Introdução
Um protótipo de montagem de PCB pode ser construído corretamente e ainda assim ser difícil de verificar.
É aí que muitos projetos perdem tempo. A placa liga. A colocação parece boa. As juntas de solda passam por inspeção visual. Em seguida, a equipe de engenharia começa a testar e descobre que os principais sinais estão ocultos, os blocos de teste são muito pequenos, a interface de programação é difícil de alcançar ou a única maneira de depurar a placa é através de sondagens arriscadas na bancada.{4}}.
É por isso que o acesso de teste deve ser revisado antes da montagem do protótipo da PCB, e não depois da chegada das placas.
A revisão de acesso de teste verifica se a placa montada pode ser inspecionada, sondada, programada, testada funcionalmente, depurada e preparada para planejamento posterior de TIC ou FCT. Não é apenas uma questão de teste. Ele fica entre o projeto de PCB, a montagem do protótipo e o planejamento de verificação.
Um protótipo funcional só é útil se a equipe puder verificar o que está acontecendo no quadro. O acesso deficiente aos testes transforma a verificação do protótipo em suposições.
O que significa acesso de teste na montagem de protótipo de PCB
Acesso de teste significa a capacidade prática de alcançar, controlar e observar os pontos necessários para inspeção, medição, programação, isolamento de falhas e validação funcional.
No trabalho real do PCBA, o acesso de teste pode incluir:
- almofadas de teste para redes de chaves
- trilhos de tensão e pontos de aterramento acessíveis
- cabeçalhos ou pads de programação
- redefinição, relógio, modo{0}}de inicialização e acesso à comunicação
- sondar-locais amigáveis em busca de sinais importantes
- folga suficiente da sonda em torno dos pontos de teste
- acesso para depuração de bancada, sonda voadora, ICT, FCT ou varredura de limite
- espaço para pinos de fixação, cabos, braçadeiras ou conectores
- Visibilidade AOI para juntas de solda e orientação de componentes
- Planejamento de-inspeção por raio X para BGA, QFN ou juntas de solda ocultas, quando necessário
Um projeto pode parecer completo em CAD, mas ainda assim ser difícil de testar após a montagem.
Isso é especialmente comum quando o layout é compacto, a placa tem componentes SMT-de passo fino, ambos os lados são densamente preenchidos ou o envelope mecânico já está apertado. O circuito pode estar eletricamente correto, mas se a equipe não conseguir alcançar os sinais corretos de forma segura e repetida, a verificação fica mais lenta.
Para a montagem de protótipos de PCB, o acesso ao teste não envolve apenas a produção em massa futura. Trata-se de responder às primeiras perguntas de engenharia sem danificar a placa, adivinhar os sintomas ou esperar por outra revisão do layout.
Por que o acesso de teste deve ser revisado antes da construção
O momento mais fácil para consertar o acesso de teste é antes da PCB ser fabricada e montada.
Depois que as placas são construídas, as opções tornam-se limitadas. A equipe pode soldar fios temporários, raspar máscara de solda, sondar pinos de componentes ou criar uma solução alternativa. Às vezes isso é aceitável para uma primeira amostra de engenharia. Mas se cada medição importante requer uma solução alternativa, o protótipo não fornece um feedback claro.
Uma regra simples ajuda aqui:
Se um sinal for importante o suficiente para depurar, programar, verificar ou usar para testes de aceitação, a equipe deve perguntar como ele será acessado antes do início da construção do protótipo.
Isso não significa que toda rede precise de um painel de teste dedicado. Os tabuleiros reais têm limites de espaço. Mas os principais trilhos de energia, linhas de programação, barramentos de comunicação, linhas de reinicialização, sinais de controle e pontos de medição específicos do produto-devem ser revisados deliberadamente.
Esperar até a verificação do protótipo para descobrir um acesso deficiente geralmente cria três problemas.
Primeiro, o processo de teste se torna mais lento e menos repetível.
Em segundo lugar, as falhas tornam-se mais difíceis de isolar.
Terceiro, a equipe pode confundir um problema de acesso-de teste com um problema de design, montagem, componente ou firmware.
É aí que a construção de um protótipo perde tempo.
Onde o acesso deficiente ao teste geralmente aparece
Problemas de acesso de teste raramente são anunciados na análise da Gerber. Geralmente aparecem mais tarde, quando a primeira placa montada está na bancada e alguém precisa encontrar um sinal rapidamente.
Os trilhos de energia são difíceis de medir
A verificação do protótipo geralmente começa com energia.
Se a entrada principal, os trilhos regulados, a referência de solo, os pinos de ativação ou os nós de detecção-atuais forem difíceis de acessar, até mesmo uma abordagem básica-pode se tornar desajeitada. O engenheiro pode saber o que verificar, mas a placa não fornece um local seguro para verificar.
Uma placa que precisa de testes repetidos em pequenos pinos IC durante a inicialização-não é compatível-com testes. Ainda pode funcionar, mas o risco de escorregar, curto-circuitar os pinos ou danificar peças aumenta.
Interfaces de programação e depuração não são práticas
Um protótipo pode precisar de carregamento de firmware, acesso ao bootloader, calibração ou comunicação de depuração.
Se os blocos de programação forem muito pequenos, cobertos por peças próximas, colocados sob uma blindagem ou bloqueados por um recurso de gabinete futuro, o problema poderá não aparecer até que a placa já esteja montada.
Esta é uma incompatibilidade comum entre as decisões de layout e o manuseio real do protótipo. O layout economiza espaço, mas a equipe do firmware perde o acesso.
Sinais importantes estão enterrados
Alguns sinais só se tornam importantes quando algo dá errado.
Relógio, reinicialização, comunicação, sensor, controle de motor, unidade de LED, gerenciamento de bateria, ativação de RF, controle de relé e sinais relacionados-à segurança podem não precisar de medição constante. Mas se o protótipo falhar, estas são muitas vezes as primeiras redes que os engenheiros querem verificar.
Se esses sinais não estiverem acessíveis, o isolamento da falha fica mais lento. A equipe pode passar horas debatendo se o problema é firmware, montagem de PCB, fornecimento de componentes, soldagem ou lógica de design.
Existem blocos de teste, mas não podem ser usados
Um bloco não é útil apenas porque existe.
Pode estar muito próximo de um componente alto. Pode estar sob um conector. Ele pode ficar do lado errado para o acessório pretendido. Pode ser muito pequeno para uma sondagem confiável. Pode não ter folga ao redor. Pode ser colocado onde uma sonda não possa pousar sem tocar outra rede.
É por isso que a revisão do acesso de teste deve observar a condição-da placa montada, não apenas o esquema.
O acesso ao teste não é o mesmo para todos os métodos de teste
Um dos motivos pelos quais os compradores ignoram o acesso ao teste é que a palavra “teste” soa como uma atividade.
Não é.
Diferentes métodos de verificação necessitam de diferentes tipos de acesso.
Acesso de depuração de bancada
A depuração de bancada é comum nos primeiros protótipos. Os engenheiros podem usar um multímetro, osciloscópio, analisador lógico, ponta de prova de corrente ou ferramenta de programação.
Para esta etapa, os pontos de teste devem suportar medições seguras e repetíveis. Um bom acesso não precisa ser perfeito, mas deve reduzir o risco de sondagens em pinos-de passo fino sempre que possível.
Para a montagem inicial de protótipos de PCB, essa geralmente é a necessidade de acesso-de teste mais imediata.
Acesso à sonda voadora
O teste de sonda voadora pode ser útil para protótipos e montagem de PCB de baixo-volume porque não requer um dispositivo de fixação-de{2}}pregos dedicado. Mas ainda precisa de locais de sonda acessíveis, espaçamento suficiente, dados CAD utilizáveis, informações claras da rede e alvos de teste acordados.
Se o layout deixar poucos nós acessíveis, a cobertura da sonda voadora poderá ser limitada.
Acesso às TIC
As TIC dependem mais fortemente do acesso planeado aos testes. Um acessório de-cama de-pregos requer pontos de contato da sonda, alinhamento de ferramentas, suporte de placa e espaço suficiente para um contato confiável.
Se a placa for projetada sem o acesso às TIC em mente, adicionar TIC posteriormente pode ser caro ou impraticável. Isto não significa que todos os protótipos necessitam de TIC. Mas se se espera que o produto passe para construções de volume-maior ou para uma produção mais controlada, o acesso às TIC deve ser discutido antes que o primeiro layout seja bloqueado.
Acesso FCT
A FCT geralmente verifica o comportamento no-nível do sistema: inicialização-, comunicação, resposta do firmware, botões, displays, sensores, motores, relés, LEDs ou outras funções-específicas do produto.
A FCT pode não exigir acesso a todas as redes, mas muitas vezes requer pontos de ligação estáveis, acesso de programação, simulação de carga, acesso de conector e planeamento de fixação.
Um protótipo que apenas um engenheiro de projeto pode testar, usando truques-de bancada, não está pronto para FCT repetível.
Acesso à AOI e à inspeção-de raios X
AOI não precisa de acesso elétrico, mas precisa de visibilidade.
Juntas de solda, marcas de polaridade,-cabos de passo fino e orientação dos componentes devem estar visíveis o suficiente para inspeção sempre que possível. Se uma área crítica estiver oculta por peças mecânicas, componentes altos ou baixa visibilidade do layout, o AOI poderá não fornecer a confiança que o comprador espera.
A inspeção-por raio X é diferente novamente. É frequentemente usado para BGA, QFN e outras juntas de solda ocultas. O layout não fornece um ponto de sondagem para o X-Ray, mas a escolha do pacote, a densidade do componente, a blindagem e as expectativas de inspeção podem afetar a utilidade da inspeção do X-Ray.
É por isso que o acesso a testes e inspeções deve ser analisado em conjunto e não tratado como tópicos desconectados.
O acesso ao teste deve incluir a controlabilidade da placa
O acesso físico é apenas parte da história.
Uma placa também precisa ser controlável durante o teste. Em termos simples, a equipe de teste precisa encontrar uma maneira de colocar a placa em um estado conhecido.
Isso pode significar:
alimentando trilhos específicos com segurança
controlando a redefinição
acessando os pinos do modo-de inicialização
desabilitar ou controlar o comportamento do cão de guarda
confirmando a disponibilidade do relógio
isolando seções do circuito
colocando as linhas de comunicação em um estado estável
evitando saídas não controladas durante o teste
Um ponto de teste em um barramento de alimentação ajuda, mas não resolve tudo se a placa não puder ser alimentada ou controlada de maneira previsível.
Isso é mais importante quando o protótipo inclui vários domínios de energia, dispositivos programáveis, sensores, motores, relés, módulos sem fio ou controles-relacionados à segurança. Sem controlabilidade, a equipe pode ter acesso aos sinais, mas ainda assim terá dificuldades para realizar um teste estável.
O acesso ao teste deve fazer parte da revisão do DFM e do DFT
A revisão do DFM pergunta se a placa pode ser fabricada de forma confiável.
DFT, ou Design for Testability, pergunta se a placa pode ser testada e verificada de forma eficiente.
No trabalho real do EMS, os dois estão conectados. Uma placa fácil de montar, mas difícil de testar, ainda pode atrasar o projeto. Uma placa que passa na inspeção AOI, mas não consegue suportar a verificação funcional, ainda assim pode falhar em responder às perguntas de engenharia do comprador.
Para montagem de protótipo de PCB, o acesso de teste deve ser revisado juntamente com:
- espaçamento entre componentes
- fiduciais e furos de ferramentas
- considerações sobre estêncil e pasta de solda
- seleção de pacote
- colocação do conector
- contorno da placa e panelização
- marcações de polaridade
- método de programação
- localização do ponto de teste
- método de inspeção
- acesso ao aparelho ou sonda
- rótulos e documentação dos pontos de teste
É aqui que os compradores às vezes criam seu próprio atraso. Eles aprovam um layout compacto porque parece limpo, mas ninguém verifica se o engenheiro de teste consegue alcançar os sinais importantes.
Alguns test pads bem{0}}posicionados podem economizar mais tempo do que uma programação de montagem mais rápida.
O que os compradores devem verificar antes da montagem do protótipo de PCB
Antes de liberar arquivos para montagem de protótipo de PCB, os compradores devem revisar o acesso de teste tendo em mente a engenharia e a fabricação.
1. Identifique os sinais que devem ser medidos
Nem toda rede precisa de um painel de teste.
Comece com os sinais mais importantes durante a ativação-e o isolamento de falhas:
- potência de entrada
- referências terrestres
- principais trilhos de tensão
- habilitar pinos
- redefinir linhas
- sinais de relógio
- linhas de programação
- interfaces de comunicação
- saídas de sensores
- sinais de controle do motor ou ventilador
- Linhas de controle de LED ou display
- sinais de carregamento e proteção da bateria
- nós críticos-específicos do produto
A questão não é “Todos os sinais podem ser testados?”
A melhor pergunta é: “Se esta função não funcionar, podemos obter os sinais necessários para entender o porquê?”
2. Confirme o acesso à programação e ao firmware
O acesso ao firmware costuma ser tratado como óbvio até a chegada das primeiras placas.
Antes da montagem, confirme como o firmware será carregado e verificado. A placa usará um cabeçalho, pogo-pin pads, conector de borda, interface USB, UART, SWD, JTAG ou outro método? O acesso ainda pode ser usado após a montagem? Ele está bloqueado por componentes altos, blindagens, cabos ou recursos futuros do gabinete?
Se o carregamento de firmware for necessário para cada protótipo, a programação não deverá depender de uma solução alternativa frágil.
3. Revise a folga da sonda em torno dos pontos de teste
Um ponto de teste precisa de espaço suficiente ao seu redor.
Verifique a altura dos componentes próximos, a posição do conector, a blindagem, as restrições mecânicas, a máscara de solda e o espaçamento das redes adjacentes. Se a sonda só puder tocar a almofada em um ângulo inseguro, o acesso será fraco.
Isso é especialmente importante para PCBA de eletrônicos de consumo compactos, placas de controle industrial e montagem de PCB de tecnologia-mista densa, onde o espaço é limitado.
4. Decida qual método de teste o protótipo deve suportar
Um protótipo nem sempre necessita de TIC.
Mas a equipe ainda deve decidir o método de verificação pretendido antes da montagem. A placa será verificada por teste de bancada manual, sonda voadora, AOI, inspeção de raio-X, programação mais FCT ou um simples acessório personalizado?
Respostas diferentes levam a decisões de layout diferentes.
Se o comprador espera futuras TIC ou FCT{0}}baseadas em acessórios, é melhor reservar o acesso antecipadamente do que reprojetar mais tarde.
5. Documente o mapa de pontos de teste e as medições esperadas
Mesmo quando existem pontos de teste, a equipe de teste ainda precisa saber o que cada ponto significa.
Um pacote de acesso de teste útil pode incluir nomes de pontos de teste, nomes de redes, localizações, lado da placa, tensão esperada ou condição de sinal, método de programação e quaisquer notas sobre sequência ou manuseio.
Isto não precisa se tornar um documento pesado para cada protótipo. Mas se a equipe de teste precisar fazer-engenharia reversa dos pontos de teste do layout durante a inicialização-, o tempo já estará sendo perdido.
6. Alinhe o acesso ao teste com o próximo estágio
O acesso ao teste de protótipo não deve servir apenas à primeira amostra.
Ele também deve apoiar o que o comprador espera aprender antes da criação do piloto ou da produção-de baixo volume. Se houver probabilidade de o protótipo passar para uma execução piloto, o plano de acesso-de teste deverá considerar a repetibilidade, o planejamento de acessórios e a coleta de dados.
Um ponto de teste que ajude um engenheiro a depurar um protótipo é útil.
Um plano de acesso-de teste que ajude o parceiro EMS a criar um processo de teste repetível é melhor.
Lista de verificação de revisão de acesso a testes práticos
Este não é um exercício de papelada. É a breve revisão que evita que a primeira sessão de depuração se torne um jogo de adivinhação.
Antes de enviar arquivos para montagem de protótipo de PCB, os compradores podem fazer estas perguntas:
- Os principais trilhos de energia e pontos de aterramento são de fácil acesso?
- O firmware pode ser carregado sem soldagem manual ou sondagem arriscada?
- As linhas de redefinição, relógio, inicialização e comunicação estão acessíveis se a depuração for necessária?
- Os pontos de teste são grandes e espaçados o suficiente para o método de teste pretendido?
- As placas de teste estão bloqueadas por componentes altos, conectores, blindagens, dissipadores de calor ou recursos mecânicos?
- Os sinais importantes estão disponíveis no lado correto da placa para o equipamento pretendido?
- A equipe decidiu se é necessário teste manual, sonda voadora, TIC, FCT, AOI ou raio-X?
- Os recursos fiduciais e de ferramentas são adequados para montagem e possível fixação de teste?
- A visibilidade AOI é considerada para juntas de solda e marcas de orientação importantes?
- BGA, QFN ou outras juntas ocultas são identificadas para possível inspeção-por raio X?
- O método de programação é claro e repetível?
- O mapa de pontos de teste está documentado?
- A placa ainda poderá ser testada após pequenas alterações de layout ou restrições de gabinete?
- Os requisitos de teste estão incluídos no pacote de construção e não são discutidos apenas por e-mail?
Esta lista de verificação não transforma cada protótipo em um dispositivo de teste pronto-para produção. Simplesmente evita que problemas de acesso evitáveis se transformem em atrasos na verificação.
Um caso limite: quando pontos de teste extras podem não valer a pena
O acesso de teste é importante, mas não deve ser adicionado às cegas.
Algumas placas muito pequenas,-sensíveis a RF, de alta-velocidade, alta-densidade ou com restrições mecânicas não podem aceitar muitos blocos de teste extras sem compensações-. Pads extras podem afetar o roteamento, a impedância, o vazamento, a blindagem, a integridade do sinal ou o tamanho do produto.
Nesses casos, a resposta não é forçar pontos de teste em todos os lugares.
A melhor abordagem é priorizar o acesso crítico, usar programação ou firmware de diagnóstico quando apropriado, considerar o acesso baseado em-conector, confiar na verificação de limites quando adequado ou planejar a cobertura de-raios X e testes funcionais em torno das restrições de projeto.
Uma boa revisão de acesso de teste não envolve adicionar pads em todos os lugares. Trata-se de adicionar o acesso certo nos lugares certos.
O que isso significa para compradores OEM
O acesso ao teste é fácil de ignorar porque nem sempre afeta a montagem do PCB.
Mas afeta fortemente a possibilidade de verificação do protótipo.
Para compradores OEM, o risco não é apenas a falha de uma placa. O maior risco é que o conselho dê feedback pouco claro. Quando o acesso ao teste é ruim, um protótipo pode consumir tempo de engenharia sem produzir uma resposta clara.
Isso é importante no desenvolvimento atual de eletrônicos, onde muitas equipes estão tentando reduzir ciclos de protótipo-para-piloto enquanto ainda lidam com layouts densos, componentes restritos e validação funcional mais complexa.
Uma construção de protótipo mais rápida não ajuda muito se o caminho de verificação estiver bloqueado.
Antes da montagem do protótipo da PCB, os compradores devem revisar o acesso de teste como parte doDesign e Layout de PCB, DFM, DFT e planejamento de testes e inspeção. Fazer isso antecipadamente ajuda o protótipo a responder à pergunta para a qual foi construído:
O design funciona e a equipe pode verificá-lo com confiança suficiente para seguir em frente?
Conclusão
O acesso ao teste deve ser revisado antes da montagem do protótipo da PCB porque afeta diretamente a velocidade de verificação, a qualidade da depuração, a prontidão do equipamento e a capacidade do comprador de tomar decisões após a chegada das placas.
Um protótipo não é apenas uma placa a ser construída. É uma placa a ser testada, medida, programada, inspecionada e com a qual aprender.
Quando o acesso ao teste é fraco, a verificação se torna mais lenta e menos confiável. Quando o acesso ao teste é planejado antecipadamente, o protótipo se torna mais útil, o parceiro EMS pode preparar a abordagem correta de inspeção e teste e o projeto pode avançar para a construção piloto com menos surpresas.
Para compradores OEM que preparam a construção de um protótipo, a STHL pode revisar o projeto a partir de um Design e Layout de PCB,Montagem de PCB, eTeste e Inspeçãoperspectiva antes da cotação ou do planejamento da produção. Envie seus arquivos atravésSolicite um orçamentoou entre em contato conosco eminfo@pcba-china.com.
