El Papel Crítico del Diseño PCB en Pruebas In-Circuito Exitosas

31 de enero de 2017 A pesar del desarrollo de tecnologías de prueba competidoras, la Prueba In-Circuito (ICT) sigue siendo una de las formas efectivas de probar un ensamblaje PCB. El atractivo duradero de la ICT viene de la velocidad de prueba, que usualmente es solo unos segundos. Además, la prueba es precisa, y la detección a nivel de componente de errores acelera el proceso de diagnóstico, haciéndolo menos dependiente de personal altamente calificado. Esta publicación discute la importancia de la prueba in-circuito en un diseño PCB.

¿Qué es la Prueba In-Circuito?

La ICT requiere un tipo de Equipo de Prueba Automatizado (ATE) especialista, que realiza Análisis de Defectos de Fabricación (MDA). Realiza pruebas individuales de cada componente en un PCB. También verifica cosas como mediciones básicas de voltaje de suministro, orientación de diodos y transistores, y mediciones de componentes pasivos (resistores y capacitores). Busca fallos en circuitos abiertos y cortocircuitos.

¿Por Qué es Importante el Diseño PCB?

Para realizar ICT, se necesita invertir en un fixture de prueba de cama de clavos y un programa de prueba dedicado que juntos cuestan más de $12,000. Como resultado de este alto cargo de Ingeniería No Recurrente (NRE), este método es apto para altos volúmenes y diseños estables.

¿Cómo Debería Diseñar su Layout PCB?

Para obtener el máximo de una estrategia de prueba, debería considerar los siguientes puntos al diseñar el layout de un ensamblaje PCB:

1. Acceso a Pads de Prueba: Las redes eléctricas que tienen "no connects" (p.ej., pines de IC no conectados), deberían tener un pad de prueba diseñado en el PCB. Hay una excepción en caso de tecnología convencional "through-hole", donde está bien sondear sobre la pata del componente en el lado de soldadura del ensamblaje. Idealmente, el diámetro del tamaño del pad es 0.05 pulgadas y los pads deberían estar al menos a 0.1 pulgadas de distancia entre sí y de otros componentes. Esto permite el uso de pines de prueba robustos. Además, los pads deberían estar al menos a 0.125 pulgadas del borde del PCB.
2. Estabilidad del Diseño: Es muy importante asegurar que el diseño sea estable antes de comprometerse con un fixture ya que estos pueden ser bastante costosos.
3. Sondeo por Lado de Soldadura: El pad de prueba debería estar idealmente en el lado de soldadura de un PCB. Es factible sondear en ambos lados. El cableado y sondas de transferencia adicionales que requiere hacen el fixture costoso si se necesita sondeo por el lado superior.
4. Lado de Soldadura: No debería haber componentes en el lado de soldadura a menos que sea inevitable.
5. Agujeros de Herramental (Tooling holes): Siempre recuerde agregar agujeros de herramental al PCB principal. Estos agujeros permiten que los pines de herramental ubiquen el PCB en el fixture. Estos agujeros son de 3 a 4 mm de diámetro, sin plateado. Deben ubicarse en esquinas diagonalmente opuestas, con alrededor de 5 mm de espacio libre alrededor, para que los pines de herramental del fixture no hagan cortocircuito con pistas o componentes.
6. Prueba In-Circuito: Los sistemas de prueba in-circuito a menudo tienen la capacidad de programar dispositivos durante el ciclo de prueba. Esto no solo es conveniente, sino que también ayuda a aumentar dramáticamente el tiempo de ciclo general. Uno debe asegurar si estos dispositivos pueden pre-programarse antes de la colocación. También debe asegurar si el tester puede mantener estos dispositivos en estado de reset después de aplicar la energía.
7. Resistencias Pull-Up (o Pull-Down): Las resistencias pull-up o pull-down deberían usarse en todos los pines de señal de dispositivos, en lugar de atarlos directamente a rieles de potencia. Esto permite a la máquina de prueba controlar las señales. Esto es principalmente importante para pines que mantienen dispositivos digitales en estado de reset o alta impedancia. Esto puede no ser obligatorio para que el producto funcione, sin embargo, es muy útil en prueba al intentar separar componentes individuales en un circuito.
8. Dejar Espacio: El fixture superior en el PCB necesita poder bajar. Para este propósito, debería permitir al menos un espacio de 2 mm de diámetro en el PCB entre componentes para varillas de empuje. Los componentes deberían estar espaciados uniformemente alrededor del área del PCB.
9. Baterías: Preferiblemente, no se recomienda colocar baterías hasta después de la prueba. Sin embargo, si están presentes, diseñe un enlace removible para desconectarlas durante ICT.

Requiere esfuerzo diseñar un PCB para prueba in-circuito. Sin embargo, es muy esencial tomar en cuenta los puntos explicados arriba, para ahorrar costos en el futuro. Las razones explicadas arriba dejan claro por qué el diseño PCB es necesario para ICT.

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