Collaudo di Schede Elettroniche

1. Collaudo di Schede Elettroniche

2. 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!

3. Gestione Totale del Prodotto Collocazione del Collaudo… Flusso di produzione di una scheda elettronica Strategia Aziende Leaders:

4. 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

5. Costi di Collaudo All’interno del flusso di produzione, il collaudo rappresenta un costo pari a circa il 20% E’ quindi chiaro come esso influisca quando le schede vengono applicate a sistemi complessi e non di tipo “Consumer”

7. 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. • Manuale • Automatica Ispezione Ottica

8. 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

9. 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

10. Riduzione degli spazi e delle manipolazioni del PCB 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.

11. 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

12. 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.

13. Tecniche e Macchinari (2) • Differenze tra le due Tecniche: • Tempistica; • 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.

14. 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.

15. 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

16. 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)

17. JTag Joint Test Action Group Boundary Scan (IEEE 1149.1 Standard) Tutte le BSC vengono connesse per formare un Registro BSR

18. Dati in ingresso che saranno memorizzati nel registro istruzioni Dati seriali in uscita Pilota lo stato del Tap controller Temporizzazione Interfaccia seriale a 4/5 vie Architettura Boundary Scan

19. Strategie per Schede/MCM Sulle schede elettroniche si attua il Boundary Scan mediante delle catene. • Strategie con Chain: • Unica Scan Chain • Doppia Scan Chain • Boundary Scan a Chain Indipendenti

20. Solo 2 Pin Unica Boundary Scan Chain Semplice ma con lunghi tempi di shift tra IN e OUT

21. Double Boundary Scan Chain Uguale principio di funzionamento, ma con tempi e costi dimezzati

22. I segnali di sincronismo temporale sono condivisi Indipendent Boundary Scan Chain Minima lunghezza delle sequenze, minore tempo di test, ma costi elevati che non giustificano l’utilizzo!

23. 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