Автоматическая установка APT9411 компании TAKAYA для тестирования смонтированных печатных плат зондовым методом

Алексей Рябик

Постепенно главным требованием становится полное исключение человека из процесса проверки и настройки. Если этого не сделать, то теряется смысл автоматизации сборочных процессов. Зачем нужны высокопроизводительные сборочные автоматы, если параметры и качество будет обеспечивать целая армия настройщиков. Кроме того, современные технологии поверхностного монтажа позволяют использовать настолько малогабаритные элементы, что ручное манипулирование при тестировании становится затруднительным или даже невозможным. В результате приходится возлагать на автоматы не только функции измерений, но и функции анализа (рис. 1), а в некоторых случаях — принятия решений о необходимых действиях. Все это выдвигает серьезные требования к современному тестовому оборудованию.

Итак, рассмотрим обязательные свойства современного тестового оборудования:

• двустороннее тестирование печатной платы;
• не требует изготовления тестовых адаптеров и другой оснастки;
• аналоговый сигнатурный анализ — безвекторный высокоскоростной метод тестирования, не требующий информации о принципиальной электрической схеме узла;
• позволяет разрабатывать программу тестирования методом трансляции координат тестовых точек из САПР;
• локализация непропаянных и закороченных выводов микросхем;
• аналоговое внутрисхемное тестирование:
  • малоомных резисторов;
  • резисторов;
  • конденсаторов;
  • индуктивностей;
  • транзисторов;
  • диодов и стабилитронов;
  • реле;
• тестирование на короткое замыкание и обрывы (программа должна разрабатываться методом автоматической трансляции из САПР);
• повторное тестирование неисправных цепей и компонентов;
• распознавание реперных знаков с помощью установленной визуальной системы;
• компенсация искривления платы путем изменения угла зонда при контакте;
• возможность выполнения функций автоматической оптической инспекции на наличие (отсутствие) компонентов, полярность и ориентацию компонентов;
• надежная связь с системой управления пробниками по оси Z, задающей программно скорость и усилие прижима пробника;
• программное обеспечение для ремонтной рабочей станции, объединенной с тестером в общую сеть, позволяющее выводить на экран графическое изображение узла с цветовым выделением мест неисправностей;
• возможность установки широкоугольной линзы для увеличения зоны обзора;
• высокая точность позиционирования;
• лицензионное ПО для разработки и выполнения тестовых программ.

Все эти возможности (и многие другие) обеспечивает автоматическое тестовое оборудование проверки печатных плат зондовым методом компании TAKAYA (Япония).

TAKAYA — мировой лидер по поставкам анализаторов производственных дефектов с 19-летним опытом производства тестовых систем. На данный момент на крупнейших предприятиях радиоэлектронной промышленности по всему миру установлено более 1600 тестовых систем TAKAYA. Компания TAKAYA является пионером в концепции тестовых систем с подвижными зондами.

TAKAYA производит высокоскоростные анализаторы производственных дефектов с подвижными зондами APT-9411 (рис. 2).

Для тестера с летающими пробами APT-9411 не требуются специальные контактные площадки. Она может работать с платой, которая конструировалась без оглядки на тестирование. Ограничения здесь только геометрические. Максимальный размер рабочей зоны на плате 540×460 мм (есть возможность увеличения до 610×610 мм). К тому же, TAKAYA является первой компанией, разработавшей тестирование под разными углами наклона зондов, что позволяет работать с платами с высокой плотностью расположения элементов. Та же, благодаря возможности наклона зондов, расстояние между контактными площадками может составлять всего 0,2 мм.

Преимущества оборудования TAKAYA:

1. Самая высокая точность позиционирования. Гранитная плата, установленная в консоли, полностью уменьшает влияние посторонних вибраций. Благодаря этому обеспечивается высокая точность при перемещении зондов по осям X и Y и надежность всей механики.
2. Прецизионный механизм. Все механизмы разработаны из тщательно отобранных материалов. Это позволяет контактировать с площадками, расположенными на расстоянии всего 0,2 мм.
3. Быстрое перемещение зондов. Все перемещения по осям производятся с помощью точного сервопривода. При управлении работой сервопривода используются последние достижения в области цифрового управления. Благодаря этому время стабилизации сведено к минимуму. Оборудование имеет алгоритм настройки «на ходу» для проверки установленных элементов любой высоты и размера.
4. Точность и широкая номенклатура измерений. Производится высокоскоростное измерение параметров широкого диапазона установленных компонентов. Кроме того, имеется возможность расширения числа типов проверки, таких как периферийное тестирование, программируемая проверка цепей питания, оптический контроль и т. д.
5. Упрощенная система видеоинспекции. Установленная камера CCD и двухцветная подсветка позволяют осуществлять видеоконтроль. Для более детального обзора возможна установка дополнительной камеры с широкой полевой линзой.
6. Несложное в использовании программное обеспечение. Основная часть тестовой программы получается конвертацией данных из CAD-файла (совместимость более чем с 50 популярными форматами). Даже неподготовленный оператор за короткое время сможет овладеть навыками управления.
7. Поддерживает стандарт SMEMA. Версии для автономной работы и для встраивания системы в производственную линию (рис. 3).

Наглядные преимущества применения системы

Снижение затрат

Это один из определяющих факторов при выборе оборудования (рис. 4).

Обычный внутрисхемный тестер не справится с увеличивающимися объемами производства плат, кроме того, при большой номенклатуре выпускаемой продукции резко возрастает стоимость тестирования из-за необходимости разработки адаптеров «поле контактов».

Обычно производство адаптера «поле контактов» занимает от одной до нескольких недель, и связанные с этим расходы довольно высоки.

Для мелкосерийного и среднесерийного, а также опытно-конструкторского производства тестовые устройства очень дороги, и приходится ждать производства адаптеров. В результате снижается возможная прибыль от выхода новой продукции на рынок.

С тех пор как в серии APT-9411 используется 4 высокоскоростных независимых подвижных зонда, отпала необходимость разработки и производства различных адаптеров и переходников (в том числе и адаптеров «поле контактов»). Для начала тестирования достаточно создания тестовой программы, тестовая система с подвижными зондами идеально подходит для тестирования сложных плат-прототипов и снижения затрат на тестирование. Тестовая программа генерируется из введенного CAD-файла, разработанного в САПР.

Кроме того, оборудование TAKAYA позволяет сократить время выхода нового устройства на рынок. Это опять же объясняется тем, что для перенастройки на новую продукцию достаточно только внести определенные изменения в тестовую программу, что занимает немного времени даже у неопытного оператора. Это позволяет быстро настраиваться на тестирование единичных опытных образцов, полностью изменять программу при внесении изменений в проект и тратить на это минимум времени.

Высокая гибкость

Машины серии APT-9411 в любой момент могут быть дополнены широкой линейкой дополнительного оборудования под нужды конкретного пользователя. В частности, машины серии APT-9411 могут быть дополнены новейшими измерительными комплексами:

• Тестирование плат с высокой плотностью установленных компонентов (<200 мкм) (рис. 5).

• Функциональный тест.
• Программируемые источники питания.
• Цифровой тест.
• Визуальная инспекция.
• Внешние измерительные комплексы.
• Программирование на платах.
• Проверка компонентов со скрытыми выводами.
• Контроль на обрыв.
• Периферийное сканирование.

Высокое качество

На данный момент уже установлено более 1600 тестовых машин TAKAYA на заводах мировых лидеров в области радиоэлектроники — Ericsson, Nokia, Siemens, Varta, Liebherr, Aerospace, AGFA, BMW, Bosch Telecom, Alcatel SEL и др.

В системах TAKAYA (рис. 6) предусмотрено осторожное контактирование с исследуемым образцом. Усилие при контактировании задается программно в зависимости от топологии платы. Скорость хода зонда по оси Z замедляется непосредственно перед контактированием во избежание повреждения контактных площадок.

Кроме того, сам тест безопасен для установленных компонентов. При тестировании сигналы автоматически задаются ниже 0,3 В во всех диапазонах, для того чтобы избежать повреждения компонентов.

Высокая точность

На данный момент такой точностью обладают только системы TAKAYA:

• Разрешение XY: 1,25мкм (рис. 7).

• Разрешение Z: 50 мкм.
• Точность: ±35 мкм.
• Мощные сервоприводы.
• Высота компонентов 40 мм на верхней стороне платы.

Помимо этого, эксплуатационные затраты при использовании этой системы довольно низкие, уровень технической поддержки высокий. Преимущества APT-9411:

• Год гарантии.
• Простота в управлении и обслуживании.
• Не требуется компрессор.
• Все ПО обновляется бесплатно.
• Свободный доступ ко всем функциям ПО.
• Полная совместимость всех моделей и ПО.
• Техническая поддержка через партнеров.
• Сервисная служба работает в плотном контакте с производителем.
• Малое время ожидания.
• Обслуживание непосредственно в месте установки.
• Горячая линия.
• Поддержка через Интернет.

Интеллектуальное ПО

Как уже было сказано выше, программное обеспечение для систем TAKAYA создавалось так, чтобы настройка, создание тестовой программы, внесение в нее изменений занимали минимум времени и не требовали специальной подготовки оператора. Особенности ПО:

• Генерирование тестовой программы из CAD-файла.
• При перенастройке зондов механическая отладка не требуется.
• Объемное отображение платы с контактными и бесконтактными зонами.
• Индивидуальное ПО для каждого конкретного заказчика.

Тестовое оборудование TAKAYA — это аппаратно-программный комплекс для полной проверки печатных плат и узлов. Использование данного оборудования позволит ускорить процесс контроля и улучшить качество выпускаемой продукции.