Cовременное тестовое оборудование и технологии
Рус Eng

10-11
2015
Тестеры Pilot4D V8 для ремонта. Опыт зарубежных специалистов.

В условиях развития современных технологий и увеличения стоимости тестирования на смену внутрисхемным тестерам типа «поле контактов» пришли тестеры с подвижными пробниками, которые к тому же стали полезным дополнением функциональному тестированию. Более того, тестеры с подвижными пробниками активно используются не только на стадиях разработки и выпуска единичной продукции, но и в крупносерийном многономенклатурном производстве, поскольку значительно сократилось время создания тестовых программ, и увеличилась производительность таких систем.

Лет 10-20 назад вопрос о возможности использования тестера с подвижными пробниками для ремонта электронных модулей прозвучал бы довольно странно, ведь в то время основной технологией автоматического выявления дефектной продукции являлось функциональное тестирование модулей с помощью специализированных стендов. Однако повышенная сложность электронных модулей и прогрессивное развитие технологий тестирования с помощью подвижных пробников в корне изменили концепцию тестирования.

Специалисты современных сервисных центров, занимающиеся ремонтом электроники и имеющие большой опыт использования тестеров с подвижными пробниками, пришли к выводу, что для максимально точной локализации неисправностей смонтированных модулей эти системы должны отвечать ряду требований. Дальнейшая информация, представленная в этой статье, основывается исключительно на опыте экспертов мирового уровня.

Итак, каким же требованиям должны соответствовать тестеры с подвижными пробниками для выполнения качественного ремонта современной аппаратуры, включая изделия ответственного назначения (авиакосмического и оборонного применения)?

  1. Создание тестовой программы при отсутствии исходных данных из САПР.
    При выполнении функционального тестирования достаточно лишь тестовой программы и принципиальной схемы модуля, однако для тестеров с подвижными пробниками этого мало: необходимы данные из САПР, включая список цепей, перечень компонентов, абсолютные координаты электронного модуля и положение тестируемых компонентов. В случае ремонта электронных модулей необходимые данные об образце зачастую отсутствуют, а без них создать тестовую программу на системах с подвижными пробниками не получится.
  2. Генерация принципиальной схемы (при отсутствии исходных данных из САПР) для последующего функционального контроля.
    Для выполнения качественного ремонта сложных электронных модулей только внутрисхемного контроля недостаточно. Требуется задействовать дополнительные инструменты для выполнения различных видов проверок (например, функциональное тестирование). В этом случае необходимо иметь всю исходную информации об изделии. При ее отсутствии тестовая система должна иметь возможность воссоздать конструкторскую документацию (принципиальные схемы, перечень компонентов и т.д.).
  3. Максимальный доступ к тестовым точкам и/или выводам компонентов.
    Тестовая система должна обладать максимально возможным количеством независимо подвижных пробников (оптимально – не менее 8 шт.). Обязательное условие – двусторонний доступ к изделию в формате 4+4.
  4. Расширенный набор тестовых инструментов.  
    В стандартном режиме тестеры с подвижными пробниками работают как качественный анализатор производственных дефектов и обеспечивают 70-80% покрытия тестируемого образца. Поэтому для проведения эффективных ремонтных мероприятий тестеры с подвижными пробниками должны обладать широким набором инструментов, работающих как с подачей питания, так и без него.
  5. Расширенный функциональный контроль.  
    Во время тестирования с подачей питания на исследуемый образец тестеры с подвижными пробниками должны иметь инструменты для выполнения аналогового, цифрового тестирования, а также периферийного сканирования и внутрисхемного программирования.
  6. Точная локализация неисправностей.  
    При ремонте смонтированных электронных модулей задача функционального тестирования – удостовериться в работоспособности модуля. Задача подвижных пробников – точно определить дефектную область тестируемого образца, чтобы по результатам проверки наладчик РЭА смог выполнить необходимые мероприятия по ремонту смонтированного модуля. Поэтому локализация неисправностей должна быть максимально точной.
  7. Ремонт модулей с конформным покрытием.  
    Конформное покрытие электронных модулей затрудняет доступ к тестовым точкам. И хотя процедура снятия такого покрытия с модуля является стандартной, необходимо, чтобы тестер с подвижными пробниками мог работать с электронными модулями без предварительного снятия конформного покрытия.
  8. Минимальные временные затраты на генерацию тестовых последовательностей при максимальном тестовом покрытии и производительности системы.  
    При тестировании электронных модулей на этапе производства основными критериями являются производительность, время создания тестовых программ и расходы на тестирование. В ремонте же наиболее значимыми показателями являются максимальное покрытие дефектов электронного модуля. Система должна обладать возможностью локализации всех возможных дефектов, при этом время на подготовку тестовых программ должно быть минимальным.

Среди представленных на российском рынке тестеров с подвижными пробниками система Pilot4D V8 является наиболее эффективной. Данная модель не имеет аналогов, поскольку обеспечивает полноценный двусторонний доступ к исследуемому образцу за счет работы 8 независимых подвижных пробников (максимально возможное количество пробников систем-конкурентов – 6), а широкий набор тестовых решений выгодно отличает Pilot4D V8 от систем других производителей.

Чтобы проверить, в полной ли мере тестер Pilot4D V8 отвечает заявленным требованиям для эффективного ремонта электронных модулей, специалисты компании Seica провели анализ всех функциональных возможностей системы.

Создание тестовой программы при отсутствии исходных данных из САПР

Технология обратного проектирования, реализованная в тестере Pilot4D V8, позволяет выполнять внутрисхемное тестирование образцов даже при отсутствии данных из САПР. С помощью встроенных цифровых камер высокого разрешения система делает снимки тестируемого образца с двух сторон и передает эти изображения в программную среду VIVA, где оператор размещает элементы тестируемого образца (компоненты, переходные отверстия, контактные площадки), после чего система автоматически генерирует список цепей платы. Полученная информация позволяет в автоматическом режиме создавать тестовые программы для внутрисхемного контроля смонтированных модулей.

Генерация принципиальной схемы (при отсутствии исходных данных из САПР) для последующего функционального контроля

Система Pilot4D V8 содержит набор инструментов, позволяющих передавать полученную информацию о тестируемом образце в любую систему автоматического проектирования, а также создавать конструкторскую документацию электронного модуля (чертежи, принципиальные схемы и пр.). По желанию Заказчика эти данные можно использовать для клонирования электронных модулей. Полноценный двусторонний доступ и набор тестовых средств позволяют в точности воссоздать принципиальную электрическую схему модуля, необходимую для выполнения функционального контроля.

Максимальный доступ к тестовым точкам и/или выводам компонентов

Отличительная особенность системы Pilot4D V8 – полноценный двусторонний доступ к тестируемому модулю (по 4 пробника с каждой стороны), что обеспечивает максимальное тестовое покрытие образца (покрытие дефектов), особенно если плата не содержит специальных тестовых точек. Прецизионная точность позиционирования пробников позволяет контактировать даже с галтелями компонентов (минимальная область контактирования – 50 мкм).

Расширенный набор тестовых инструментов

Система Pilot4D V8 использует современные аппаратно-программные средства для внутрисхемного и функционального контроля, которые позволяют тестеру эффективно выполнять структурное, внутрисхемное, функциональное тестирование, а также периферийное сканирование и внутрисхемное программирование с помощью 8 независимых подвижных пробников.

В зависимости от режима тестирования тестер Pilot4D V8 применяет различные методы и технологии контроля электронных модулей (см. таблицу).

Режим без подачи питания

Режим с подачей питания

  • Анализ производственных дефектов (R,L,C, транзисторы, диоды, реле)
  • Безвекторное тестирование микросхем (технология OPENFIX, AUTIC)
  • Оптическая инспекция (AOI)
  • Метод узловых импедансов (технология FNODE)

  • Внутрисхемное тестирование микросхем
  • Внутрисхемное программирование цифровых элементов
  • Анализ логики изделия (PWMON)
  • Температурный анализ
  • Силовые пробники (до 3 А)
  • Периферийное сканирование (FLYSCAN)
  • LED-сканирование
  • Лазерная инспекция

Программная среда QUICKTEST

В данной таблице представлены основные тестовые технологии, реализованные в системе Pilot4D V8, которые используются в зависимости от того, в каком режиме работает тестер – с подачей питания или без. Некоторые из них уникальны и применяются только на тестерах производства фирмы Seica:

  • Технология PwMon позволяет определить области залипания на сложных (смешанных/цифровых) цепях электронных модулей без использования специализированных библиотек тестирования.
  • Графическая среда QuickTest для ускоренной подготовки функциональных тестов без использования языков микропрограммирования.
  • Бесконтактные методы тестирования используются дополнительно к внутрисхемному/функциональному и цифровому тестированию, что позволяет точнее локализовать неисправность электронного модуля. К таким методам относится, например температурный анализ (выполняется с помощью специальных пробников (расположены с каждой стороны тестируемого образца), которые выявляют температурные аномалии на поверхности компонентов, тем самым локализуя перемежающиеся и скрытые дефекты изделия).

Для снижения риска повреждения компонентов или печатной платы на всех тестерах модели Pilot4D V8 установлены пробники мягкого контактирования (позиционирование на выводах чип-компонентов 01005). Кроме того, в управляющей программе VIVA задается максимальное количество касаний для каждой тестовой точки. При превышении лимита программа автоматически перенаправит пробник на другую точку этой цепи.

Расширенный функциональный контроль

Для выявления явных и даже скрытых дефектов на ремонтируемом электронном модуле в тестовой системе Pilot4D V8 реализованы следующие технологии и инструменты функционального тестирования.

Интерактивная графическая среда QuickTest позволяет оператору создавать простой функциональный тест без знания специализированных макросов (языков микропрограммирования). Достаточно иметь только принципиальную схему изделия. Программа автоматически задействует необходимые тестовые инструменты и обеспечивает коммутацию с требуемыми цепями/сигналами/компонентами. С помощью QuickTest можно изменять параметры частотных сигналов, напряжение, ток, генерировать аналоговые и цифровые сигналы.

При цифровом внутрисхемном контроле микросхемы проверяются на соответствие таблице истинности. Технология DIGIPLEX в автоматическом режиме проверяет логику компонентов, используя имеющуюся библиотеку (свыше 4000 компонентов).

Аппаратно-программный OBP модуль позволяет системе реализовать внутрисхемное программирование цифровых устройств без подключения дополнительных проводов к тестируемому образцу.

Опция FLYSCAN позволяет проводить периферийное сканирование плат, содержащих один и более компонентов, поддерживающих JTAG-интерфейс. Применение технологии периферийного сканирования посредством FLYSCAN обеспечивает электрический доступ к выводам компонентов, которые физически не доступны подвижным пробникам.Таким образом, данный метод расширяет тестовое покрытие и гарантирует точную локализацию неисправностей. 

Точная локализация неисправностей

Поскольку система обладает широким набором тестовых инструментов, то применение нескольких методов тестирования для проверки одного электронного модуля повышает возможность определить наиболее точное место нахождения неисправности. Дополнительно используется программный инструмент Diagnostic Expert System (DES), который на основе результатов выполнения различных тестов показывает наиболее вероятное место нахождения дефекта. Данное решение успешно применяется на предприятии Foxconn, которое является ведущим мировым производителем и поставщиком электроники для таких компаний, как Canon, Motorola, Apple, Intel и др.

Ремонт модулей с конформным покрытием

Процедура удаления конформного покрытия с электронного модуля перед началом тестирования не всегда осуществима или экономически выгодна, поэтому специалисты компании Seica разработали специальные пробники, которые способны выполнять тестирование образцов с конформным покрытием. С помощью пробников с наконечниками 75 мкм система Pilot4D V8 может работать со следующими видами конформных покрытий: акриловыми 1B73 (толщиной 25 и 50 мкм), полиуретановыми 1A33 (толщиной 25 и 50 мкм), ITW Spraytec Jelt Tropicoat 7361, CRC Industries KF1280, DCA 200H "Vernis transparent" MIL-I-46058C, HUMISEAL 1B73, CRC Industries DATV2, CRC Industries Electrofuge 200.

Минимальные временные затраты на генерацию тестовых последовательностей пи максимальном тестовом покрытии и производительности Pilot4D V8

Обратное проектирование, инструменты автоматической отладки и функциональные возможности программной среды QuickTest, реализованные в системе Pilot4D V8, помогли значительно сократить время создания тестовых программ и упростить их.

Высокая производительность системы Pilot4D V8 достигается за счет полноценного двустороннего доступа к тестируемому образцу (8 независимых подвижных пробников) и метода узловых импедансов (сокращение тестов на обнаружение короткого замыкания).

Кроме того, широкий набор тестовых инструментов обеспечивает высокую степень покрытия возможных неисправностей.

Таб. 1. Сравнительный анализ возможностей внутрисхемного тестера типа «поле контактов» и тестера с подвижными пробниками при выявлении неисправностей изделий (при условии реализации 100% доступа к изделию)

Неисправности

Тестовые технологии

Внутрисхемный тестер типа «поле контактов»

Тестер с подвижными пробниками

Короткое замыкание, обрыв

Резистивный метод и метод узловых импедансов

до 100 %

100 %

Дискретные компоненты

Внутрисхемное тестирование

100 %

100 %

Припаянность выводов

Технология OPENFIX

70-100%

100%

Механические повреждения

Оптическая, лазерная инспекция, температурный анализ

не доступна

>80%

Неисправные аналоговые устройства

Функциональный контроль с подачей питания

100%

100%

Залипание (SSI/MSI)

Принудительная установка в 0/1

100%

60-80%

Залипание (VLSI, FPGA)

Принудительная установка в 0/1

отсутствие библиотеки

40-60%

Залипание (JTAG)

Периферийное сканирование

100%

100%

Неисправности аналогового устройства

Тестирование «ввода/вывода»

Хорошо

Отлично

Неисправности цифрового устройства

Тестирование «ввода/вывода», самотестирование

Неудовлетворительно

Отлично

Как видно из таблицы, короткое замыкание, обрывы цепей, а также дискретные компоненты одинаково хорошо проверяются как с помощью внутрисхемных тестеров типа «поле контактов», так и с помощью тестеров с подвижными пробниками. Однако необходимо учитывать, что при высокой плотности монтажа модуля затрудняется доступ к тестовым точкам. В этом случае тестеры с подвижными пробниками – единственное решение, предоставляющее практически 100% тестовое покрытие ремонтируемого изделия.

Емкостные датчики тестера с подвижными пробниками позволяют определять обрыв цепей между компонентами одной интегральной схемы, которые может пропустить внутрисхемный тестер типа «поле контактов».

По сравнению с подвижными пробниками внутрисхемный тестер типа «поле контактов» больше подходит для работы с устройствами типа SSI/MSI (малой и средней степени интеграции – менее 500 компонентов) за счет полного доступа к тестируемому образцу. Однако благодаря технологии PwMon тестеры с подвижными пробниками лучше подходят для контроля устройств с корпусами FPGA (ПЛИС )и ASICS (Специальная Интегральная Схема), в тех случая, когда использование внутрисхемного тестера типа «поле контактов» при отсутствии библиотеки тестирования не представляется возможным.

Наконец, функциональный контроль с помощью тестера с подвижными пробниками более эффективен, поскольку в отличие от внутрисхемного тестера типа «поле контактов» не нужно приобретать дорогостоящую двухуровневую тестовую плиту «поле контактов».

Проведенный анализ функциональных возможностей системы Pilot4D V8 (SEICA SpA, Италия) показал, что она полностью отвечает требованиям, которые предъявляют сервисные компании к подобному оборудованию. Поэтому тестер Pilot4D V8 является оптимальным решением как для контроля качества выпускаемой продукции, так и для выявления дефектной продукции при ремонте электронных модулей.

Среди зарубежных клиентов фирмы Seica есть те, которые применяют систему Pilot4D V8 исключительно для ремонта смонтированных модулей. Некоторые из них, в полной мере оценив возможности тестера, используют на своем производстве несколько таких систем (например, Foxconn) или заменили ими используемое ранее подобное оборудование других производителей, что в очередной раз подтверждает эффективность данного решения в области ремонта электроники.

 

Насколько эффективен тестер Pilot4D V8 в ремонте? По ряду причин информации о применении данного оборудования в этой сфере не достаточно. Во-первых, большая часть сервисных центров принадлежат оборонным предприятиям или их международным поставщикам, и поэтому они не имеют права разглашать внутреннюю информацию о своей работе. Во-вторых, количество однотипных плат, которые тестируются за определенный промежуток времени (скажем, за год) небольшое, часто всего несколько единиц, в связи с этим невозможно получить статистические данные из такого количества образцов. В-третьих, даже если эти данные доступны, их необходимо правильно интерпретировать.

Сколько однотипных плат было протестировано? Являются ли эти платы неисправными или неисправности не обнаружены? Эффективны ли мероприятия по исправлению неисправностей? На какой стадии применялся тестер с подвижными пробниками? Какие тестовые методы при этом использовались?

Чтобы ответить на эти вопросы и получить достоверные данные, необходимо действовать по следующему сценарию:

  • необходимо протестировать достаточное количество ПП одного типа (например, несколько сотен) за определенный промежуток времени;
  • необходимо изначальное подтверждение неисправности ПП при ее установке в РЭА или на стадии функционального тестирования;
  • последующее тестирование плат в системе Pilot4D V8 для определения процента подтвержденных неисправных образцов;
  • диагностика и ремонт неисправных плат;
  • повторная проверка работоспособности отремонтированных плат в составе РЭА или с помощью функционального тестера для подтверждения их исправности. На данном этапе можно получить достоверные данные и сделать заключение о достаточном покрытии возможных неисправностей, а также об эффективности их диагностики с помощь тестера Pilot4D V8.

На самом деле такой подход трудно реализовать, поэтому специалисты компании Seica подготовили отчет об эффективности использования Pilot4D V8 в ремонте на основе других качественных данных.

Так, во время ежегодного Дня открытых дверей вниманию посетителей были представлены отзывы клиентов компании Seica. Стоит, отметить, что для каждого заказчика уровень удовлетворенности данным оборудованием зависит от различных показателей. Важно то, что применение тестера Pilot4D V8 в ремонте не исключение. Многие клиенты, в полной мере оценив его возможности, дополнительно установили на своем производстве еще несколько единиц Pilot4D V8 (например, фирмой Foxconn установлено шесть Pilot4D V8), что, несомненно, является показателем качества и успешной работы системы Pilot4D V8.

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% все 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».

Сравнительный анализ показателей 2-х систем. 

Система

Тестер с подвижными пробниками Pilot4D V8

Внутрисхемный тестер типа «поле контактов»

Время

Создание тестовой программы

Выполнение тестирования

Создание тестовой программы

Выполнение тестирования

26 часов

Внутрисхемное тестирование

Программирование Flash и FPGA через JTAG

Около 6 недель

Внутрисхемное тестирование

Программирование Flash и FPGA через JTAG

9 минут

9 минут 10с.

4 минуты 30 с.

3 минуты 15с.

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.

Получите подробную информацию о технических характеристиках, ценах и условиях поставки оборудования, направив официальный запрос с сайта.
Отправить запрос