▶ speciale - Il test elettrico
La quarta dimensione
del collaudo
a sonde mobili
Chi pensa che un ATE flying probe debba muovere le proprie sonde
nelle sole tre dimensioni XYZ dello spazio fisico per collaudare un pcb
non ha tenuto conto della quarta dimensione, oggi decisamente la più
importante, ovvero il tempo, il cambiamento
di Luca Corli, Seica
N
essuno si spaventi, parleremo
di collaudo di schede elettroniche di oggi e di domani e
non tratteremo né di meccanica quantistica né della teoria della relatività
di Albert Einstein, ma dell’esistenza
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PCB
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di uno spazio a 4 dimensioni, dove il
tempo la fa da padrone assoluto; è una
realtà inconfutabile con la quale molti
produttori di schede sembrano ancora
paradossalmente non volersi confrontare completamente e cercheremo di
fornire loro qualche utile suggerimento per stare al passo con i tempi.
La dimensione temporale del collaudo elettrico di schede ed apparati
elettronici ha diverse sfumature, che
contribuiscono tutte indistintamente ed in maniera sostanziale all’efficacia più o meno elevata del collaudo stesso, determinandone il vero valore aggiunto per la qualità del prodotto e costituendo spesso un fattore fondamentale per rimanere in corsa in un mercato estremamente competitivo e globalizzato. Parlando di sistemi di collaudo di tipo flying probe
si pensa al tempo di preparazione del
programma di test, al tempo di esecuzione del collaudo di una scheda, al
tempo di programmazione di dispositivi digitali, al tempo di carico/scarico o di handling del pcb, ma spesso si trascura ad esempio il tempo che
verrà impiegato nel riparare una scheda perché il collaudo non è stato sufficientemente esaustivo e soprattutto non si pensa al cambiamento che
alcuni sistemi a sonde mobili hanno
introdotto negli ultimi anni a livello
di prestazioni, rimanendo ancorati a
vecchi schemi e vecchi concetti quando invece le schede elettroniche evolvono tecnologicamente a velocità elevatissima.
Una diversa visione
del tempo
Facciamo un esempio, dove comunque un po’ di fisica ci viene in aiuto: molti di coloro che pensano all’acquisto di un sistema a sonde mobili
valutano la velocità del sistema di movimentazione delle sonde in XYZ, facendosi attrarre da accelerazioni dei
motori a 10g, senza realizzare che la
velocità del collaudo di oggi si ottiene facendo meno misure a parità di
copertura guasti, con algoritmi software, in maniera intelligente e non
pensando di sfrecciare a 1000 km/h
su uno spazio di 30 cm (la dimensione della scheda), dove evidentemente
si è sempre in accelerazione e frenata e le velocità massime non vengono
mai nemmeno lontanamente sfiorate.
Esistono ad esempio nuove tecniche
di collaudo a sonde mobili per il rilevamento dei cortocircuiti, che a fronte di una scheda con 1000 net, dove i
cortocircuiti possibili sono 499500 e
quindi sarebbero necessarie 499500
misure per provarne l’assenza di tutti,
effettuano il collaudo completo con il
100% di copertura e con sole 999 misure! Questo è risparmiare tempo…
Ancora, sono sempre più numerosi coloro che si vedono costretti ad accedere ad entrambi i lati della scheda per poter effettuare il collaudo, dato che l’accesso alle net da un solo lato
diventa sempre più proibitivo, a causa della continua miniaturizzazione
dei componenti che consentono di realizzare schede di dimensioni sempre
più piccole; ebbene, è incredibilmente
elevato il numero di coloro che pensano di dotarsi di un sistema con son-
L’architettura verticale mantiene la
scheda perfettamente planare
de mobili solo da un lato e poi realizzano due programmi di collaudo, uno
per il lato top ed uno per il lato bottom della scheda…ma ha senso quando sul mercato esistono sistemi con 4
sonde per lato che collaudano perfettamente tutta la scheda contattandola da entrambi i lati contemporaneamente? Non si risparmia forse tempo
di handling? Non si risparmia tempo
nel fare un programma anziché due?
Non si ha una maggior copertura degli open sulle piste interrotte che pas-
sano da un lato all’altro della scheda,
non testabili con due programmi singoli !?
Ulteriore esempio: c’è chi pensa
che un sistema a sonde mobili con 4
sonde per lato (quindi 8 in totale) sia
inutile se si hanno tutti i test point da
un lato solo e quindi si abbia l’accesso completo a tutte le net su una sola
faccia della scheda, ma forse non tutti sanno che in quel caso con 8 sonde
si possono collaudare due schede in
contemporanea raddoppiando la produttività! Raddoppio della produttività non equivale a un ingente guadagno di tempo?
Un’ultima annotazione va indirizzata sicuramente a coloro che dimenticano l’esistenza della forza di gravità, che necessariamente affligge anche
le schede elettroniche, incurvandole
sotto il peso dei componenti quando
non vengono supportate al lato inferiore da contrasti fissi all’interno del
flying probe e quindi rendendo praticamente inutilizzabili le sonde mobili poste eventualmente da quel lato.
Un metodo molto semplice per evitare che la scheda fletta sotto il peso dei
componenti è quello di posizionarla
verticalmente e non orizzontalmen-
Sistema con carico/scarico
completamente automatizzato
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Collaudo contemporaneo di due schede per raddoppio produttività
te, così che la forza di gravità agisca
lungo la verticale del circuito stampato e non perpendicolare ad esso, lasciando la scheda perfettamente piana
e consentendole di essere sondata con
precisione da entrambi i lati da parte di aghi mobili…(è la fisica di base a spiegare una realtà inconfutabile).
Il cambiamento nel collaudo
a sonde mobili
Ci sono molti altri esempi simili che potrebbero essere portati a supporto di una tesi molto semplice: il
collaudo a sonde mobili da qualche
anno è decisamente cambiato, chi
pensa che con i sistemi flying probe ci
si debba limitare a testare i cortocircuiti ed i componenti passivi non ha
colto il cambiamento in atto e sta perdendo occasioni importanti per alimentare la scheda e fare collaudo funzionale, test termico, verifica ottica di
LED, programmazione on board di
microcontrollori e boundary scan attraverso le sonde mobili, test di memorie DDR2 e DDR3 “at speed” ecc.
Seica S.p.A., leader mondiale nella progettazione, realizzazione, vendi-
Analisi termica della scheda integrata nel programma di test ICT
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ta e supporto di ATE a sonde mobili per il collaudo completo di schede
elettroniche è al passo con il cambiamento ed ha recentemente introdotto
sul mercato una nuova linea di ATE
a sonde mobili denominata Pilot4D.
Assolutamente unici nel loro genere,
sono caratterizzati da una tecnologia
all’avanguardia con un elevato tasso
d’innovazione. I vari modelli di ATE
a sonde mobili V8, M4, L4 e H4 della linea Pilot4D consentono di aumentare la velocità di test ed il tasso di copertura anche su schede di tecnologia
di ultimissima generazione ed estremamente complesse. Hanno la possibilità di spingersi oltre il collaudo dei
componenti SMD 01005, arrivando
a posizionarsi con estrema ripetibilità e precisione anche sui nuovi package 03015 metrici che hanno dimensioni ancora più minuscole.
Grazie ad un nuovo gruppo di telecamere ad elevatissima risoluzione
ed al nuovo sistema di contattazione
delicata, garantita e misurata, che non
lascia alcuna traccia visibile sul circuito collaudato, si rivelano perfettamente adatti al test di prodotti con dimensioni molto piccole e ad alta densità di componenti di qualsiasi natura, garantendo accessibilità anche alle net più “scomode” da raggiungere
in assenza dei tradizionali test point,
ormai sempre più in via d’estinzione.
Sfruttando il nuovo software
VIVA 3.0 e le nuove periferiche di
misura distribuite sulle sonde, i sistemi della linea Pilot4D consentono
la messa in opera di molteplici tecniche di test elettrico, ottico e termico, tra cui spiccano il potenziamento del collaudo e della programmazione on board digitali di componenti complessi, la rilevazione accurata della polarità dei condensatori
mediante tecniche non invasive e la
caratterizzazione di LED secondo le
più stringenti specifiche imposte dal
settore automotive.
Inoltre questi sistemi trovano applicazione in 4 ambiti ben distinti della vita di una scheda elettronica:
1) la fase della prototipazione, dove la messa in opera del collaudo
in pochi minuti a partire dai dati CAD può fornire un immediato
feedback sulla progettazione cor-
retta del prodotto che sta nascendo
2) la fase di produzione, dove grazie
all’automazione del carico/scarico della scheda disponibile anche
nei sistemi ad architettura verticale, i sistemi Pilot4D garantiscono il
collaudo di centinaia di schede al
giorno senza fungere da collo di
bottiglia per il processo produttivo
come avviene per sistemi a sonde
mobili molto meno evoluti e non
paragonabili ai Pilot4D
3) la fase di riparazione, dove la
messa in opera di una quindicina
di tecniche di test diverse, completamente automatiche e complementari tra loro favorisce la massimizzazione del tasso di copertura,
grazie soprattutto all’alimentazione della scheda da collaudare ed al
collaudo funzionale che di conseguenza viene reso possibile sia a livello analogico che digitale
4) il reverse engineering, spesso utile nella fase preliminare alla ripa-
razione, per la ricostruzione degli
schemi elettrici e dei dati CAD
eventualmente non disponibili su
prodotti relativamente datati, ma
di cui occorre garantire un’operatività prolungata nel tempo, tipica dei settori avionico, ferroviario
e militare
Questa famiglia di flying probe
rappresenta indubbiamente una nuova dimensione dove il concetto di
tempo inteso come risorsa preziosa da
risparmiare, ma anche come evoluzione e cambiamento da seguire e perseguire continuamente, è stato esasperato alla quarta potenza. 4 modelli per
ogni esigenza e per ogni budget d’investimento, 4 campi di applicazione
che ne arricchiscono continuamente
le prestazioni e soprattutto il superamento delle tre dimensioni di movimentazione XYZ.
Seica
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