Testowanie PCB. Testowanie elektryczne – testery z ruchomymi sondami

Zasada działania testerów z ruchomymi sondami, nazywanych także palcowymi, polega na dokonywaniu pomiarów za pomocą głowic pomiarowych wyposażonych w sondy poruszające się z obu stron nieruchomo zamocowanego obwodu drukowanego (zdj. 1a). W najbardziej powszechnej konfiguracji tester dysponuje czterema kanałami pomiaru rezystancji, połączonymi z czterema niezależnymi sondami (zdj. 1b), po dwie na każdą stronę płyty. Zaletą niewielkiej liczby kanałów pomiarowych jest możliwość łatwego rozszerzenia ich funkcjo­nalności.

Najbardziej popularne przystawki sprzętowe oferują m. in.: pomiar bardzo małych rezys­tancji za pomocą zacisków Kelvina, badania impedancji linii transmisyjnych oraz upływności izolacji przy pobudzeniu wysokimi napięciami rzędu setek woltów (ang. HiPot testing).

(a)

(b)

Zdj. 1. Głowica testera palcowego uzbrojona w sondę (a) oraz najbardziej popularne typy stosowanych sond (b)

Najistotniejsze parametry mechaniczne testera palcowego uwarunkowane są przede wszystkim właści­wościami serwomechanizmów odpowiada­jących za poruszanie sondami. Charakteryzują się one dużą szybkością i wysoką precyzją gwaran­tującą powtarzalnie pozycjono­wać sondy pomia­rowe w osiach X i Y z krokiem na poziomie 0,5 mils, a nawet mniej, co pozwala na ich dokładne trafianie w niewielkie i gęsto położone pola kontaktowe np. układów scalonych SMD. Parametry układu mechanicz­nego warunkują dolną granicę rozmiaru pól kontak­towych, minimalną odległość pomiędzy sąsiednimi punktami testowymi oraz odpowiadają za siłę docisku sond do pól kontaktowych. Te oraz inne parametry typowego testera palcowego zestawiono w tab. 1.

Tab. 1. Parametry mechaniczne typowego testera palcowego.

By zachować możliwie najwyższą powta­rzalność trafiania sond w punkty testowe konieczne jest dokładne zbazowanie (ang. board registration) mechaniki względem punktów referencyjnych rozmieszczonych na krańcach testowanego formatu produkcyjnego. Proces ten ułatwiają kamery CCD, po jednej na każdą stronę obwodu, dające powiększony obrazu fragmentów obwodu w otoczeniu rzeczywistych punktów referencyjnych. Na obrazy te nakładane są obrysy kolejnych pól kontaktowych, które zdefiniowano w programie testu jako punkty referencyjne. Operację bazowania przedstawiono na zdj. 2, gdzie lewy rysunek przedstawia fragment obwodu z naniesionym położenie punktu refe­rencyjnego, a prawy jest rzeczywistym obrazem obwodu, na którym zgrano położenie punktu referencyjnego i odpowiadającego mu pola kontaktowego.

Zdj. 2. Bazowanie testera na punkcie referencyjnym.

Prędkości i przyspieszenia serwo­mechanizmów ma bezpośredni wpływ na szybkość testowania wyrażaną w liczbie punktów testo­wych na minutę oraz wynikający z niej czas testu. Dla przykładowego testera z rodziny Ultim8 firmy Mania szybkość testo­wania do­chodzi do 5 tyś. punktów na minutę. Nie bez znaczenia na szybkość testera ma także oprogra­mowanie testera, które optymalizuje sekwencje ruchów po­szczególnych sond w taki sposób, aby zminimali­zować konieczność częstego ich prze­miesz­czania na większe odległości.