Przypisywanie punktów testowych na tablicy
W skrócie
- Poznaj różnice między testowaniem na etapie produkcji płytek a testowaniem po montażu oraz ich wpływ na rozmieszczenie punktów testowych.
- Dowiedz się, jakie kluczowe czynniki i ograniczenia kształtują dobrą strategię rozmieszczenia punktów testowych, w tym dostęp do poszczególnych stron płytki, odstępy, wymagania dotyczące siatki oraz dostęp dla sond testowych.
- Zobacz, jak Altium Designer umożliwia ręczne i automatyczne przypisywanie punktów testowych z wykorzystaniem funkcji padów, przelotek i narzędzia Testpoint Manager.
Testowanie jest ważnym elementem procesu produkcji płytek. Po wytworzeniu płytka jest zwykle testowana pod kątem zwarć i przerw w obwodach. Po zamontowaniu wszystkich komponentów często przeprowadza się kolejne testy, aby sprawdzić integralność sygnałów i działanie urządzenia. Aby ułatwić ten proces, warto przewidzieć na płytce układ punktów testowych — Testpoints — z którymi sprzęt testujący może nawiązać kontakt za pomocą sond i wykonać wymagane testy.
Rozmieszczenie punktów testowych na płytce zależy między innymi od etapu testowania (np. testowanie nieobsadzonej płytki po jej wytworzeniu, testowanie wewnątrzukładowe po montażu itp.) oraz metody testowania (np. testy automatyczne z użyciem sond latających lub adapterów igłowych, testy ręczne itp.). Na przykład podczas testowania nieobsadzonej płytki nie ma na niej jeszcze komponentów, więc wszystkie pola lutownicze i przelotki mogą zostać przypisane jako punkty testowe. Natomiast lokalizacje punktów wykorzystywanych do testowania wewnątrzukładowego po montażu niemal zawsze będą inne. Po obsadzeniu płytki dostęp sond do pól lutowniczych komponentów może być ograniczony, a do pól i przelotek znajdujących się pod komponentem z pewnością nie będzie dostępu!
Altium Designer udostępnia rozbudowany system obsługi punktów testowych, który ułatwia testowanie płytek i pozwala, zależnie od potrzeb, oddzielnie przypisywać punkty testowe do testowania nieobsadzonej płytki po wytworzeniu i/lub do testowania wewnątrzukładowego po montażu. Punkty testowe można przypisywać ręcznie lub w sposób bardziej usprawniony i zautomatyzowany, korzystając z okna dialogowego Testpoint Manager.
Planowanie strategii rozmieszczania punktów testowych
Zanim przystąpisz do przypisywania pól lutowniczych i przelotek jako punktów testowych, warto poświęcić chwilę na przeanalizowanie wymagań. Poniżej przedstawiono kilka kwestii, które należy rozważyć przy opracowywaniu strategii uwzględnienia punktów testowych w projekcie:
- Wybierając stronę płytki, na której będzie można umieszczać punkty testowe, należy uwzględnić stosowane procesy testowania i związane z nimi adaptery testowe. Na przykład: czy sondy będą miały dostęp do płytki tylko od spodu, tylko od góry, czy z obu stron?
- Punkt testowy znajdujący się pod komponentem (po tej samej stronie płytki co komponent) jest zwykle wykorzystywany na etapie testowania nieobsadzonej płytki. Należy to uwzględnić podczas planowania lokalizacji punktów testowych do testowania płytki po montażu.
- Zaleca się umieszczanie wszystkich punktów testowych tylko po jednej stronie płytki, w razie potrzeby z wykorzystaniem przelotek. Wynika to z faktu, że dwugłowicowy adapter testowy jest droższy od adaptera jednogłowicowego.
- Im bardziej niestandardowy i złożony jest układ punktów testowych, tym większy będzie koszt przygotowania adaptera do testowania płytki. Najlepszym podejściem jest opracowanie metodyki zapewniającej uniwersalną testowalność. Dopracowane i elastyczne zasady rozmieszczania punktów testowych pozwolą sprawnie i ekonomicznie testować różne projekty.
- Należy dokładnie przeanalizować wszelkie wymagania projektu dotyczące zakrywania przelotek maską lutowniczą. Zakrycie przelotki wyznaczonej jako punkt testowy skutecznie uniemożliwi kontakt z sondą testową. Nawet częściowe zakrycie płynną fotoobrazowalną maską lutowniczą (LPI) spowoduje problemy z kontaktem, ponieważ płynna maska ma tendencję do spływania przez otwór przelotki. Do tymczasowego zakrywania takich przelotek można wprawdzie zastosować zrywalną maskę lutowniczą, jednak często okazuje się to dość kosztowne.
- Ściśle współpracuj z producentem płytek i zakładem montażowym, aby przy wyznaczaniu punktów testowych uwzględnić wszystkie specyficzne parametry projektowe. Mogą one obejmować odstępy między punktami testowymi oraz między punktami testowymi a komponentami, dla których wymagania bywają bardziej rygorystyczne niż standardowe wymagania dotyczące rozmieszczania komponentów i prowadzenia ścieżek.
W kolejnych sekcjach omówiono bardziej szczegółowo testowanie po wytworzeniu i po montażu, w tym ograniczenia dotyczące punktów testowych oraz kwestie charakterystyczne dla każdego z tych etapów.
Testowanie po wytworzeniu
Testowanie po wytworzeniu dotyczy płytki drukowanej na etapie produkcji poprzedzającym montaż, zanim zostaną na niej umieszczone jakiekolwiek komponenty. Z tego powodu często określa się je jako testowanie nieobsadzonej płytki. W tej metodzie zazwyczaj wykorzystuje się tester z sondami latającymi, który sprawdza kolejno poszczególne sieci. Zasadniczo dwie sondy są programowane tak, aby współpracowały: jedna podaje impuls sygnałowy do sieci, a druga wykrywa obecność (lub brak) tego sygnału.
Dwa typowe scenariusze testowania nieobsadzonej płytki po wytworzeniu to:
- Sprawdzenie, czy zaprojektowane ciągłe połączenia miedziane przewodzą prawidłowy sygnał na całej długości (bez przekraczania maksymalnego dopuszczalnego progu impedancji) i nie mają przerw.
- Sprawdzenie, czy między sieciami nie występują zwarcia.
Ograniczenia dotyczące lokalizacji punktów testowych
- Dedykowane pola testowe i przelotki testowe zwykle nie są potrzebne do testowania po wytworzeniu. Ponieważ na płytce nie ma jeszcze komponentów, sondy mają swobodny dostęp do ich pól lutowniczych. Na tym etapie pola zazwyczaj nie są pokryte maską lutowniczą, dlatego punkty testowe wyznacza się zwykle bezpośrednio na nich.
- Testy z użyciem sond latających nie są ograniczone siatką, ponieważ urządzenia te umożliwiają bardzo precyzyjne pozycjonowanie.
- Każda para lokalizacji musi zachowywać minimalny odstęp wynikający z fizycznych rozmiarów głowic sond.
Wyjątki i inne kwestie do rozważenia
- W przypadku komponentów o małym rastrze wyprowadzeń przyłożenie sondy do pojedynczego pola lutowniczego może być niemożliwe lub niepraktyczne. Takie elementy miedziane bywają bardzo małe i delikatne, dlatego niekiedy zaleca się unikanie ich kontaktu z sondami testowymi. W takich sytuacjach dobrym rozwiązaniem może być dodanie przez projektanta dedykowanych pól lub przelotek testowych na płytce.
- Do testowania nieobsadzonej płytki po wytworzeniu można również użyć adaptera igłowego. Dotyczy to zwykle produkcji wielkoseryjnej, w której zastosowanie takiego adaptera skraca czas testowania w porównaniu z sondami latającymi. Testowanie za pomocą adaptera igłowego może jednak wiązać się z bardziej rygorystycznymi ograniczeniami dotyczącymi lokalizacji punktów testowych, a jeśli adapter nie jest wykonany na zamówienie, często wymaga rozmieszczenia punktów testowych na określonej siatce.
- Zdarzają się sytuacje, w których określone pary punktów testowych nie są testowane wspólnie przez sondy latające. Zwykle dotyczy to przypadków, gdy nie ma ryzyka zwarcia (lub przesłuchu) między sieciami, ponieważ nie sąsiadują one ze sobą (wszystkie obiekty obu sieci są od siebie odpowiednio oddalone).
Testowanie po montażu
Testowanie po montażu dotyczy płytki drukowanej na etapie produkcji po zamontowaniu na niej wszystkich komponentów wyszczególnionych w powiązanym zestawieniu materiałowym (BOM). Z tego powodu często określa się je jako testowanie wewnątrzukładowe lub elektryczne. Ta metoda testowania zazwyczaj obejmuje użycie ręcznie konfigurowanego adaptera igłowego, choć w żadnym razie nie ogranicza się wyłącznie do niego! W zależności od rodzaju testów wykonywanych za pomocą adaptera płytka może być zasilana lub nie.
Dwa typowe scenariusze testowania wewnątrzukładowego po montażu to:
- Jednoczesne podłączenie sond do jednego dedykowanego punktu testowego w każdej sieci (lub w każdej sieci objętej testem). Polega to na podawaniu impulsu sygnałowego kolejno przez każdą sondę i wykrywaniu jego odbioru przez wszystkie pozostałe sondy.
- Testowanie określonych komponentów lub magistral w celu upewnienia się, że samo urządzenie działa prawidłowo. Są to specjalistyczne testy, które można przeprowadzać różnymi metodami. W najprostszym przypadku do wykonywania pomiarów między polami lutowniczymi komponentów można wykorzystać przyrząd typu „łoże igłowe”.
Ograniczenia dotyczące rozmieszczenia punktów testowych
- Rozmieszczenie punktów testowych zwykle musi spełniać wymagania dotyczące minimalnych odstępów. Wymiary elementów wyposażenia testowego, takich jak głowice sond w przyrządach typu „łoże igłowe”, ograniczają możliwość umieszczania ich blisko siebie. Jeśli nie jest używany przyrząd wykonany na zamówienie, punkty testowe często muszą być rozmieszczone na określonej siatce. Wykonanie przyrządu na zamówienie jest droższe i bardziej czasochłonne niż skonfigurowanie przyrządu typu „łoże igłowe” wielokrotnego użytku.
- Punkty testowe mogą wymagać zachowania minimalnego odstępu od korpusów komponentów. Głowice sond większości przyrządów testowych są zazwyczaj największe w pobliżu przyrządu i zwężają się w kierunku trzonu sondy. Wyższe komponenty wymagają większego odstępu. Dlatego najlepiej uwzględnić maksymalną wysokość komponentów na płytce i określić ogólny odstęp od ich korpusów z uwzględnieniem tego najgorszego przypadku.
- Punkty testowe mogą wymagać zachowania minimalnego odstępu od krawędzi płytki. Dociskanie do płytki pary sond ruchomych lub zespołu sond typu „łoże igłowe” może powodować znaczne obciążenia mechaniczne, a płytka może się w pewnym stopniu uginać pod wpływem sił występujących podczas testów automatycznych. Z tego powodu umieszczanie punktów testowych w pewnej odległości od krawędzi płytki minimalizuje ryzyko uszkodzenia cienkich, delikatnych płytek.
-
Podczas projektowania zwykle należy dodać do każdej sieci dedykowane pole lutownicze lub przelotkę pełniące funkcję punktu testowego dostępnego dla sondy. Jest to konieczne z kilku powodów:
- Odsłonięte miedziane pola lutownicze komponentów zwykle stają się niedostępne z powodu obecności zamontowanych komponentów.
- Jeśli płytka nie została zaprojektowana specjalnie z myślą o testowaniu, pola lutownicze komponentów i przelotki najprawdopodobniej nie będą znajdować się na wymaganej siatce punktów testowych.
- Nawet jeśli samo pole lutownicze komponentu wydaje się odpowiednie jako punkt testowy, ograniczenia dotyczące odstępu od korpusu komponentu często uniemożliwiają jego wykorzystanie.
Wyjątki i inne kwestie
- Chociaż przyrządy typu „łoże igłowe” są powszechnie stosowane do testowania po montażu, nie jest to jedyna metoda. Wśród licznych alternatyw znajdują się urządzenia z sondami ruchomymi, których należy używać ostrożnie, aby uniknąć kolizji z zamontowanymi komponentami.
- Podczas testu elektrycznego określonego komponentu jego pola lutownicze mogą być w pewnym stopniu dostępne dla sondy testowej. Należy jednak pamiętać, że korpus komponentu często zasłania środki tych pól. Innymi słowy, po zmontowaniu płytki dostępna część pola lutowniczego rzadko obejmuje jego środek.
Obsługa pól lutowniczych i przelotek jako punktów testowych
Altium Designer zapewnia pełną obsługę punktów testowych, umożliwiając wskazanie pól lutowniczych (przewlekanych lub SMD) i/lub przelotek, które mają służyć jako punkty testowe podczas testów produkcyjnych i/lub testów po montażu. Pole lutownicze lub przelotkę wyznacza się jako punkt testowy przez ustawienie odpowiednich właściwości punktu testowego i udzielenie odpowiedzi na dwa kluczowe pytania:
- Czy pole lutownicze lub przelotka mają być używane jako punkt testowy podczas testów produkcyjnych i/lub testów po montażu?
- Po której stronie płytki pole lutownicze lub przelotka mają być używane jako punkt testowy — górnej, dolnej czy po obu stronach?
Właściwości te można znaleźć w panelu Properties po wybraniu w obszarze projektowym obiektu pola lutowniczego (patrz Właściwości pola lutowniczego) lub przelotki (patrz Właściwości przelotki).
Wybrane pole lutownicze lub przelotkę wyznacza się jako punkt testowy za pomocą odpowiednich opcji dostępnych w panelu Properties.
Reguły projektowe dotyczące punktów testowych
Ograniczenia projektu PCB należy przemyśleć i wdrożyć w postaci dopracowanego zestawu reguł projektowych. Aby uzyskać prawidłowy układ punktów testowych, w którym wszystkie zdefiniowane punkty są dostępne i mogą być używane podczas testów nieobsadzonej płytki i/lub testów wewnątrzukładowych, należy wprowadzić odpowiednie ograniczenia. W tym celu w systemie reguł projektowych edytora PCB można zdefiniować następujące typy reguł:
- Styl punktów testowych do testów produkcyjnych
- Wykorzystanie punktów testowych do testów produkcyjnych
- Styl punktów testowych do testów po montażu
- Wykorzystanie punktów testowych do testów po montażu
Reguły tych typów można otwierać i definiować w oknie dialogowym edytora reguł i ograniczeń PCB (Design » Rules).
Zdefiniuj oddzielne reguły projektowe określające, które pola lutownicze i/lub przelotki w projekcie mogą być używane jako punkty testowe do testów produkcyjnych i testów po montażu oraz które sieci wymagają punktów testowych.
Reguły stylu i wykorzystania punktów testowych są identyczne pod względem ograniczeń dla obu trybów testowania (produkcyjnego i po montażu). Reguła stylu określa zasadniczo ograniczenia, które musi spełniać pole lutownicze lub przelotka, aby można było je rozważyć jako lokalizację punktu testowego. Reguła wykorzystania określa, które sieci wymagają punktu testowego.
Domyślne ograniczenia reguł wykorzystania punktów testowych (u góry) i stylu punktów testowych (u dołu).
Reguły projektowe dotyczące punktów testowych są używane przez Menedżera punktów testowych, autorouter, procesy sprawdzania reguł projektowych (DRC) w trybie online i wsadowym, a także podczas generowania danych wyjściowych.
Dostępne są domyślne reguły stylu i wykorzystania punktów testowych do testów produkcyjnych oraz testów po montażu. Należy sprawdzić, czy reguły te spełniają wymagania płytki, i w razie potrzeby wprowadzić zmiany. Jeśli wymaganych jest wiele reguł tego samego typu, należy wykorzystać ich priorytety, aby reguły o bardziej szczegółowym zakresie były stosowane jako pierwsze (na przykład podczas sprawdzania DRC).
Zarządzanie punktami testowymi
Ręczne przypisywanie punktów testowych może być żmudnym i pracochłonnym zadaniem, zwłaszcza w przypadku złożonej płytki z setkami komponentów rozmieszczonych po obu jej stronach. Aby usprawnić zarządzanie punktami testowymi w projektach płytek, Altium Designer udostępnia w edytorze PCB narzędzie Testpoint Manager. Narzędzie Testpoint Manager umożliwia automatyczne przypisywanie punktów testowych — do testowania nieobsadzonych płytek na etapie produkcji i/lub testowania wewnątrzukładowego po montażu — na podstawie zdefiniowanych reguł projektowych. Automatyczne przypisywanie ustawia w każdym przypadku odpowiednie właściwości punktu testowego dla pola lutowniczego lub przelotki.
Aby uzyskać dostęp, wybierz polecenie Tools » Testpoint Manager z menu głównego.
Szybko i sprawnie zarządzaj wymaganiami dotyczącymi punktów testowych na etapie produkcji i montażu za pomocą narzędzia Testpoint Manager.
Okno dialogowe umożliwia automatyczne przypisywanie i usuwanie przypisań punktów testowych w jednym wygodnym miejscu. W obszarze Testpoint Net Status znajduje się lista wszystkich sieci w projekcie wraz ze statusem wskazującym pokrycie punktami testowymi — Complete lub Incomplete — zarówno dla testowania nieobsadzonych płytek na etapie produkcji, jak i testowania wewnątrzukładowego po montażu. Kliknij przycisk Fabrication Testpoints lub Assembly Testpoints albo kliknij prawym przyciskiem myszy w tabeli, aby uzyskać dostęp do poleceń przypisywania lub usuwania przypisań punktów testowych danego typu. Pamiętaj, że w górnym obszarze okna dialogowego można ręcznie wybrać sieci, aby selektywnie przypisać punkty testowe lub usunąć ich przypisania.
Niezależnie od tego, czy punkty testowe są przypisywane do wybranych, czy do wszystkich sieci w projekcie, narzędzie Testpoint Manager przestrzega reguł stylu i użycia zdefiniowanych dla punktów testowych na etapie produkcji i montażu. Aby zobaczyć kolejność wyszukiwania odpowiednich obiektów, kliknij przycisk Search Order.
Obszar Status Summaries zawiera pełne podsumowanie stanu punktów testowych na płytce dla obu trybów testowania. Obszar ten jest aktualizowany po każdym przypisaniu lub usunięciu przypisania. Więcej szczegółów można znaleźć w obszarze Assignment Results. Zawiera on na przykład informacje o liczbie pól lutowniczych i przelotek po górnej i dolnej stronie płytki objętych przypisywaniem lub usuwaniem przypisań, a także informacje o niepowodzeniach.
Sprawdzanie poprawności punktów testowych
Zdefiniowane reguły dotyczące punktów testowych na etapie produkcji i montażu są uwzględniane przez funkcję sprawdzania reguł projektowych (DRC) edytora PCB. Dla poszczególnych typów reguł można włączyć sprawdzanie DRC w trybie online i/lub wsadowym w oknie dialogowym Design Rule Checker (Tools » Design Rule Check).
Uwzględnij reguły projektowe dotyczące punktów testowych w procesach DRC w trybie online lub wsadowym.
Pola zapytań dotyczące punktów testowych
Aby umożliwić obsługę różnych punktów testowych na etapie produkcji i montażu, które można przypisać w projekcie, dostępne są następujące słowa kluczowe służące do wyszukiwania punktów testowych za pomocą logicznych wyrażeń zapytań. Każde z nich można znaleźć w kategorii Funkcje PCB — pola podczas korzystania z narzędzia Asystent zapytań:
-
IsAssyTestpoint— jest punktem testowym na etapie montażu. -
IsFabTestpoint— jest punktem testowym na etapie produkcji. -
IsTestpoint— jest punktem testowym po górnej lub dolnej stronie płytki. -
Testpoint— czy jest punktem testowym po górnej lub dolnej stronie płytki? -
TestpointAssy— czy jest punktem testowym na etapie montażu? -
TestpointAssyBottom— czy jest punktem testowym na etapie montażu po dolnej stronie płytki? -
TestpointAssyTop— czy jest punktem testowym na etapie montażu po górnej stronie płytki? -
TestpointBottom— czy jest punktem testowym po dolnej stronie płytki? -
TestpointFab— czy jest punktem testowym na etapie produkcji? -
TestpointFabBottom— czy jest punktem testowym na etapie produkcji po dolnej stronie płytki? -
TestpointFabTop— czy jest punktem testowym na etapie produkcji po górnej stronie płytki? -
TestpointTop— czy jest punktem testowym po górnej stronie płytki?
Twórz wyrażenia logiczne zapytań, aby wyszukiwać i uzyskiwać punkty testowe w projekcie zgodnie z potrzebami. Oto kilka przykładów logicznych wyrażeń zapytań wyszukujących punkty testowe na etapie produkcji i montażu:
-
(ObjectKind = 'Pad') And (TestpointAssy = 'True')
Wyszukuje wszystkie pola lutownicze będące punktami testowymi na etapie montażu. -
IsPad And (TestpointAssyTop = 'True')
Wyszukuje wszystkie pola lutownicze będące punktami testowymi na etapie montażu po górnej stronie płytki. -
(ObjectKind = 'Pad') And (TestpointFab = 'True')
Wyszukuje wszystkie pola lutownicze będące punktami testowymi na etapie produkcji. -
((IsPad Or IsVia)) And (TestpointAssy = 'True')
Wyszukuje wszystkie pola lutownicze i przelotki będące punktami testowymi na etapie montażu. -
((IsPad Or IsVia)) And IsFabTestpoint
Wyszukuje wszystkie pola lutownicze i przelotki będące punktami testowymi na etapie produkcji.
Generowanie raportów punktów testowych
Altium Designer zawiera dedykowane generatory raportów punktów testowych odpowiednio dla etapu produkcji i montażu. Oba generatory wykorzystują odpowiednie właściwości punktów testowych przypisane do obiektów podstawowych pól lutowniczych i przelotek w projekcie.
Raporty można generować na dwa sposoby:
- Bezpośrednio z dokumentu PCB za pomocą poleceń File » Fabrication Outputs » Test Point Report i File » Assembly Outputs » Test Point Report.
-
Za pomocą odpowiednio skonfigurowanych danych wyjściowych zdefiniowanych w pliku konfiguracji zadań wyjściowych (
*.OutJob).
Dodaj i skonfiguruj raporty punktów testowych na etapie produkcji i montażu w samodzielnym, wszechstronnym pliku konfiguracji zadań wyjściowych. Po ich zdefiniowaniu uzyskasz raporty za naciśnięciem jednego przycisku!
Niezależnie od metody generowania raportu jego opcje definiuje się w tym samym oknie dialogowym. W przypadku raportu punktów testowych na etapie produkcji jest to okno dialogowe Fabrication Testpoint Setup. W przypadku raportu punktów testowych na etapie montażu używane jest okno dialogowe Assembly Testpoint Setup. Opcje raportów w obu oknach są identyczne.
Zdefiniuj opcje raportu, w tym format generowanego pliku, w odpowiednim oknie dialogowym konfiguracji raportu.
Rola pliku listy połączeń IPC-D-356A
Jednym z trzech formatów wyjściowych raportów punktów testowych jest plik listy połączeń IPC-D-356A. Plik ten jest zwykle używany do testowania nieobsadzonych płytek na etapie produkcji. Plik IPC jest następnie przetwarzany na polecenia sterujące testerem z ruchomymi sondami.
Niezależnie od tego, które elementy są konkretnie oznaczone jako lokalizacje punktów testowych w pliku IPC-D-356A, producenci płytek mogą zazwyczaj wykorzystać dane z tego pliku do przeprowadzenia dowolnego rodzaju testów. Jednak w zależności od okoliczności i zawartości pliku może to wymagać pewnych czynności ręcznych.
Tłumaczenie SI