Peter van den Eijnden is directeur van boundary-scanspecialist JTag Technologies in Eindhoven.

7 February 2014

Door mixed-signal boundary-scanoplossingen in te zetten, heeft TBP het aantal foutieve printplaten dat door de testmazen glipt, weten te verlagen tot minder dan 0,2 procent.

EMS-leveranciers assembleren een heleboel verschillende soorten printpanelen op dezelfde productielijn. Deze hoge mix in lage volumes maakt het extra uitdagend om foutvrij te produceren. Omdat productiefouten onvermijdelijk zijn, is het noodzakelijk te testen om ze te detecteren en te herstellen. Om de reparatiekosten te beperken, is het van wezenlijk belang om de foutkans te reduceren, de foutendekking te maximaliseren en de locatie van de euvels zo snel en accuraat mogelijk te bepalen.

De kans op montagefouten is te minimaliseren door tijdens de ontwerpfase DFM-regels (Design for Manufacturing) in acht te nemen en bij de productie hoogwaardige apparatuur toe te passen en zo weinig mogelijk met de hand te doen. DFM leidt ertoe dat het fysieke design van een printplaat optimaal aansluit bij de mogelijkheden van de productielijn. Door daarbij SMD-bouwstenen (surface-mount devices) te gebruiken, ontstaan PCBA’s (printed circuit board assemblies) die volledig reflow soldeerbaar zijn en daardoor minimale handenarbeid vereisen. Samen maximaliseren deze maatregelen de productieopbrengst (first-pass yield), waarbij een verbetering van y procent betekent dat y procent minder borden hoeven te worden gerepareerd.

Vervolgens is het zaak om zo min mogelijk printplaten door de mazen heen te laten glippen (minimale slip) en de reparatiekosten per paneel te beperken. Dat kan door tijdens de ontwerpfase DFT-voorschriften (Design for Test) te hanteren en bij de productie structureel te testen. Deze manier van testen maakt directe automatische diagnose op pinniveau mogelijk, zodat er zo min mogelijk handwerk aan te pas hoeft te komen en het zoeken naar fouten zo min mogelijk tijd in beslag neemt.

TBP carrierbord in fixture _voorkant_

Matrix

Boundary-scan biedt zo’n structurele testmethode. Bij gebruik van SMD-bouwstenen is het bovendien de enige manier om toegang te krijgen tot bijvoorbeeld de pinnen van een component in een BGA-behuizing (ball grid array). De methode vereist slechts een klein aantal probes. Daardoor zijn goedkope testhouders (fixtures) mogelijk. Door boundary-scan uit te breiden met mixed-signalmogelijkheden is de dekking nog verder te verhogen. Veel duurdere functionele tests op bordniveau zijn dan helemaal niet meer nodig om montagefouten te detecteren.

De JT 5705/USB van JTag Technologies is een I/O-controller die analoge en digitale testmogelijkheden combineert met boundary-scan. De module bevat twee JTag-poorten om de boundary-scanketen(s) van de UUT (unit under test) aan te sturen. De controller heeft daarnaast 64 digitale I/O-kanalen aan boord die kunnen werken van 1 tot 3,6 volt. Acht ervan zijn inzetbaar als analoge kanalen die analoge spanningen van ±16 V of 0 tot 32 V kunnen meten én genereren.

TBP in Dirksland zet de JT 5705 in om het percentage slip te minimaliseren bij het structureel testen. Voor de montage in een fixture heeft het zelf een carrierbord ontwikkeld. Dit biedt plaats aan twee JT 5705-modules, wat een compacte testconfiguratie geeft met 128 kanalen waarvan er zestien analoog zijn te gebruiken. Daarnaast is er plek voor een uitbreidingsmodule om in een later stadium functionaliteit toe te voegen. Elk van de drie posities is via een data- en een voedingsconnector verbonden met een verwisselbaar naaldenbed.

Het carrierbord is tevens uitgerust met een analoge matrix. Hierdoor zijn alle kanalen van de drie modules aan te bieden op de eerste connector van het naaldenbed. Via de matrix kan één kanaal daarbij een van zeven functies krijgen: digitale in- of uitgang, analoge in- of uitgang, pull-up of pull-down, of oscilloscooplijn. Het boundary-scanprogramma kan hier on the fly tussen schakelen. Ook frequentiemetingen behoren tot de mogelijkheden.

TBP carrierbord in fixture _achterkant_

Vruchten

De configuratie met twee JT 5705-modules en een naaldenbed kan via het boundary-scanprogramma zowel digitale als analoge schakelingen meten en stimuleren. Deze gecombineerde methode spaart één teststap uit. Dankzij de toegenomen dekking kan een functionele test in de meeste gevallen bovendien achterwege blijven.

De toepassing bij TBP werpt haar vruchten af. Met DFM had het bedrijf de first-pass yield van een specifieke printplaat al twintig procent weten te verhogen tot bijna 93 procent. Gebruik van de I/O-controller voor mixed-signal boundary-scan heeft voor dit bord de foutendekking tot boven de 97 procent getild en de slip onder de 0,2 procent gebracht.

Edited by Nieke Roos