Cовременное тестовое оборудование и технологии
Рус Eng

12-07
2017
Зарубежный опыт тестирования электронных модулей космического назначения

Коротко охарактеризовать возможности современных электронных технологий можно одним предложением: при меньшем весе и геометрическом размере – электроника делает больше, и делает это быстрее. Таких результатов удалось достичь благодаря быстрому продвижению технологий производства электронных модулей в корпусах BGA, COB, CSP и других с высокой плотностью монтажа, что позволило значительно уменьшить их размеры, технологичность, универсальность, Коротко охарактеризовать возможности современных электронных технологий можно одним предложением: при меньшем весе и геометрическом размере – электроника делает больше, и делает это быстрее. Таких результатов удалось достичь благодаря быстрому продвижению технологий производства электронных модулей в корпусах BGA, COB, CSP и других с высокой плотностью монтажа, что позволило значительно уменьшить их размеры, технологичность, универсальность, качество и быстродействие.и быстродействие.


Наряду с уменьшением геометрических размеров электронных модулей, снижается доступ к контактным площадкам, а в некоторых случаях он полностью отсутствует. Как следствие, последние десять лет на рынке тестирования наблюдается тенденция отказа производителей современной электроники от использования тестеров типа «поле контактов» в пользу тестовых систем с подвижными пробниками. Отметим, что в то время как тестеры типа «поле контактов» способны контактировать с минимальными площадками размерами 700 мкм, системы с подвижными пробниками обеспечивают безопасный доступ к переходным отверстиям и контактным площадкам значительно меньших размеров (30-50 мкм), даже если доступ к этим площадкам затруднен. Таким образом, с точки зрения точностных параметров позиционирования тестовые системы с подвижными пробниками обеспечивают более чем достаточное тестовое покрытие на современных электронных модулях.

Повсеместная тенденция к уменьшению геометрических размеров электронных изделий и росту плотности монтажа не ограничивается областью потребительских товаров, где основными правилами производства являются низкая стоимость и большие объемы. Она также влияет и на изделия промышленного назначения, где, наоборот, объемы производства обычно небольшие, стоимость высокая, а увеличение плотности монтажа – один из основных способов для снижения веса. Яркий пример таких изделий – электронные модули приборов, размещаемых в спутниковых системах. В таких случаях тестовые системы с подвижными пробниками позволяют решать следующие задачи:
  • обеспечение корректного контактирования на площадки изделия;
  • обеспечение точности и стабильности измерений;
  • обеспечение максимальной степени тестового покрытия неисправностей;
  • возможность применения различных инструментов электроконтроля (включая внешние приборы);
  • предотвращение механических и электрических повреждений изделий.
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.

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:

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 позволили 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.

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 сканированиеJTAG 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).

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).



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.

Отправить запрос