כיצד תכנון DFT משפר את בדיקת PCBA ויעילות ניפוי באגים

ניתן להרכיב PCBA בצורה נכונה ועדיין קשה לבדיקה.

זה המקום שבו תכנון DFT חשוב.

Design for Testability, או DFT, הוא לא רק הוספת נקודות בדיקה נוספות לפריסת PCB. בפרויקט PCBA אמיתי, תכנון DFT מחליט אם ניתן להפעיל את הלוח המורכב, לתכנת, לחקור, למדוד, לנפות באגים, לעבד מחדש, לבחון מחדש ולשחרר בתנאי ייצור מעשיים.

מבחן עובר/נכשל אומר לצוות אם לוח עובד.

תוכנית DFT טובה עוזרת לצוות להבין היכן לחפש כשלא.

ההבדל הזה חשוב במהלך העלאת אב-טיפוס-, סקירת בנייה ראשונה, הכנה לבניית פיילוט וייצור חוזר של EMS. יתכן שמהנדס תכנון יוכל לאתר באגים בלוח אחד עם מכשירי מעבדה, חוטי מגשר וידע מעמיק במוצר. צוות בדיקות EMS צריך נתיב שניתן לחזור עליו שפועל על פני מספר לוחות, עם שלבים מתועדים וטיפול ברור בכשלים.

תכנון DFT משפר את בדיקת ה-PCBA ואת יעילות ניפוי הבאגים על ידי כך שמסלול הכשל הסביר קל יותר לצפייה לפני שהלוח מגיע לספסל הבדיקה.

DFT אינו שלב מבחן. זו החלטה עיצובית.

הבדיקה מתבצעת לאחר ההרכבה.

תכנון DFT מתרחש לפני בניית הלוח.

את ההבחנה הזו קל לפספס. צוותים רבים מתייחסים לבדיקות כאל משהו שהמפעל יכול "להבין" לאחר שחרור קבצי ה-PCB. לפעמים זה עובד עבור לוחות פשוטים. אבל עבור לוחות מבוססי קושחה-, לוחות בקרה תעשייתיים, פריסות SMT צפופות, חבילות BGA, ממשקי תקשורת, ממסרים, חיישנים או מוצרים משולבים-, תכנון בדיקות מאוחר יכול להפוך לעבודת ניפוי באגים מאוחרת.

ייתכן שהלוח נדלק, אך יתכן שנתיב הכשל אינו ברור.

הבדיקה עשויה לומר "נכשל", אך היא עשויה לא לומר אם הבעיה היא הרכבה, קושחה, נזק לרכיבים, מגע מתקן, חיווט מחברים, מצב עומס או התנהגות עיצובית.

תכנון יכולת בדיקה מזיז את החשיבה הזו מוקדם יותר. זה שואל:

• אילו פונקציות יש לאמת?
• אילו אותות חייבים להיות נגישים?
• אילו מסילות חשמל צריכות מדידה או בידוד?
• אילו ממשקים צריכים גישת תכנות או תקשורת?
• אילו כשלים צריך לבודד במהירות?
• אילו שלבי בדיקה חייבים להיות ניתנים לשחזור על ידי צוות הבדיקה של EMS?
• איזה מידע באגים צריך להיות מתועד לאחר כשל?

לוח המיועד רק לתפקד עשוי לעבוד על ספסל המהנדס.

לוח המיועד לבדיקה ניתן לאמת, לאבחן, לתקן ולבדוק מחדש עם פחות ניחושים.

התחל עם מה שהבדיקה חייבת להוכיח

דיוני DFT רבים מתחילים בנקודות בדיקה.

זו בדרך כלל לא נקודת ההתחלה הטובה ביותר.

השאלה הראשונה הטובה יותר היא: מה חייב ה-PCBA הזה להוכיח לפני שניתן יהיה לשחרר אותו?

עבור פרויקטים מסוימים, התשובה עשויה להיות פשוטה: מיקום נכון של רכיבים, ללא קצרים ברורים, הפעלה-ת יציבה ובדיקות חשמל בסיסיות. עבור אחרים, ייתכן שהלוח יצטרך טעינת קושחה, תגובת חיישן, אימות תקשורת, מיתוג ממסר, מדידת זרם, כיול אנלוגי או אינטראקציה ברמת המערכת עם מודול אחר.

מצבים אלה אינם זקוקים לאותה תוכנית בדיקה.

זה מונע את אחת מבעיות הבדיקה הנפוצות ביותר: ללוח יש נקודות בדיקה, אבל לא את הגישה הנכונה לבדיקה.

פנקס שנוח לפריסה עשוי שלא לעזור לצוות הבדיקה לבודד כשל. מחבר שפועל במהלך העלאת-הנדסה עלול להיחסם לאחר הרכבה, ציפוי או אינטגרציה של המארז. ממשק קושחה שעובד עבור מהנדס אחד עשוי להיות לא מעשי לבדיקות ייצור חוזרות.

תכנון DFT טוב מתחיל במצב השחרור, ואז פועל אחורה לגישה, שיטת מתקן, קלט קושחה, נקודות מדידה וכללי בדיקה חוזרת.

מעבר למבחן עובר/נכשל

תוצאת עובר/נכשל היא שימושית, אבל היא לא זהה לאבחון.

תשובות איתור: האם הלוח עבר?

תשובות האבחון: היכן הצוות צריך לחפש אחר כך?

ההבדל הזה הופך חשוב כאשר PCBA נכשל ב-FCT, ICT, בדיקה מעופפת, תכנות או הפעלה-באימות. אם הבדיקה מדווחת רק על כשל בלוח הכללי, ייתכן שהצוות עדיין זקוק ללולאת ניפוי באגים ידנית ארוכה כדי למצוא את הבעיה האמיתית.

גישת DFT חזקה יותר מעניקה לתהליך הבדיקה נראות רבה יותר.

לדוגמה, אם יציאת תקשורת נכשלת, ייתכן שנתיב ניפוי הבאגים זקוק לגישה אל:

• הפניות כוח והארקה עבור מעגל הממשק;
• איפוס, הפעלה או אתחול אותות;
• פלט שעון או מתנד;
• אישור pinout מחבר;
• גרסת קושחה או מצב תכנות;
• אישור קשר למתקן;
• מצב ידוע-טוב כבל, עומס או מודול חיצוני;
• נקודות אות ביניים בין בלוקים פונקציונליים.

זה לא אומר שכל לוח צריך ארכיטקטורת אבחון כבדה.

לוח פשוט לא צריך להיות יותר-מהנדס לבדיקה. אבל אם המוצר מכיל קושחה, רכיבי-צפיפות גבוהה, חיווט שדה, קלט/פלט תעשייתי, מיתוג מתח, חיישנים או ממשקים ספציפיים-ללקוח, תכנון DFT צריך לחשוב מעבר לתוצאה אחת שעברה/כשל.

תוצאת בדיקה שאומרת "נכשל" ללא נתיב באגים יכולה להפוך לוח רע אחד לחקירה ארוכה.

גישה לבדיקה מתחילה בפריסה, לא בתחנת הבדיקה

מחלקת הבדיקה אינה יכולה לגשת לאות שהפריסה מעולם לא הפכה לנגישה.

זה נשמע מובן מאליו, אבל זה אחד הדברים שהכי קל לפספס כשצוות העיצוב נמצא בלחץ לוח זמנים.

גישת בדיקה תלויה בהחלטות פריסה:

• האם לרשתות קריטיות יש גישה מעשית לבדיקה;
• האם ניתן להגיע לנקודות בדיקה באמצעות בדיקות מתקן;
• האם רכיבים גבוהים חוסמים את תנועת הבדיקה;
• האם נקודות הבדיקה קרובות מדי לגופי הרכיבים או לקצוות הלוח;
• האם הנאמנים וחורי הכלים תומכים ביישור מתקן שניתן לחזור עליו;
• האם כותרות התכנות נשארות נגישות לאחר ההרכבה;
• האם ניתן לבדוק לוח לפני או אחרי ציפוי או שילוב מתחם.

נקודת בדיקה הממוקמת במיקום שגוי יכולה להיות לא מועילה כמעט כמו אין נקודת בדיקה כלל.

עבור לוחות- בצפיפות גבוהה, התשובה היא לא תמיד "הוסף נקודת בדיקה לכל רשת". שטח הלוח, תקינות האות, עלות, נפח ייצור ושיטת בדיקה הכל חשוב. במקרים מסוימים, רשתות קריטיות, מסילות חשמל, קווי איפוס, שעונים, אותות תכנות וממשקים בסיכון גבוה- ראויים לעדיפות. במקרים אחרים, סריקת גבול, בדיקה מעופפת או בדיקה תפקודית עשויה לכסות חלקים מהצורך בבדיקה בצורה יעילה יותר.

תכנון DFT אינו הוספת תכונות בצורה עיוורת.

מדובר במתן גישה לצוות הבדיקה לאותות החשובים.

סריקת גבולות יכולה להפחית את בעיית הקופסה השחורה

סריקת גבולות, הקשורה לעתים קרובות ל-IEEE 1149.1 ו-JTAG, יכולה להיות בעלת ערך כאשר הגישה לבדיקה פיזית מוגבלת.

זה רלוונטי במיוחד עבור לוחות עם BGAs, ICs-עדינים, מעבדים, FPGAs, התקני זיכרון או חיבורים דיגיטליים צפופים. בעיצובים אלה, פינים חשובים רבים אינם נגישים פיזית לאחר ההרכבה. ללא נתיב סריקה או שיטת אבחון אחרת, הלוח עשוי להתנהג כמו קופסה שחורה כאשר הוא נכשל.

סריקת גבולות יכולה לסייע באימות חיבורים בין התקנים תואמים, לתמוך בתכנות או בזרימות עבודה של תצורה, ולספק נראות אבחנתית כאשר בדיקה פיזית קשה.

אבל זה עוזר רק אם זה מתוכנן.

תכנון סריקת גבולות שימושי עשוי לכלול:

• ניתוב אותות סריקה למחבר נגיש או ממשק בדיקה;
• אישור אילו מכשירים תומכים בסריקת גבולות;
• הגדרה נכונה של שרשרת הסריקה;
• אספקת קבצי BSDL בעת הצורך;
• אישור אם נעשה שימוש בסריקת גבולות לבדיקת ייצור, ניפוי באגים הנדסי או שניהם;
• לוודא שממשק הבדיקה אינו חסום על ידי תכנון מכני או אילוצי מארז.

סריקת גבולות אינה מחליפה כל גישה לבדיקה פיזית, והיא אינה מאמתת כל מצב אנלוגי, מתח או מחבר. זה שימושי ביותר כאשר שרשרת הסריקה מתוכננת, מתועדת ונתמכת על ידי המכשירים הנבחרים.

עבור לוח פשוט עם מורכבות דיגיטלית מוגבלת, סריקת גבולות עשויה להוסיף ערך מועט. עבור מכלול המבוסס על לוח בקרה או מעבד- צפוף, זה יכול להיות ההבדל בין בידוד תקלות שימושי לבין כשל תפקודי גנרי.

חלוקת חשמל ואותות יכולה לקצר לולאות ניפוי באגים

תקלות מסוימות קשות לאיתור באגים מכיוון שהמעגל לא תוכנן להיות מבודד.

קצר על מסילת חשמל משותפת עשוי להשפיע על חלקים רבים של הלוח. ממשק תקשורת כושל עלול להיות קשה להפרדה מקושחה, חיווט מחברים, נזק למקלט משדר או מגע מתקן. שרשרת אות אנלוגית עלולה להיכשל במוצא בעוד שהבעיה האמיתית מתרחשת מספר שלבים קודם לכן.

תכנון DFT יכול להפחית את אי הוודאות הזו.

אפשרויות עיצוב שימושיות עשויות לכלול:

• נקודות מדידה נגישות על מסילות חשמל חשובות;
• הפניות קרקע מעשיות ליד אותות נמדדים;
• אפשרויות בידוד כגון קישורים של 0 אוהם, מגשרים או חיבורים נשלפים במידת הצורך;
• נקודות בדיקה ביניים בשרשרות האותות;
• אפשר או אפס בקרה עבור בלוקים פונקציונליים;
• אפשרויות טעינה או לולאה ידועות-טובות עבור ממשקים נבחרים;
• הפרדה ברורה בין כשל בתכנות, כשל במכשיר וכשל בלוח.

לא תמיד מדובר בשינויי עיצוב יקרים. לעתים קרובות מדובר בהחלטות קטנות שמתקבלות מוקדם מספיק.

המפתח הוא לחשוב על מה שהטכנאי יראה כאשר הלוח נכשל.

אם כל מה שמערכת הבדיקה יכולה לדווח הוא "הלוח נכשל", נתיב ניפוי הבאגים מתחיל בחוסר ודאות. אם תכנון DFT נותן גישה לחסימות פונקציונליות, תחומי כוח וממשקים קריטיים, לצוות יש סיכוי טוב יותר להפוך את הכשל לפעולה ספציפית.

קושחה ותכנות שייכים לתכנון DFT

עבור PCBAs מודרניים רבים, הבדיקה היא לא רק חשמלית.

זה גם תלוי תוכנה-.

לוח עשוי להזדקק לקושחה לפני שניתן יהיה לבדוק אותו באופן תפקודי. זה עשוי לדרוש טוען אתחול, תמונת בדיקה, תמונת ייצור, קובץ תצורה, מספר סידורי, כתובת MAC, נתוני כיול או סקריפט תקשורת. אם התשומות הללו אינן נשלטות, לוח שהורכב כהלכה עלול עדיין להיכשל בבדיקה מהסיבה הלא נכונה.

תכנון DFT צריך להבהיר:

• מי מספק את הקושחה;
• איזו גרסת קושחה משמשת לבדיקת ייצור;
• האם הלוח מתוכנת לפני או אחרי בדיקה;
• איזה ממשק משמש לתכנות;
• האם מחבר התכנות נשאר נגיש;
• האם נדרשת סכום ביקורת, קובץ יומן או רשומת גרסה;
• מה קורה אם התכנות נכשל;
• האם יש לתכנת מחדש את הלוח לאחר עיבוד מחדש.

זהו אחד הפערים הנפוצים ביותר בין מבחן הנדסי למבחן ייצור.

צוות התכנון עשוי לדעת כיצד לטעון קושחה ממחשב מעבדה. צוות הבדיקות של EMS צריך שיטה שניתן לתעד, לעקוב, לבדוק ולחזור.

אם הקושחה אינה חלק מתכנון DFT, בדיקות פונקציונליות עשויות להפוך לפגישת פתרון בעיות תכנות עוד לפני שהבדיקה האמיתית מתחילה.

מוכנות המתקן תלויה בהחלטות DFT

מתקן בדיקה אינו רק מחזיק מכני.

זוהי התוצאה הפיזית של החלטות קודמות לגבי בדיקה.

מוכנות המתקן תלויה ב:

• היכן בדיקות יכולות ליצור קשר עם המועצה;
• האם הרפידות גדולות מספיק ומרווחות בהתאם לשיטה המיועדת;
• האם גובה הרכיב חוסם את הגישה;
• האם תמיכת לוח מונעת כיפוף במהלך מגע;
• האם המחברים צריכים כבלים מתאימים;
• האם הלוח נבדק מצד אחד או משני הצדדים;
• האם הבדיקה מתרחשת לפני או אחרי שילוב ציפוי או מתחם;
• האם המפעיל זקוק לאינטראקציה עם ברקוד, תווית או מספר סידורי;
• האם יחידות שנכשלו דורשות הפרדה ובדיקה חוזרת.

אם ההחלטות הללו יוותרו עד מאוחר, האסיפה עשויה להתקדם בעוד הבדיקה הופכת לצוואר הבקבוק.

צוות EMS אינו זקוק למתקן ייצור מלא עבור כל בנייה הנדסית מוקדמת. אבל הוא כן צריך לדעת את הנתיב הצפוי: בדיקה ידנית, בדיקה מעופפת, ICT, סריקת גבולות, FCT, מתקן זמני, התקנה-שסופק על ידי הלקוח או מתקן-ייצור.

אלו הנחות בנייה שונות.

בעיית מתקן נראית לעתים קרובות כמו כשל בלוח עד שהצוות מוכיח שהמגע, הכבל או ההגדרה יציבים.

פרויקט יכול להיות מוכןמכלול PCBועדיין לא להיות מוכן לבדיקות חוזרות.

תכנון DFT צריך להגדיר את לולאת העיבוד מחדש והבדיקה מחדש

הבדיקה אינה מסתיימת כאשר לוח נכשל.

השאלה הבאה היא מה קורה לאחר כישלון.

ללא נתיב בדיקה חוזר מוגדר, החלטות עיבוד חוזר עלולות להפוך לבלתי עקביות. טכנאי אחד רשאי להחליף רכיב חשוד ולחזור רק על השלב שנכשל. אחר עשוי להפעיל מחדש את מבחן התפקוד המלא. שליש עשוי לעבור את הלוח לאחר בדיקת הפעלה- מהירה מכיוון שהתסמין המקורי נעלם.

זה יוצר סיכון.

תוכנית DFT מעשית צריכה להגדיר:

• אילו כשלים דורשים בדיקה הנדסית;
• איזה עיבוד מחודש מותר;
• מה יש לבדוק לאחר עבודה מחדש;
• האם יש לחזור על רצף הבדיקה המלא;
• האם מבחן חוזר ממוקד מקובל;
• אילו נתוני כשל יש לרשום;
• כיצד כישלונות חוזרים ונשנים מוסלמים.

זו לא ניירת לשמה.

אין לשחרר PCBA מחודש מכיוון שהוא "נראה בסדר עכשיו". יש לשחרר אותו כי נתיב הבדיקה החוזר המוסכם מאשר שהבעיה סגורה.

זה המקום שבו תכנון DFT תומך הן ביעילות הייצור והן בבקרת האיכות.

מה צריכה לכלול חבילת DFT-Ready PCBA

תכנון DFT הופך שימושי כאשר הוא גלוי בחבילת ההנדסה.

זה לא ערכת מסמך חובה לכל בנייה. זוהי דרך להראות איזה מידע עשוי להיות נחוץ כאשר היקף הבדיקה חורג מבדיקה חזותית פשוטה או הפעלה-בבדיקה.

עבור קונים OEM, חבילה מעשית מוכנה DFT- עשויה לכלול:

לוח פשוט עשוי להזדקק רק לנתיב בדיקה קל יותר. לוח בקרה תעשייתי מבוסס קושחה- עשוי להזדקק לחבילת DFT מלאה יותר. בניית פיילוט עשויה להזדקק לרשומות שניתן לחזור עליהן יותר מאשר דגימה הנדסית ראשונה.

הנקודה החשובה היא לא נפח המסמכים.

הנקודה החשובה היא האם לצוות ה-EMS יש מספיק מידע כדי לבדוק את הלוח מבלי לבנות את שיטת הבדיקה מתוך ניחושים.

השתמש בתוצאות בדיקה כדי לשפר את העדכון הבא

DFT אינו רשימת בדיקה- חד פעמית.

הבנייה הראשונה מלמדת את הצוות לעתים קרובות משהו שלא היה ברור במהלך סקירת הפריסה.

לאחר בדיקת PCBA וניפוי באגים, צוות OEM ו-EMS צריך לשאול:

• אילו כשלים היה קשה לבודד?
• אילו שלבי בדיקה ארכו זמן רב מהצפוי?
• אילו פונקציות לא ניתן היה לבדוק בצורה מהימנה?
• לאילו נקודות בדיקה היה קשה לגשת?
• אילו מגעי מתקן גרמו לכשלים שווא?
• אילו שלבי קושחה או תכנות יצרו בלבול?
• אילו לוחות מעובדים דרשו יותר בדיקה חוזרת מהצפוי?
• אילו תוצאות בדיקה יש לרשום אחרת בפעם הבאה?

משוב זה לא אמור להישאר רק באזור הבדיקה.

זה אמור להזין את גרסת ה-PCB הבאה, הליך הבדיקה הבא, עיצוב המתקן הבא וחבילת ה-NPI הבאה.

תהליך DFT טוב הופך את הבנייה הראשונה ללולאת למידה.

כיצד זה מתחבר לתמיכה בהרכבת PCB ובדיקות

עבור קוני OEM, תכנון DFT שימושי ביותר כאשר הוא מחבר בין עיצוב לוח, היקף הרכבה, צרכי תכנות, גישה לבדיקה וציפיות לשחרור לפני תחילת הייצור.

STHL תומכת בפרויקטים של OEM באמצעות הכנת הרכבה, תכנון בדיקות ובדיקה ובדיקה, כולל דיונים סביב AOI, ICT, FCT,-בדיקת רנטגן, כניסות לתכנות קושחה, מוכנות למכשירים, ציפיות לעיבוד מחדש ובדיקה חוזרת וצרכי ​​מעקב.

המטרה היא לא להוסיף בדיקות מיותרות.

המטרה היא להפוך את היקף הבדיקה למעשי מספיק לתפקוד הלוח, שלב הייצור ורמת הסיכון.

מכינים בניית PCBA שזקוק לגישה ברורה יותר לבדיקה או תכנון בדיקה פונקציונלי? שלח את הפרויקט שלך דרךבקש הצעת מחיראו מיילinfo@pcba-china.com.

מַסְקָנָה

תכנון DFT משפר את בדיקת ה-PCBA ואת יעילות ניפוי הבאגים מכיוון שהוא מעביר את חשיבת הבדיקות במעלה הזרם, לפני שהלוח מגיע לקו.

זה עוזר לצוות OEM ו-EMS להגדיר מה יש לבדוק, היכן יש צורך בגישה, כיצד תיטען הקושחה, איזה מתקן או כבלים נדרשים, איזו תוצאה נחשבת למעבר או להיכשל, וכיצד יש לבצע ניפוי באגים, לעבד מחדש ולבדוק מחדש לוחות שנכשלו.

לוח קל להרכבה לא תמיד קל לבדיקה.

לוח שקל לבדוק הוא בדרך כלל כזה שבו נבחנו גישה לבדיקה, תכנות, מוכנות למכשירים ונראות ניפוי באגים לפני ההרכבה.

עבור קוני OEM, הלקח המעשי הוא פשוט: הזמן הטוב ביותר לשאול כיצד ייבדק לוח הוא לפני שהחבילה של הפריסה והבנייה ננעלת.