Assemblati e Flying Probe

Dall’assemblaggio al collaudo specializzato di schede elettroniche: il sistema a sonde mobili per una difettosità prossima allo zero.

Qualità e tecnologia sono le due leve al servizio della competitività. Offrire ai clienti un servizio specializzato per l’assemblaggio di schede elettroniche garantendo la massima qualità del prodotto finito è la missione della famiglia Mansi, a capo dell’azienda Mar-Ita di Busto Arsizio (VA).

Qualità e Tecnologia si fondono in un processo continuo di innovazione che ha portato Mar-Ita ad intraprendere investimenti e politiche aziendali che diano priorità alla fornitura e al montaggio di assemblati e di apparecchiature meccaniche, elettroniche e meccatroniche nel rispetto di elevati standard di qualità e degli obiettivi di produzione.

In questo contesto si colloca il collaudo di schede elettroniche: un processo fondamentale che assicura tempi rapidi di test per produrre dispositivi privi di difetti sin dall’origine e per rispondere pienamente alle aspettative del cliente.

Obiettivo flessibilità

Le prestazioni sempre più complesse e l’elevata densità di componenti montati su una scheda, spesso
richiedono che il collaudo avvenga anche senza un livello di accesso fisico adeguato.

Questo accade soprattutto nei laboratori di prototipazione rapida in cui il progetto della scheda non è ancora ultimato e si rende necessaria una verifica del funzionamento del prototipo sin dalle fasi iniziali del suo design.

Mar-Ita sa che il fattore tempo è decisivo: infatti, i sistemi in dotazione si adattano perfettamente sia alle linee di produzione per medi ed alti volumi sia alle produzioni a basso volume che richiedono flessibilità e tempi di attrezzaggio praticamente nulli.

L’innovazione dei sistemi di collaudo automatico di schede e dispositivi elettronici, ha permesso all’azienda di investire nell’ultima frontiera dei sistemi fixtureless a sonde mobili realizzata da Seica SpA: il Pilot V8 Next>series.

Sistema a sonde mobili: lacertezza del “verticale” per nuove opzioni di collaudo

L’evoluzione rapida e continua dell’elettronica di consumo, ha imposto l’adozione di ulteriori misure per aumentare la qualità del servizio offerto.

Accanto al classico test in-circuit (ICT) che va dal test NET oriented ai test parametrici sui componenti e infine alle tecniche Vectorless per i circuiti integrati, si trovano alcune delle fondamentali strategie di collaudo:
• Ispezione Ottica Automatica (AOI);
• Ispezione Laser Automatica (ALI);
• test funzionale (FUN);
• Boundary Scan;
• test dei LED;
• programmazione On-Board (OBP).

La scelta di un’architettura double side verticale nasce dalla necessità di contattare simultaneamente entrambi i lati della scheda con otto sonde per il test, quattro per lato, riducendo al minimo le vibrazioni durante la fase di contattazione ed eliminando l’effetto di imbarcamento.

Questa soluzione garantisce la massima accessibilità e copertura di test per schede di qualsiasi forma.

Il test ICT in combinazione con l’ispezione ottica automatica (AOI), garantisce il riconoscimento dei marcatori fiducial e aumenta la copertura di test nel caso in cui non sia possibile progettare la scheda rispettando tutti i criteri del design for testability.

Inoltre, per eseguire test funzionali sia a livello di componenti sia a livello di funzionamento del dispositivo senza l’aggiunta di cavi di alimentazione o probe fissi, si possono alimentare le schede direttamente attraverso le sonde di test fino a 2 A.

Questa opzione, con l’aggiunta di sensori LED, permette di collaudare le schede per applicazioni lighting e per qualsiasi settore di mercato dove è richiesto di verificare non solo la presenza, ma
anche l’effettiva qualità dell’emissione luminosa dei LED, il colore, la saturazione, la temperatura del colore correlata (CCT), le coordinate cromatiche XY e la lunghezza d’onda.

Questo è possibile in quanto la prestazione appena descritta, permette di accendere diversi LED simultaneamente.

A differenza di un sistema di test a letto d’aghi, l’opzione LED SENSOR di cui è dotato il sistema a sonde mobili di Mar-Ita, dispone di un unico sensore LED montato sulla testa mobile che permette di testare pannelli di schede LED; ampliando così la sua capacità di utilizzo e riducendo i costi di un numero elevato di sensori LED che dovrebbero essere installati in una fixture a letto d’aghi.

 LED SENSOR montato sulla testa mobile del Pilot V8 Next>Series

LED SENSOR montato sulla testa mobile del Pilot V8 Next>Series

Una delle filosofie produttive che ha permesso di ottenere una produzione più snella, è la  programmazione On-Board (OBP) di microcontrollori, memorie, sistemi embedded e dispositivi logici programmabili (PLD).

Questa tecnologia ha eliminato la fase di pre-programmazione off-line che precedeva il processo di assemblaggio della scheda.

La differenza tra il montaggio di componenti pre-programmati rispetto a quella che si ottiene montando componenti che verranno programmati On-Board, favorisce la customizzazione “last minute” dei prodotti e fornisce la possibilità di apportare modifiche o di aggiornare release di progetti che sono ancora in fase di finalizzazione.

Anche nel caso di bassi volumi, entrano in gioco fattori che rendono importante inserire la fase di programmazione all’interno del processo automatico di collaudo, tra i quali:
• gestione della riservatezza dei dati;
• ottimizzazione dei tempi di programmazione;
• riduzione della manipolazione delle schede;
• ottimizzazione dell’affidabilità di programmazione.

La programmazione On-Board è perfettamente integrata nella linea di produzione automatizzata a sonde mobili di Mar-Ita attraverso la prestazione FLYPOD.

In questo specifico caso, il FLYPOD è una mini-fixture volante montata sulla testa mobile che collega un programmatore universale ad elevate prestazione ad una singola sonda del sistema, riducendo al minimo la lunghezza dei cavi che collegano il programmatore al target da programmare.

Questa caratteristica permette di assimizzare la velocità di programmazione, minimizzando qualunque disturbo indesiderato sovrapposto al segnale utile.

Un altro aspetto da non sottovalutare riguarda l’utilizzo sempre più diffuso di componenti BGA, che ha reso indispensabile la presenza dell’interfaccia Boundary Scan ormai disponibile su tutti i componenti di ultima generazione.

Nel test Boundary Scan, ogni pin diventa un I/O controllato attraverso la comunicazione seriale della catena  Boundary Scan; un software di supervisione sovrascrive la sua funzione originale permettendo di testare le interconnessioni di una scheda ed effettuare la programmazione.

Le soluzioni per il test Boundary Scan abbinate al test ICT o al test funzionale, forniscono una diagnostica celere e precisa per i componenti con PIN inaccessibili per le sonde di test tradizionale.

La soluzione al takt time

Il sistema a sonde mobili è uno dei fattori che maggiormente influenza la velocità di reazione di Mar-Ita alle richieste di riduzione dei tempi di produzioni imposte dai clienti finali.

Risponde a questa domanda di mercato l’estrema reattività di un sistema privo di fixture e facilmente riconfigurabile che comporta l’annullamento dei tempi e dei costi di attrezzaggio al  ariare del tipo di collaudo e del tipo di scheda.

di Giada Ferraro (Seica)

PCB Magazine gennaio/febbraio 2021

 

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