Collaudo di Schede Elettroniche
Le Schede Elettroniche…
L’aumento della densità di integrazione
di componenti in una scheda elettronica,
ha ridotto gli spazi per le piazzole di test.
Il collaudo diventa un nodo di cruciale importanza!
Collocazione del Collaudo…
Flusso di produzione di una scheda
elettronica
Strategia Aziende Leaders:
Gestione Totale del Prodotto
Collaudo: Definizione e Motivazioni
Processo che garantisce che ogni scheda elettronica,
una volta assemblata, funzioni in accordo con le
specifiche.
Screening:
Bisogna seguire una sequenza definita
con cui i test vengono effettuati
Vari Livelli:
Test&Screening fin da livelli di integrazione
inferiori
Costi di Collaudo
Costi di
Collaudo
20%
All’interno del flusso di
produzione, il collaudo
rappresenta un costo pari a
circa il 20%
Altro
80%
E’ quindi chiaro come esso influisca quando le schede
vengono applicate a sistemi complessi e non di tipo
“Consumer”
La Fase di Controllo
Il collaudo è spesso accoppiato ad una fase di controllo della scheda
assiemata.
La tecnica di controllo maggiormente utilizzata è l’ Ispezione Ottica, il
cui scopo è di verificare che montaggio, saldature e pulizia rispettino
le specifiche.
Ispezione Ottica
1. Manuale
2. Automatica
Ispezione Ottica Manuale
Utilizza microscopi, lenti, PC ed un
operatore che effettua l’ispezione e
deve essere periodicamente istruito
su controlli specifici e limiti di
accettazione o rifiuto del prodotto.
• Schede composte da 30 – 150
componenti
• Lunghi tempi di processamento
• Criteri d’accettazione non
costanti
Ispezione Ottica Automatica
Macchinari costosi e complessi, in
grado di fornire una scansione
tridimensionale con sistema di
visione multicamera.
Connessi mediante LAN alla
stazione di Riparazione, dotata di
puntatore laser.
Vantaggi:
• Ripetibilità delle prove
• Costanza nei criteri d’accettazione
• Copertura Costante
• Riduzione dei tempi d’ispezione
Dal Controllo al Collaudo
Per garantire dei livelli di qualità alti, la scelta di molte
aziende, è di eseguire delle combinazioni di più tipologie di
collaudo.
Macchine polifunzionali che raccolgono in un’unica
stazione di lavoro, più tipologie di test.
Riduzione degli spazi e delle manipolazioni del PCB
Classificazione dei Collaudi
• In-Circuit Test
Fatti sul campo, con scheda alimentata e sottoposta a prove di
continuità, resistenza e capacità, che consentono di capire se la
scheda è stata assemblata correttamente.
• Test Funzionale
Ogni qualvolta la criticità dell’applicazione richieda un’elevata
garanzia, è indispensabile effettuare un test che assicuri il
funzionamento della scheda, una volta che sia stata posizionata
nell’ambiente finale.
• Prove di Stress Termico
Portano al limite delle caratteristiche di funzionamento dei CUT,
causando la maturazione della scheda, apportando un
miglioramento a proposito della mortalità infantile
Tecniche e Macchinari
I Test In-Circuit e Funzionali possono essere eseguite mediante Letto d’Aghi o A
Sonde Mobili.
Entrambe tecniche forniscono una buona copertura e diagnostica, un controllo
fine sui componenti.
Per schede di piccole dimensioni risultano equivalenti rispetto alle prestazioni.
Tecniche e Macchinari (2)
Differenze tra le due Tecniche:
1. Tempistica;
2. Parallelismo
I test con sonde mobili impiegano 10 min contro i 3
min del controllo con letto d’aghi.
Letto d’aghi consente di processare più schede in
parallelo, mentre con le sonde mobili la scheda
processata è una per volta.
Entrambe consentono l’integrazione di tecniche
Boundary Scan.
Tecniche e Macchinari (3)
La tecnica Burn-In utilizza per le prove accelerate, delle camere climatiche,
che sottopongono le schede a shock termici, le cui temperature variano tra
– 70°C e + 80°C
I tempi di test per
il Burn- In vanno
da 24 ore a 72
ore.
Problema Pratico…
Quando bisogna testare schede elettroniche contenenti:
 IC a montaggio superficiale (SMT);
 Schede multistrato;
 Moduli multiChip (MCM);
Il collaudo diventa costoso e complicato.
Soluzione:
I probe fisici vengono sostituiti
con celle Boundary Scan !!!
Probes virtuali connessi
all’ingresso e all’uscita di ogni
chip
Boundary Scan Cells
Ogni cella boundary scan permette di
osservare il normale flusso dei dati (NI)
attraverso il pin di I/O e di controllare lo
stato del pin attraverso un input seriale (SI)
Boundary Scan (IEEE 1149.1 Standard)
Tutte le BSC vengono connesse per formare un Registro BSR
JTag Joint Test Action Group
Architettura Boundary Scan
Dati in
ingresso che
saranno
memorizzati
nel registro
istruzioni
Pilota lo
stato del
Tap
controller
Temporizzazione
Dati seriali in
uscita
Interfaccia
seriale a 4/5 vie
Strategie per Schede/MCM
Sulle schede elettroniche si attua il
Boundary Scan mediante delle catene.
Strategie con Chain:
1. Unica Scan Chain
2. Doppia Scan Chain
3. Boundary Scan a Chain Indipendenti
Unica Boundary Scan Chain
Solo 2 Pin
Semplice ma con lunghi tempi di shift tra IN e OUT
Double Boundary Scan Chain
Uguale principio di funzionamento, ma con
tempi e costi dimezzati
Indipendent Boundary Scan Chain
I segnali di
sincronismo
temporale
sono condivisi
Minima lunghezza delle sequenze, minore tempo di
test, ma costi elevati che non giustificano l’utilizzo!
In Conclusione…
 Difficoltà della fase di testing;
 Motivazioni, importanza e costi di collaudo;
 Classificazione e macchinari utilizzati;
 Problema di accesso fisico e Boundary Scan
Standard;
 Strategie con Chain per MCM