Collaudo di Schede ElettronicheCollaudo di Schede Elettroniche

Le 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.

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!Il collaudo diventa un nodo di cruciale importanza!

Collocazione del Collaudo…Collocazione del Collaudo…

Flusso di produzione di una scheda elettronicaFlusso di produzione di una scheda elettronica

Strategia Aziende Leaders:Strategia Aziende Leaders:

Gestione Totale del ProdottoGestione Totale del Prodotto

Collaudo: Definizione e MotivazioniCollaudo: Definizione e Motivazioni

Processo che garantisce che ogni scheda elettronica, una volta assemblata, funzioni in accordo con le specifiche.

Processo che garantisce che ogni scheda elettronica, una volta assemblata, funzioni in accordo con le specifiche.

Screening:Screening:

Bisogna seguire una sequenza definita con cui i test vengono effettuatiBisogna seguire una sequenza definita con cui i test vengono effettuati

Vari Livelli:Vari Livelli:

Test&Screening fin da livelli di integrazione inferioriTest&Screening fin da livelli di integrazione inferiori

Costi di CollaudoCosti di Collaudo

All’interno del flusso di produzione, il collaudo rappresenta un costo pari a circa il 20%

All’interno del flusso di produzione, il collaudo rappresenta un costo pari a circa il 20%

Costi di Collaudo

20%

Altro80%

E’ quindi chiaro come esso influisca quando le schede vengono applicate a sistemi complessi e non di tipo “Consumer”

E’ quindi chiaro come esso influisca quando le schede vengono applicate a sistemi complessi e non di tipo “Consumer”

La Fase di ControlloLa 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.

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.

1. Manuale

2. Automatica

1. Manuale

2. AutomaticaIspezione OtticaIspezione Ottica

Ispezione Ottica ManualeIspezione 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.

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

• Schede composte da 30 – 150 componenti

• Lunghi tempi di processamento

• Criteri d’accettazione non costanti

Ispezione Ottica AutomaticaIspezione 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.

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

Vantaggi:

• Ripetibilità delle prove

• Costanza nei criteri d’accettazione

• Copertura Costante

• Riduzione dei tempi d’ispezione

Dal Controllo al CollaudoDal 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.

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.Macchine polifunzionali che raccolgono in un’unica stazione di lavoro, più tipologie di test.

Riduzione degli spazi e delle manipolazioni del PCBRiduzione degli spazi e delle manipolazioni del PCB

Classificazione dei CollaudiClassificazione dei Collaudi

• In-Circuit Test• In-Circuit TestFatti 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.

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• Test FunzionaleOgni 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.

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• 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

Portano al limite delle caratteristiche di funzionamento dei CUT, causando la maturazione della scheda, apportando un miglioramento a proposito della mortalità infantile

Tecniche e MacchinariTecniche e MacchinariI 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.

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)Tecniche e Macchinari (2)

Differenze tra le due Tecniche:

1. Tempistica;

2. Parallelismo

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.

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)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

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.

I tempi di test per il Burn- In vanno da 24 ore a 72 ore.

Problema Pratico…Problema Pratico…

Quando bisogna testare schede elettroniche contenenti:

IC a montaggio superficiale (SMT);

Schede multistrato;

Moduli multiChip (MCM);

Il collaudo diventa costoso e complicato.

Quando bisogna testare schede elettroniche contenenti:

IC a montaggio superficiale (SMT);

Schede multistrato;

Moduli multiChip (MCM);

Il collaudo diventa costoso e complicato.

Soluzione:Soluzione:

I probe fisici vengono sostituiti con celle Boundary Scan !!! Probes virtuali connessi all’ingresso e all’uscita di ogni chip

I probe fisici vengono sostituiti con celle Boundary Scan !!! Probes virtuali connessi all’ingresso e all’uscita di ogni chip

Boundary Scan CellsBoundary Scan Cells

Ogni cella boundary scan permette di Ogni cella boundary scan permette di osservareosservare il normale flusso dei dati (NI) il normale flusso dei dati (NI) attraverso il pin di I/O e di attraverso il pin di I/O e di controllarecontrollare lo lo stato del pin attraverso un input seriale (SI)stato del pin attraverso un input seriale (SI)

Ogni cella boundary scan permette di Ogni cella boundary scan permette di osservareosservare il normale flusso dei dati (NI) il normale flusso dei dati (NI) attraverso il pin di I/O e di attraverso il pin di I/O e di controllarecontrollare lo lo stato del pin attraverso un input seriale (SI)stato del pin attraverso un input seriale (SI)

Boundary Scan (IEEE 1149.1 Standard)Boundary Scan (IEEE 1149.1 Standard)

JTag Joint Test Action GroupJTag Joint Test Action Group

Tutte le BSC vengono connesse per formare un Registro BSRTutte le BSC vengono connesse per formare un Registro BSR

Architettura Boundary Scan Architettura Boundary Scan

Interfaccia seriale a 4/5 vieInterfaccia seriale a 4/5 vie

Dati in ingresso che saranno memorizzati nel registro istruzioni

Dati in ingresso che saranno memorizzati nel registro istruzioni

Dati seriali in uscitaDati seriali in uscita

TemporizzazioneTemporizzazione

Pilota lo stato del Tap controller

Pilota lo stato del Tap controller

Sulle schede elettroniche si attua il Boundary Scan mediante delle catene.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

Strategie con Chain:

1. Unica Scan Chain

2. Doppia Scan Chain

3. Boundary Scan a Chain Indipendenti

Strategie per Schede/MCMStrategie per Schede/MCM

Unica Boundary Scan ChainUnica Boundary Scan Chain

Semplice ma con lunghi tempi di shift tra IN e OUTSemplice ma con lunghi tempi di shift tra IN e OUT

Solo 2 PinSolo 2 Pin

Double Boundary Scan ChainDouble Boundary Scan Chain

Uguale principio di funzionamento, ma con tempi e costi dimezzatiUguale principio di funzionamento, ma con tempi e costi dimezzati

Indipendent Boundary Scan ChainIndipendent Boundary Scan Chain

Minima lunghezza delle sequenze, minore tempo di test, ma costi elevati che non giustificano l’utilizzo!Minima lunghezza delle sequenze, minore tempo di test, ma costi elevati che non giustificano l’utilizzo!

I segnali di sincronismo temporale sono condivisi

I segnali di sincronismo temporale sono condivisi

In Conclusione…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