Cовременное тестовое оборудование и технологии
Рус Eng

18-07
2018
Зарубежный опыт тестирования электронных модулей для спецтехники

В предлагаемой Вашему вниманию статье рассказывается об опыте применения тестовых систем с подвижными пробниками Pilot4D V8 производства фирмы Seica для решения задач тестирования на одной из площадок производителя аэрокосмической продукции Thales Alenia Space.

Электронные модули, используемые в спутниках, – технически сложные устройства, они имеют высокую степень интеграции и относятся к изделиям ответственного назначения. К качеству и надежности таких электронных узлов предъявляются чрезвычайно высокие требования, ведь произвести их ремонт непосредственно в среде использования, т.е. в космосе, просто невозможно. В некоторых случаях стоимость даже одного подлежащего контролю электронного узла может в разы превышать стоимость тестовой системы, на которой это узел проверяется.

Рис. 1 Спутниковый модуль Thales ALenia Space

Как уже отмечалось, основная причина выбора системы с подвижными пробниками для контроля электронных модулей заключается в необходимости контроля сложной электроники с высокой плотностью монтажа, двусторонним расположением компонентов на ней, отсутствием тестовых точек и открытых переходных отверстий для контактирования. Поэтому полноценный двусторонний доступ подвижных пробников к проверяемому изделию – обязательное условие при работе с такими модулями. Оптимальным решением в данном случае является тестер Pilot4D V8, оснащенный 8 независимыми подвижными пробниками (по 4 пробника с каждой стороны контролируемого изделия). Кроме того, тестовые головки системы Pilot4D V8 могут быть оснащены такими инструментами, как:
  • электрические силовые пробники (с максимальным током до 2А);
  • цветные камеры высокого разрешения (по 4 с каждой стороны);
  • емкостные датчики;
  • лазерные датчики триангуляции;
  • пирометрические датчики;
  • высокочастотные пробники (до 1.6 ГГц);
  • светодиодные датчики.

Рис. 2 Тестер с подвижными пробниками Pilot4D V8HF


Дополнительно тестовая система позволяет выполнять широкий спектр параметрических и внутрисхемных испытаний с подачей питания на контролируемый модуль и без, функциональное тестирование, периферийное сканирование (JTAG) и внутрисхемное программирование. В отличие от обычных тестовых систем с подвижными пробниками электронные модули загружаются в Pilot4D V8 вертикально, что позволяет свести к минимуму воздействие механических вибраций изделия во время испытаний и обеспечить быстрые и хорошо повторяемые результаты.

Двусторонний доступ к контролируемому изделию – не единственное важное требование, предъявляемое к тестированию электронных модулей, устанавливаемых в приборы космической техники. Поскольку количество тестовых площадок на таких электронных модулях ограничено, а зачастую они просто отсутствуют, компоненты размерами 0402 и 01005 необходимо тестировать со стороны их пайки. При контактировании с выводом компонента его можно придавить к установочной площадке и пропустить дефект «холодной пайки». Поэтому тестовую точку для пробника требуется устанавливать на ограниченную область установочной площадки (например, на угол площадки). При этом необходимо обеспечить минимальное усилие контактирования.
Применение прецизионной системы позиционирования и игольчатых пробников с точкой размером 50 мкм позволило тестерам Pilot4D V8 получить высокие результаты повторяемости позиционирования пробников (область разброса позиционирования
от 5 мкм до 40 мкм). Кроме того, тестовая система позволяет регулировать усилие контактирования пробника, а также ограничивать количество контактирований для каждой тестовой точки и оптимизировать тестовую программу с учетом сокращения повторного контактирования на тестовые площадки.

Рис. 3 Зона безопасного контактирования на SMD компонентах

Еще одним немаловажным требованием к электронным модулям космического назначения является ограничение мощности тестовых сигналов, используемой во время тестирования. Даже при выполнении только внутрисхемного тестирования без подачи питания на компоненты контролируемого модуля нормы качества и надежности накладывают ограничения на максимальное значение напряжения, тока и мощности. Таким образом, выбранная стратегия тестирования включает:
  • контроль узловых импедансов;
  • контроль КЗ/обрывов;
  • контроль номиналов пассивных компонентов;
  • контроль дискретных компонентов;
  • контроль с помощью емкостных датчиков припаянности выводов компонентов;
  • другие дополнительные тесты (температурное сканирование, JTAG тестирование и др.).
Чтобы выполнить это требование, во время генерации, отладки и выполнения тестовой программы - управляющее ПО позволяет модифицировать микрокод цифрового сигнального процессора (DSP) инструментального модуля тестера Pilot4D V8 - для ограничения требуемых параметров (например, напряжение до 1 В, ток до 10 мА и максимальную мощность до 6 мВт).

Рис. 4 Вольтамперная характеристика измерительного сигнала Pilot4D V8

Учитывая высокую стоимость тестируемых электронных модулей, был смоделирован ряд тестовых сценариев для повышения реакции тестовой системы в случае сбоев питания или других непредвиденных обстоятельств и гарантии того, что тестовая последовательность была прервана безопасно без каких-либо повреждений электронного модуля во время испытания.

В настоящее время Pilot4D V8 применяется на многих производственных площадках космической отрасли, например, именно такие тестовые системы используют Boeing, Airbus Defence and Space и др. Россия – не исключение: только у одного из ведущих производителей в этой отрасли АО «ИСС им. Решетнева» используется 3 тестовых системы  Pilot4D V8.

При поставке первой тестовой системы Pilot4D V8 на Thales Alenia Space тестирование образца спутникового модуля проводилось в течение 2-х месяцев в тесном сотрудничестве со специалистами компании-производителя. Тестируемый электронный модуль тщательно проверялся на предмет механических и электрических дефектов после выполнения каждого отдельного тестирования, пока не была окончательно утверждена необходимая стратегия тестирования и финальная спецификация поставки тестовой системы. Дополнительно был доработан механизм фиксации в тестере контролируемых электронных модулей в специальной рамке. Особенностью таких изделий является то, что сам электронный модуль может располагаться в различных местах этой рамки (например, по центру или с краю), а для корректного контактирования пробников тестовая система должна знать, где находится «0» изделия относительно своих координатных осей. Разработанный пневматический зажим, помимо возможности установки изделий в рамках (высотой до 45 мм), также выполняет центрирование изделия по оси Z (относительно координатного «0» тестовой системы).

Рис. 5 Специализированный пневматический зажим тестера Pilot4D V8 для плат в рамках

Все использованные в процессе контроля образца спутниковой ПП методы и инструментальные средства тестера Pilot4D V8 стандартизированы и полностью отвечают требованиям, предъявляемым к тестированию электронных модулей специального назначения. Впоследствии компания Thales Alenia Space расширила системные возможности Pilot4D V8 для подачи рабочего напряжения на тестируемый электронный модуль и проведения функциональных тестов, в полной мере используя возможности тестовых систем с подвижными пробниками.

Отзыв компании Airbus Defence & Space.
«Поскольку мы работаем с нестандартными изделиями, такими как спутниковые платы, основными требованиями для нас являются максимальная точность контактирования пробников с тестовыми площадками и высокая повторяемость позиционирования, а также минимизация повреждений изделия в местах контактирования с тестируемым образцом».


Отзыв сервисного центра Thales Avionics.
Для тестирования отозванных плат, используемых в авиационной промышленности, в нашем центре мы установили систему Pilot4D M4. На графике приведена статистика выявления неисправностей электронных модулей при их проверке различными методами тестирования: с подачей питания и без. Изначально мы использовали данное оборудование для тестирования и ремонта смонтированных модулей, дефекты которых не были локализованы при функциональном контроле. Так, тестер Pilot4D M4 помог произвести успешный ремонт 70% всех поступивших  плат. Недавно в систему была добавлена опция периферийного сканирования FlyScan, что позволило значительно улучшить этот результат.


Отзыв компании Dassault Aviation.
Наши специалисты решили сравнить систему, которая уже использовалась на нашем производстве (внутрисхемный тестер типа «поле контактов») с тестером с подвижными пробниками Pilot4D V8, который мы недавно приобрели с целью сократить расходы на тестирование. Результаты показали, что система с подвижными пробниками имеет существенные преимущества не только с точки зрения затраченного времени на создание тестовой программы. Но самое важное – покрытие возможных неисправностей тестера с подвижными пробниками гораздо выше, чем у внутрисхемного тестера типа «поле контактов».


Отзыв сервисного центра компании Alcatel-Lucent.
Количество поступающих к нам на ремонт изделий достаточно высокое. Кроме того, электронные модули присылают различные фирмы-производители со всего мира, поэтому зачастую мы просто не располагаем данными САПР для всех образцов. Чтобы произвести ремонт смонтированных модулей нам необходимо получить эти данные, и для этого мы применяем метод обратного проектирования. Раньше мы использовали оборудование, на котором испытания плат проводились вручную: создавалась тестовая программа, электронные модули проверялись, затем проводились ремонтные мероприятия и изделия отправлялись обратно к заказчику без выполнения окончательного функционального тестирования. При таком подходе количество отозванных изделий, отремонтированных вручную в нашем центре или в субподрядных организациях, составляло 30%. После установки тестера Pilot4D V8 количество возвратов снизилось до 10%.

Отзыв крупного центра по ремонту оборонной авиатехники во Франции.
Наша организация приобрела систему Pilot4D V8 для ремонта специальных изделий, где обратное проектирование используется не только при создании тестовой программы для контроля печатных плат, но и при создании конструкторской документации и клонировании электронных модулей для пополнения склада запасных частей. С поставленными задачами система справляется на все 100%.



Таким образом, можно с уверенностью говорить об уникальности системы Pilot4D V8. Проведенные исследования ее функциональных возможностей показали, что данная модель является наиболее эффективной не только при разработке и выпуске продукции, но также и при ремонте радиоэлектронных изделий.
Отправить запрос