ș i defectele
induse de contactul imperfect .

Fig. 1.22 – Ordinea pașilor de testare ideali după SMT

Noua strategie de test recomandată pentru plăci complexe este înlocuirea testului AOI
cu testul AXI (vezi Fig. 1.22 ). După inspectarea cu raze X, vor urma testarea în circuit și
testarea funcțională. Utilizatorii acestei strategii susțin că introducerea testelor AXI -ICT a
permis ca 97% din produse să nu ajungă eșecuri, să nu existe reparații după livrare, iar
flexibilitatea proiectării a crescut, c onform studiulului realizat de o firmă de suport tehnic și
distribuție a echipamentelor Keysight în România.

Capitolul 2
Echipamentele pentru testarea în circuit (ICT)

Pentru testarea în circuit se întâlnesc două tipuri de echipament: echipament ICT și
echipament ICT Flying Probe. În capitolul acesta voi prezenta aceste echipamente din
punct de vedere hardware.

2.1 Echipamentul ICT Keysight i3070

În imaginea următoare este explicat din punct de vedere hardware, un echipament
de test pentru testare în circuit.

Fig. 2.1. – Echipament ICT

Pentru efectuarea testării în circuit, echipamentul trebuie să fie întâi capabil de două lucruri:

– Trebuie să aibă acces la toate componentele care trebuiesc testate, adică trebuie să
se poată conecta la fiecare pin al componentelor.

– Trebuie să poată izola fiecare componentă de componentele din jur. Deoarece
compone ntele sunt interconectate pe PCBA, sunt necesare tehnici speciale de izolare
a componentei, fără a afecta alte componente.

19

Fig. 2.2 – Adaptor de test

Pentru a avea acces la nodurile de circuit pe un PCBA, echipamentul prezintă un
adaptor de test, care folosește un pat -de-cuie special (vezi Fig. 2.2). Aceste cuie sunt mici
sonde cu arc care fac contact fizic cu piesele și nodurile componentelor în timpul unui test.
Fiecare tip de PCBA necesită propriu l adaptor de test în care patul -de-cuie este situat în
mod corespunzător pentru a veni în contact cu nodurile de circuit de pe placă (vezi Fig. 2.3).

Fig. 2.3 – Pat de cuie

Fig. 2.4 –Tipuri de pini

Sondele de test pot fi situate doar pe o parte a adaptorului de test sau pe ambele părți,
pentru o accesibilitate mărită. Deoarece testele care se fac sunt analogice, digitale sau
hibride, fiecare sondă de test poate fi conect ată la un instrument de măsură, conform
instrucțiunilor programului de testare.

În imaginea următoare se poate observa un echipament de test ICT Keysight i3070
(vezi Fig. 2.5).

Fig. 2.5 – Echipament ICT Keysight i3070

Keysight i3070 este cea mai mare și mai compatibilă familie de echipamente
pentru testarea în circuit a PCBA -urilor. Sunt proiectate pentru a gestiona o mare
varietate de strategii de testare, tehnologii, modele de PCB.

Sistemele de dezvoltare Keysight oferă un sistem specializat pentru crearea, rularea și
depanarea testelor. Dezvoltarea sistemului poate fi configurată cu un singur modul cu până la
1296 noduri, 2 module care pot avea până la 2592 noduri sau cu 4 module care pot ajunge
pana la 5184 noduri.

În timpul testării, componentele analogice sunt abordate primele, urmate de
componentele digitale.

2.2 Echipamentul ICT Flying Probe Takaya APT -1400F -SL

Spre deosebire de echipamentul ICT Keysight i3070, un echipament ICT Flying
Probe utilizează sonde de t est mobile, care pot accesa, prin simpla deplasare mecanică a
acestora, orice punct de test de pe suprafața plăcii electronice.

În imaginile următoare sunt prezentate echipamentul de test ICT Flying Probe
Takaya APT -1400F și probele mobile pe o placă.

21

Fig. 2.6 a – Echipament ICT Flying Probe Takaya APT -1400F -SL

Fig. 2. 6b–Sonde de test mobile ale echipamentului ICT Flying Probe – Takaya Apt1400F -SL

2.2.1 Avantajele echipamentelor ICT Flying Probe

Noile generații de Flying Probe au fost create pentru a mări viteza de testare, a
îmbunătății accesul și pentru o mai mare acoperire pe placă. Dezvoltarea testelor pentru
Flying Probe implică o metodă de cost eficientă ca re furnizează o metodologie pentru

verificarea prototipurilor, spre deosebire de ICT unde sunt necesare adaptoare de test
costisitoare. Acest lucru elimină costul enorm al orelor de programare și permite
schimbarea design -ului prin modificări simple în programul de test.

Echipamentul de ICT Flying Probe permite conectarea punctelor de test, iar camera
video instalată în echipament permite inspecție vizuală. Prin prezența generatorului de
funcții se pot aplica diferite semnale p e placă: semnal sinusoidal, triunghiular și
dreptunghiular.

Generatorul de funcții are următoarele specificații:

Caracteristici Descriere
Frecvența 1Hz~500KHz
Forma semnalului Sinusoidal, triunghiular, dreptunghiular
Impedanța de ieșire 0 Ohm sau 500 Ohm
Sursa 100mV p-p~20V p-p (impedanța de ieșire 0
Ohm)
50mV p-p~10V p-p (impedanța de ieșire
50Ohm)
Tensiunea 0~±10V (0 Ohm)
0~±5 V (50Ohm)
Limitarea intensității curentului 100mA
Tabel .2.1 – Specificații ale generatorului de funcții

Flying Probe poate accesa pinii componentelor direct cu sondele, fără necesitatea
existenței unor puncte de test, având o acoperire îmbunătățită de testare comparativ cu
patul de cuie al ICT -ului, care utilizează Vias -urile de pe placă ca puncte de test.

Flying Probe este o metodă utilizată pentru volum redus și pentru plăcile prototip,
datorită ușurinței de utilizare în programare. Ciclurile de producție cu volum redus nu
justifică costurile ridicate ale adaptoarelor de test. Utilizarea tehnologiei Flying Probe oferă
soluții rentabile clienților.

Beneficii oferite clienților:

– Eliminarea costurilor privind crearea adaptoarelor de test ICT

– Timpul de programare este redus la minim câteva ore sau câteva zile, clienții
putând avea produsele finite într -un termen foarte scurt

– Rapiditatea și ușurința testării prototipului

– Ușurința de a detecta punți de cositor, scurtcircuite, componente
nelipite, componente cu valori necorespunzătoare, polaritate greșită

– Schimbarea ușoară a reviziei prin mici modificări aduse programulu i

– Modalitate ușoară de a testa un produs pe durata dezvoltării programului de
ICT (care poate dura câteva luni).

23

Majoritatea echipamentelor de Flying Probe testează integritatea plăcilor populate,
măsoară valorile rezistorilor, condensatorilor, bobinelor, aplică tensiuni pe diode,
tranzistoare, relee și transformatoare.

Într-un echipament Flying Probe pot fi prezente până la 22 sonde de test (vezi
Fig. 2. 7). Aceste sonde sunt controlate electro -mecanic și deplasat e foarte precis.

Fig. 2. 7 – Sonde test

Capitolul 3
Eficiența unui echipament de test ICT

Eficiența unui test poate fi determinată de numărul și tipul defectelor detectate:
prezența unei componente sau lipsa componentei electronice de pe placa testată,
polaritatea componentei, valoarea sau mărimile electrice pe care le are componenta,
lipiturile componentei pe placă, etc.

În cadrul unei arii de producție se folosesc numeroși indicatori pentru
exprimarea numărului de defecte.

Unul din cei mai folosiți indicatori este PPM/DPMO, care se folosește pentru a
observa eficiența procesului global din aria de producție.

DPMO -numărul de defecte pentru un milion de oportunități

PPM – părți per milion

Numărul_de_oportunități_per_unitate – depinde de numărul și tipul componen telor
asamblate.

Un alt indicator utilizat pentru monitorizarea defectelor este FPY( Firts Pass Yield).
Indicatorul FPY nu ține cont de complexitatea unui subansamblu electronic, nici de
volumul subansamblelor, fiind măsurat și folosit în diferite etape de testare: AOI, ICT, etc .

Capabilitatea unui proces de test este dată de 2 indici: C p și Cpk.

Cp – gradul de încadrare a unor valori măsurate între a numite limite clar specificate.

Cpk – gradul de centrare a unor valori măsurate la valoarea de referință specificată .

σ – deviația standard

Cei doi indici trebuie să aibă valori supraunitare cât mai mari. Cu cât valorile sunt mai
mari, cu atât procesul de testare și măsurătorile sunt mai stabile.

25
Deoarece nu există un proces perfect sau materiale perfecte, nu va exista nici o
strategie de test perfectă, alegerea acesteia fiind i nfluențată de factori diverși. Abordarea este
diferită și în funcție de destinația subansamblului electronic.

De exemplu, complexitatea unui subansamblu electronic ce urmează să fie instalat
pe un satelit, comparativ cu complexitatea unui subansamblu electronic dintr -un simplu
roboțel de jucărie impune alegerea unei metode de test cât mai eficiente.

3.1 Testarea în circuit( ICT)

Este un proces de testare electronică care se aplică de obicei pe o linie de
producție. Scopul principal al acestei testări este acela de a verifica dacă parametrii
electrici ai componentelor plasate pe placă sunt corecți și dacă conexiunile între
componente sunt realizate conform schemei electrice.

Există două categorii mari de sisteme ICT:

– Prima categorie de sistem ICT, cea mai răspândită, se bazează pe realizarea unui
contact electric cu placa electronică care urmează să fie testată, contact ce se
realizează cu ajutorul unui adaptor de test cu pat de cuie, numit fixture, adaptor
construit special pentru acel model de placă electronică.

– A doua categorie este sistemul de tip Flying Probe sau cu probe mobile. Acest tip
de sistem, cu ajutorul probelor mobile, poa te accesa orice punct de pe suprafața
unei plăci electronice.

3.1.1 Alegerea echipamentului de test în circuit

Pentru alegerea unui echipament de test ICT se are în vedere strategia de testare
pentru produsul care urmează a fi testat.

Strategia de testare este formată din diverși pași prin care se urmărește
evoluția produsului de la definirea lui, până la asamblare.

Se urmăresc detalii precum: dimensiunea componentelor, tipul lipiturilor, densitatea
componentelor pe placă, prezența com ponentelor digitale, BGA -urilor, senzorilor de
presiune și termperatură. Deci primul pas în elaborarea unei strategii de test îl reprezintă
stabilirea complexității electrice a plăcii.

Al doilea pas este dat de destinația subansamblului electronic. Cu cât subansamblul
realizat este destinat pentru condiții de funcționare vitrege, cu atât testarea trebuie să fie
mai riguroasă și mai cuprinzătoare. Cu cât testarea este mai complexă, cu atât va fi mai
costisitoare în final pentru client.

Al treilea pas cuprinde analiza factorului uman implicat în procesul de producție.
Dacă factorul uman este bine antrenat și pregătit, defectele nu ar trebui să apară, sau cel puțin
rata de defecte să fie scăzută.

Următoarea etapă presupune introducerea echipamentului de test în linia de producție
a subansamblului dorit, astfel încât să fie cât mai eficient. Se dorește o accesibilitate mărită
pe PCBA, dar și testarea produsului cât mai spre finalul procesului de pro ducție. Aici
intervine un compromis care trebuie discutat de membrii echipei care aprobă pașii de
producție a subansamblului.

După urmărirea tuturor pașilor, pentru identificarea strategiei de testare trebuie
clarificate următoarele chestiuni: valorile co mponentelor ce trebuiesc măsurate, aceste
valori putând fi influențate de circuitul din care fac parte componentele electronice,
condițiile de măsurare și testare. Astfel de detalii se întâlnesc în specificațiile de test, aceste
specificații fiind influenț ate de echipamentul de test folosit, de cerințele clientului sau de
circuitul electric care poate împiedica testarea în condiții excelente a ansamblului.

Introducerea unei etape de inspecție sau de testare optică, sau cu raze X de -a lungul
procesului de p roducție înainte de testarea în circuit cu echipamente ICT va ajuta la
detectarea majorității defectelor pe parcusul procesului, fapt ce crește eficiența liniei de
producție, eficiență ce va duce la costuri de reparație mai mici.

Deoarece unele componente electronice nu pot fi testate, iar altele sunt testate în
mod repetat cu ajutorul mai multor echipamente diferite de test, strategia de test nu este
perfectă.

După ce strategia de test pentru produsul cerut a fost stabilită, se t rece la alegerea
echipamentului de test. Selectarea echipamentului este împiedicată de anumiți factori:
prezența sau absența echipamentului în linia de producție, îndeplinirea cerințelor de test
definite în specificațiile testului sau ale clientului, etc.

Dacă volumul produsului este mare sau foarte mare, sau echipamentul disponibil este
depășit din punct de vedere tehnologic, compania poate fi obligată să cumpere un nou
echipament de test care să corespundă cerințelor clientului și care, comparativ cu
echipamentele existente, să fie mai avansat din punct de vedere tehnologic, interacțiunea om –
echipament să fie cât mai ușoară, întreținerea și mentenanța echipamentului să fie cât mai
simple, nivelul echipamentului de auto -diagnoză cât mai precis, rata de acc esibilitate ridicată
la test, precizia foarte ridicată în detectarea defectelor, etc.

Ținând cont de aceste detalii enumerate mai sus, alegerea echipamentului de test
ICT se face în funcție de complexitatea produsului, rata de accesibilitate pe placa
electronică, destinația produsului, cerințele clientului, etc.

Justificarea necesității, din punct de vedere economic, a unui echipament de test ICT

Introducerea unui echipament ICT într -o strategie de test trebuie analizată și
justificată și din punct de vedere economic. Astfel, se analizează pierderile datorate
lipsei etapei de testare ICT, dar și costurile de achiziție și implementare.

27
Costurile datorate pierderilor provocate de lipsa echipamentului de testare ICT se
pot cal cula prin pierderile datorate identificării defectelor la testul funcțional.

Comparând inițial costurile de reparare la un test AOI cu costul de reparare și un
test funcțional rezultă următoarele: costul de reparație la un test funcțional este mult mai
mare decât la un test AOI din următoarele motive: testul la AOI se face la nivel de
componentă, timpul de identificare a componentei cu probleme este mic, iar timpul de
schimbare și reparație a plăcii este mic.

În schimb, la testul funcțional, deoarece plac a se află la un nivel de complexitate
ridicat, timpul de identificare a componentei defecte sau a grupului de componente
defecte este mai mare repararea plăcii necesită un personal care să înțeleagă
funcționalitatea produsului, rezultând un nivel de pregăt ire ridicat, costurile se calculează
la nivel de timp pierdut, care duce la întârzierea livrărilor spre client, posibilitatea
sancționării din partea clientului, etc.

Se poate întâmpla ca defectul identificat să nu fie cel real, ci să fie doar influențat de
cel real. Timpul de retestare funcțională și reparații repetitive afectează livrarea produsului,
deoarece mulți clienți nu acceptă decât un anumit număr de intervenții de reparare asupra
plăcii. Rezultă pierderea produsului, întârzierea livrării și cost urile induse cresc
considerabil.

Prin introducerea unui echipament ICT între testul AOI și testul funcțional, costurile
de reparare a plăcilor sunt comparabile cu cele de la AOI, deoarece ICT -ul oferă informații
despre componentă și comportamentul ei în c ircuit, ceea ce la testul funcțional se întâmplă
la nivel de bloc, care poate conține până la câteva mii de componente.

Acoperirea și accesibilitatea pe placă oferită de ICT este una ridicată, timpul de
detectare a defectelor scade, timpul de reparare este mic și numărul de plăci care ajung la
testul funcțional au un procent de funcționalitate ridicat.

În concluzie, putem spune cu certitudine că prin introducerea unui echipament ICT
în strategia de test costurile de reparații scad, iar durata de viață a subansamblurilor
electronice crește.

După ce analiza asupra pierderilor suferite de lipsa echipamentelor ICT este finalizată,
se începe analiza privind costurile care vor apărea l a introducerea unui echipament ICT. Se
are în vedere faptul că introducerea etapei de testare ICT în procesul de realizare a unui
produs conține 3 etape inportante: introducerea echipamentului ICT, realizarea programului
de test specific produsului și real izarea adaptorului de test.

Costurile apărute în decizia de achiziționare a unui echipament de test se împart în 3:
costurile singulare/de început, costuri repetitive și costuri de operare a echipamentului.

Costurile singulare conțin:

– Costuri privind ev aluarea echipamentului dorit

– Costurile privind cumpărarea echipamentului

– Costuri pentru aranjarea ariei de așezare a noului echipament

– Costuri privind instruirea inginerilor, de către un personal
extern. Costurile repetitive sunt formate din:

– Costurile privind crearea programelor de test și a adaptoarelor de test

– Costuri privind întreținerea echipamentului, cumpărarea diverselor piese de
schimb etc

– Costuri privind realizarea mentenanțelor și a calibrărilor.

Costurile de operare a echipamentului presupun costurile lunare:

– Costurile pentru energie electrică, aer comprimat, vacum etc,

– Costurile pentru produsele consumabile: hârtie pentru imprimanta echipamentului,
toner, schimbare pini de test, probe de test

– Costuri cu privire la personal care lucrează la echipament: ingineri, tehnicieni,
operatori.

Dacă echipamentul ICT este deja achiziționat și folosit pentru testarea altor
produse, dar se dorește introducerea sa în pr ocesul de realizare a unui anumit produs,
costurile singulare dispar .

După realizarea acestor analize, pierderile financiare suferite în lipsa unui echipament
de test ICT sunt mai mari decât costurile pentru introducerea unei etape de testare ICT.

Ținân d cont de aceste analize, se poate deduce ușor că valoarea încasărilor din vânzări
crește, deoarece alegând un echipament ICT în strategia de test, calitatea produselor livrate
crește, rezultând clienți mult mai mulțumiți, ducând la avantaje mărite pe piaț a concurenței.

Prin utilizarea unui echipament ICT crește eficiența, costurile reparațiilor se reduc
și calitatea produsului este una superioară.

Ambele situații prezintă avantaje, dar și dezavantaje.

3.1.2 Metodologia testului în circuit comune Flying Probe și ICT

Testabilitatea depinde de accesul instrumentelor de măsură la nodurile circuitului.

În continuare este prezentat conținutul unui program de test ICT.

Programul tipic ICT include următoarele trei secțiuni importante:

1. Teste de scurtcirc uit

29
2. Teste pentru componente pasive

3. Teste de alimentare

1. Teste de scurtcircuit și continuitate

a) Test de scurtcircuit: cuprinde detectarea scurtcircuitelor între noduri cu o
rezistență de 5 ohm sau mai mică. Dispozitivele care cauzează scurtcircuite
sau apar ca fiind în scurtcircuit sunt testate în această secțiune.

b) Continuitatea: se fac verificări de continuitate pentru orientarea comutatoarelor
și a releelor.

2. Teste pentru componente pasive

Componentele pasive sunt testate aplicând tensiuni mici la capetele acestora.

a) Rezistorii

ICT-ul poate măsura rezistori cu valori cuprinse între 5 Ohm și 100 MegaOhm
(inclusiv potențiometre). Valorile trebuie să fie cuprinse între toleranțele componentei la care
se adaugă toleran ța echipamentului. Valorile mai mici de 5ohmi sunt măsurate cu ajutorul a
cel puțin 3 puncte de test.

Echipamentul de ICT Flying Probe poate măsura valori ale rezistorilor cuprinse
între:

– 5Ohm ~50MOhm aplicând o valoare constantă a tensiunii de 0.1V

– 0.5Ohm~500KOhm aplicând un curent constant (200nA -20mA)

– 3Ohm~300KOhm aplicând un semnal la frecvență cuprinsă între 100Hz~100KHz.

b) Condensatorii

ICT poate testa condensatori cu capacități cuprinse între 100pF până la 999uF.
Condensatorii care sunt în paralel cu un rezistor, dacă au reactanța capacitivă de 3 ori mai
mare decât valoarea rezistorului, nu sunt testabili. Condensatorii cu capacități mai mici de
100pF pot fi testați dacă circuitul permite.

Echipamentul de Flying Probe poate măsura valori ale condensatorilor:

– 20nF~200mF, aplicând un curent constant (2uA -20mA)

– 5nF~500uF, aplicând un semnal cu frecvența cuprinsă între 100Hz -100KHz, și o
tensiune de 0.1 V pp

– 50pF~5uF, aplicând un semnal cu frecvența cuprinsă între 100Hz -100KHz, și o
tensiune de 0.1 V pp

– 0.5pF~500nF, aplicând un semnal cu frecvența cuprinsă între 100Hz -100KHz, și
o tensiune de 0.1 V pp

– 0.5pF~5pF, aplicând un semnal cu frecvența cuprinsă între 100Hz -100KHz, și o
tensiun e de 0.1 V pp

c) Bobine și transformatoare

Echipamentul de ICT măsoară reactanța inductivă a bobinelor și a transformatoarelor.
Dacă aceasta este în afara gamei de măsurare, atunci se testează continuitatea.

La Flying Probe se pot testa valori cuprinse între 5uH și 500H, dacă se aplică un semnal
cu frecvența cuprinsă între 100Hz~100KHz.

d) Dioda

Echipamentul măsoară căderea de tensiune pe diode. Pentru diodele Zener, poate măsura
până la 110 Volți.

La Flyin g Probe se pot măsura în 3 moduri diferite: DC -CC,DC -LED și DC -ZD.

Modul DC -CC măsoară căderi de tensiuni aplicând un curent constant cuprins între
2mA~200mA, iar limita de tensiune este la 2.5V.

Modul DC -LED este folosit pentru măsurarea căderii de tens iune pe leduri. Se aplică
un curent constant cuprins între 2mA~200mA, dar limita de tensiune se ridică la 5V.

Modul DC -ZD este utilizat pentru măsurarea căderilor de tensiune pe diode Zener.
Tensiunea de polarizare directă V f este măsurată aplicând un cur ent constant cuprins
între 2mA~200mA, dar limita de tensiune ajunge la 40V.

e) Tranzistori

Ambele joncțiuni ale tranzistorului se testează ca diode. Se pot folosi până la 6 fire
pentru măsurare.

f) Configurații speciale ale circuitului

O configurație specială a circuitului poate interfera cu abilitatea testerului de a raporta
cu acuratețe valorile componentelor. De exemplu, circuite în paralel (rezistor -condensator,
rezistor -diodă) sau trasee care includ circuite integrate. În aceste sit uații este necesară
măsurarea combinației paralele, în loc de măsurarea fiecărei componente.

3. Teste de alimentare

În această etapă a testării se aplică tensiuni și curenți asupra unor componente care pot
fi alimentate, respectându -se specificațiile componentelor.

Se fac setările pentru tensiuni în funcție de circuitul prezent. Dacă se observă ca apar
tensiuni necorespunzatoare, testul se oprește pentru a nu deteriora componentele.

31
Capitolul 4

Metode de eficientizare a testării componentelor în circuit

Informații teoretice

Conform celor prezentate în capitolul anterior, cele două echipamente pentru testare în
circuit sunt foarte diferite, deși rolul lor este același.

Un test este cu atât mai eficient cu cât este plasa t mai spre finalul procesului de
producție, deoarece poate identifica mult mai multe defecte decât dacă este plasat într -o
etapă incipientă.

Eficiența unui echipament de test este definită, pe lângă factorul economic, și de alți
factori, precum: numărul d e componente care pot fi testate, timpul de testare, testele
specifice pentru anumite componente. Analizând fiecare tip de echipament, pot fi găsite
metode de eficientizare a testării componentelor în circuit.

Metodele care pot fi implementate pot fi meto de particulare sau metode generale
care pot fi aplicate asupra programelor de test.

4.1 Metode de eficientizare a testării în circuit

O metodă generală este realizarea PCB -ului pentru o testabilitate mărită; această
testabilitate este dată de forma PCB -ului și de accesul probelor de test pe PCBA care duc
la metode de testare eficiente, dar și la o posibilitate mărită de izolare electrică a
componentei dorite.

Design -ul unui PCB este realizat cu ajutorul unui software special pentru CAD.
Inginerul în carcă toate datele necesare pentru a crea circuitul: schema electrică, descrierea
componentelor, lista componentelor și alte informații ajutătoare. Cu toate aceste informații
incluse, cu ajutorul unui soft, se definesc dimensiunile fizice ale plăcii, locaț ia
componentelor și interconexiunile dintre ele (vezi Fig. 4.1).

Fig.4.1 Interfața unui soft special pentru CAD

Folosirea unui soft oferă avantajul următor: inginerul poate simula pe calculator și
modifica design -ul înainte ca implementarea să fie efectuată. Astfel nu se pierd resurse
precum material, timp și bani, cu construirea și reconstruirea PCB -ului.

Odată ce design -ul este complet, softul va arăta dimensiunile și locațiile
componentelor, creând și o bază de date care va conține numele fiecărei componente,
orientarea, locația exactă pe placă și multe altele. După ce aceste operații sunt realizate, se
trece la procesul de construire a PCB -ului.

Pentru ca testabilitatea să fie mărită, dacă design -ul pentru PCB este realizat cât mai
bine, realizarea design -ului pentru adaptorul de test presupune aplicarea unor reguli care vor
crește acoperirea pe placă:

– Existenț a unor pini de ghidaj, preferabil 3 pini de ghidaj, dintre care minim 2 sa
fie pe diagonală.

– Înălțimea maximă recomandată pe care o pot avea componentele plasate pe
partea inferioară este de maxim 4 mm.

– Componentele electronice să fie situate la minim 3m m de marginea plăcii.

– Pinii de test se plasează echilibrat în fixture, pe PCBA, pentru a evita tensiunile
ce pot apărea, în special tensiuni mecanice.

– Este preferabil ca pinii de test să fie plasați pe ambele fețe a plăcii ce urmează a fi
testate.

– Utilizarea unui adaptor de test doar pentru un singur tip de PCBA, deoarece
dacă se utilizează un fixture pentru 2 tipuri de plăci a cărui PCB are aceași
formă, se poate întampla să existe zone pe placă care la un model să fie populate

33

și la alt model să nu fie populate (vezi Fig. 4.2). Astfel pinii de test pentru zona
populată vor fi înlăturați pentru a nu afecta integritatea zonei nepopulate,
rezultând o pierdere a acoperirii pe placa mai populată.

Fig. 4.2 – Același PCB – 2 produse diferite

În cazul echipamentului ICT, dacă design -ul plăcii permite, inginerul de test poate
genera automat teste pentru a mări eficient numărul de componente testate, și deoarece
programul de test pentru ICT este compus din mai multe grupuri de teste, multe componente
sunt testate din punct de vedere analogic, pentru a determina valoarea, și din punct de
vedere funcțional, pentru a verifica dacă, deși valoarea este corectă, componenta
funcțione ază.

Pe de altă parte, la echipamentul ICT Flying Probe, eficientizarea unui program
include alte metode: realizarea unor teste specifice pentru anumite componente, teste de
alimentare, utilizarea probelor de jos, etc.

 Test d e alimentare 

La ICT Flying Probe se poate face test de alimentare cu tensiune, pentru a verifica,
de exemplu, dacă un regulator de tensiune funcționează.

Astfel, cunoscându -se circuitul care trebuie alimentat și circuitul care trebuie
măsurat, se realizează setări precum tensiunea de alimentare și limita intensității curentului
care va străbate circuitul (vezi Fig. 4.3).

Fig. 4.3 – Exemplu de setare a tensiunii de alimentare și a limitării intensității
curentului

Dacă aceste setări s -au realizat corespunzător, inginerul de test decide care sonde
vor fi folosite pentru alimentare și care vor fi folosite pentru măsurare (vezi Fig. 4.4).

35

Fig. 4.4 – Dispunerea sondelor pentru alimentare și măsurare

Urmează setarea coordonatelor pentru fiecare sondă: deoarece în program se
poate identifica numele fiecărui traseu, este mult mai ușoară identificarea traseului pe
PCBA, echipamentul știind automat unde să acționeze (vezi Fig. 4.5).

Fig. 4.5 – Definirea traseelor electrice pentru fiecare sondă de test

Un program de ICT Flying Probe poate fi eficientizat și prin realizarea unor teste
specifice pentru anumite tipuri de componente: tranzistori, opt ocuplor,conector etc (vezi
Fig. 4.6).

Fig. 4.6 – Teste specifice

 Test pentru tranzistor 

Pentru generarea testului pentru tranzistor, cu ajutorul schemei electrice,
programatorul trebuie să identifice baza, colectorul și emitorul componentei, și apoi să seteze
în program numele traseelor cărora aparțin acestea (vezi Fig. 4.7).

Fig. 4.7 – Setarea testului pentru un tranzistor

 Test pentru tranzistori cu efect de câmp (FET)

37

În acest caz se procedează exact ca în cazul prezentat anterior, însă aici pinii
componentei au alte denumiri: sursă, drenă și grilă. Apare însă un caz special, în care
tranzistorul utilizat pe placă poate avea două grile.

Echipamentul oferă în acest caz posibilitatea alegerii tipului de tranzistor în funcție de
numărul de grile (vezi Fig. 4.8).

Fig.4.8 – Setarea numărului de grile pentru un tranzistor FET

Dacă se alege prima variantă, se vor completa doar trei câmpuri cu
informațiile necesare (vezi Fig. 4.9).

Fig. 4.9 – Setarea testului pentru un tranzistor FET cu o singură grilă

În cazul în care tranzistorul are două grile, în setă ri vor apărea 4 pini (vezi Fig. 4.10).

Fig. 4.10 – Setarea testului pentru un tranzistor FET cu două grile

 Test pentru optocuplor 

Pentru a testa un optocuplor, se realizează un test de alimentare pe pinii fotodiodei și
se măsoară pe pinii tranzistorului.

Fig. 4.11 – Setarea testului pentru un optocuplor

39

Pentru un test contează foarte mult și timpul de testare. Dacă volumul de plăci este
foarte mare, dar și timpul de testare este mare sau foarte mare, atunci echipamentul și
programul de test nu mai sunt eficiente. Dacă se poate aplica o metodă prin care timpul de
testare scade fără a afecta negativ numărul de component testate pe placă, atunci
performanțele se îmbunătățesc. O astfel de metodă este utilizarea probelor de jos, conectate
la mașină (vezi Fig. 4.12)

Fig.4.12 – Probele de jos – ICT Flying Probe – Takaya1400F -SL

Poziționarea probelor din partea de jos se face manual urmărind o procedură prin
care poziționarea este verificată cu ajutorul camerei instalate pe proba 4. Un exemplu în care
s-a poziționat proba este prezentat în urm ătoarea imagine (vezi Fig.4.13).

Fig. 4.13 – Plasarea probe lor de jos – Soft – Takaya1400F -SL

Aceste metode, utilizate în cadrul unui program de test, fac diferența între o
placă bună și o placă funcțională .
4.2 Studiu de caz

Voi realiza un program de Flying Probe pentru un PCBA (vezi Fig. 4.14) care are
532 de componente, populate și nepopulate și 273 de trasee.

Fig. 4.14 – CAD -ul pentru PCBA

41
a) Programul de test în circuit Flying Probe neeficientizat

Utilizând testele obișnuite pentru acest PCBA, vom avea o acoperire mai mică
pe placă și un timp de test (125 secunde) relativ bun.

Datele din testul inițial sunt p rezente în următoarele tabele, unde
componentele nepopulate nu sunt prezente. După ce aceste date sunt introduse, vom
observa rata de acoperire pe placă (vezi Fig. 4.15).

Componente
Numărul
Testate
Fără test
Acoperire

populate total

Rezistori 95 93 2 98%
Condensatori 76 18 58 24%
Bobine/Ferite 7 4 3 57%
Diode /Leduri 75 42 33 56%
IC's 14 0 14 0%
Altele 9 0 9 0%

Total 276 157 119 57%

Fig. 4.15 – Raportul componentelor testate si netestate

b) Programul de test în circuit eficientizat

Deoarece rata de acoperire este mult prea mică voi folosi metodele prezentate
în subcapitolul anterior pentru a realiza teste pentru cât mai multe componente le
netestate anterior.

Dorind să creștem procentul de componente testate, vom realiza teste pentru
optocuploarele prezente pe PCB. După ce aceste teste sunt realizate, putem observa
că procentul componentelor testate a crescut de la 57% la 67% (vezi Fig. 4.16).

Componente
Numărul
Testate
Fără test
Acoperire

populate total

Rezistori 95 93 2 98%
Condensatori 76 18 58 24%
Bobine/Ferite 7 4 3 57%
Diode /Leduri 75 70 5 93%
IC's 14 0 14 0%
Altele 9 0 9 0%

Total 276 185 91 67%

Fig. 4.16 – Raportul componentelor testate și netestate după eficientizarea
programului de test

Deși diferența dintre procentul inițial și cel final de componente testate nu pare
mare, dacă vom reprezenta grafic aceste procente, se observă o diferență majoră , deoarece

la testarea componentelor în circuit, fiecare procent de componente testate este foarte
important și face ca programul de test să fie cât mai bun (vezi Fig.4.17).

Procentaj componente testate

68%
66%
64%
62%
60%
58%
56%
54%
52%
Componente testate Componente testate dupa
implementare

Fig. 4.17 – Procentajul componentelor testate inainte și după eficientizarea testului

c) Schimbarea echipamentului de test, de pe Flying Probe pe Keysight i3070

În urma evaluării beneficiilor s -a decis modificarea strategiei de test prin
înlocuirea Flying Probe -ului cu ICT și s -a realizat trecerea de pe echipamentul ICT Flying
Probe pe echipamentul ICT Keysight i3070.

Dacă la realizarea programului pe Flying Probe au fost necesare 5 ore pentru testul
inițial, neeficientizat și încă 3 ore pentru eficientizare, la realizarea programul pe Keysight
timpul este mult mai mare din următoarele motive:

– Realizarea adaptorului de test
– Verificarea programului

Programul de pe acest echipament conține, în plus față de programul pe Takaya Flying
Probe următoarele tipuri de teste:

– Teste digitale
– Teste de alimentare
– Verificarea orientării connectorilor.

La ICT i3070 procentul componentelor testate a crescut la 82% și timpul de test
a scăzut la 53 secunde .

43
Concluzii

În această lucrare am dorit să atrag atenția asupra complexității metodelor de depistare
a defectelor care apar de -a lungul unui proces de producție și asupra necesității existenței
unei etape de testare elaborată în funcție de produsul obținut. Pentru aceasta, am oferit soluția
optimă și argumentele alegerii acestei soluții în cazul testării defectelor pentru un PCBA.

Defectele care apar le -am prezentat în capitolul 1, alături de etape de test care pot
fi introduse de -a lungul liniei de producție. În capitolul doi am prezentat din pun ct de
vedere hardware două echipamente pentru testare în circuit: KeySight i3070 și Takaya
APT -1400F -SL. Aceste echipamente sunt două dintre cele mai întâlnite în producția
plăcilor electronice.

Eficiența unui asemenea echipament este explicată în capitol ul al treilea.

În capitolul 4 am prezentat din punct de vedere teoretic câteva metode de eficientizare
a testărilor în circuit. În partea a doua a acestui capitol am realizat un studiu de caz.

La studiu de caz am considerat o placă care se testează la Flying Probe, realizând un
program pe Takaya Flying Probe, am verificat procentajul componentelor testate și netestate.
Pentru a crește procentajul componentelor testate am eficientizat programul f olosind
metodele prezentate în capitolul 4 la partea teoretică: am realizat teste pentru optocuploare și
am scăzut timpul de test utilizând probele de jos, fără a pierde componente. Transferând placa
pe echipamentul Keysight i3070, s -au schimbat radical da tele, atât procentajul, timpul de test
și tipurile de teste realizate.

În următoarele tabele voi integra toate datele și voi concluziona pe care echipament
este mai avantajos să realizăm testarea în circuit, atât din punct de vedere al numărului de
compon ente testate, cât și din punct de vedere economic.

Scopul acestui exercițiu a fost creșterea procentajului componentelor testate pentru a
detecta cât mai mult defecte.

În tabelul ce urmează se prezintă rezultatele din punct de vedere al accesibilității,
al procentului de componente testate și a timpului de test.

Accesibilitate Acoperire / Componentă Timp De Test (s)
FPT1 100% 57% 125
FPT+ 100% 67% 115
ICT i3070 78,90% 82% 53

Din punct de vedere al accesibilității, echipamentul de Flying Probe are cea mai mare
accesibilitate pe placă, dar din punct de vedere al procentului de componente testate și a
timpului de test, echipamentul ICT i3070 e ste mai potrivit pentru testare.

Anal izând costurile asociate testării plăcilor pe aceste două echipamente, a rezultat
următorul tabel.

cost de programare ($) cost hardware ($) cost repetitiv ($)
FPT1 ~ 500 0 3,5
FPT+ ~ 600 0 3,3
ICT i3070 ~ 5000 ~ 10000 2,59

Din punct de vedere al costului de programare echipamentul ICT i3070 are costul
cel mai mare. Deoarece la testarea oricărui produs pe platforma ICT i3070 este nevoie de un
adaptor de test apare un cost hardware ridicat, care nu este prezent la echipamentul de test
Flying Probe. Costul repetitiv pe care clientul îl plătește la fiecare placă este mai mic la
echipamentul ICT i3070 deoarece acesta se calculează în funcție de timpul de testare.

În concluzie, din punct de vedere economic, testarea în circuit pe un echipament i3070
este mult mai costisitoare în comparație cu echipamentul Flying Probe, dar are avantajul că
realizează teste mai performante, obținându -se un procent al testării componentelor mult mai
ridicat într -un timp de test mai mic. În cazul în c are numărul de produse care trebuie testate
dintr -un anumit model este destul de mare, costurile inițiale se amortizează datorită costului
repetitiv mai redus și în acest caz testarea pe echipamentul i3070 este mai avantajoasă.

45
Bibliografie

1. Focus on In -Circuit Testing (Fourth Edition) ©GenRad, Inc. 1997. All rights reserved.
Westford, Massachusetts, U.S.A. 01886 -0033. November, 1997.

2. http://www.electronica -azi.ro/print.php?id=6996 , consultat la data de
06.03.2017

3. http://electronica -azi.ro/2010/04/08/alegerea -strategiei -de-test-optime –
la-producerea -de-subansamble -electronice/ , consultat la data de 06.03.2017

4. http://www.nexlogic.com/pcb -testing/flying -probe -testing/ , consultat la data
de 15.12.2016

5. http://acculogic.com/products/flying -probe -testers/ , consultat la data de 15.12.2016

6. http://www.accutroninc.com/pdf/download/ict.pdf , consultat la data de 15.12.2016

7. https://www.computer.org/csdl/mags/dt/1986/01/04069733.pdf] -Istoric Zehntel ,
consultat la data de 15.12.2016

8. http://electronica -azi.ro/2010/08/31/alegerea -strategiei -de-test-optime -la-producerea –
de-subansamble -electronice -6/?mag=1 , consultat la data de 12.03.2017

9. http://electronica -azi.ro/2007/01/31/inspectia -si-testarea -placilor -electronice -concepte –
si-strate gii/ , consultat la data de 20.04.2017

10. http://electronica -azi.ro/2001/03/22/echipamente -dedicate -axi/ , consultat la data de
20.04.2017