インサーキットテスト成功の鍵を握るPCB設計の重要な役割

2017年1月31日 競合テスト技術の発展にもかかわらず、インサーキットテスト（ICT）はPCBアセンブリをテストする最も効果的な方法の一つであり続けています。ICTの持続的な魅力は、通常数秒しかかからないテスト速度にあります。さらに、テストは精密で、コンポーネントレベルでのエラー検出が診断プロセスを加速し、スキル依存度を下げます。この記事では、PCB設計におけるインサーキットテストの重要性について議論します。

インサーキットテストとは

ICTには、製造欠陥分析（MDA）を実行する一種の専門自動テスト装置（ATE）が必要です。PCB上の各コンポーネントを個別にテストします。また、基本電源電圧測定、ダイオードとトランジスタの向き、受動部品測定（抵抗器とコンデンサ）などを検証します。オープン回路とショート回路の故障を検出します。

なぜPCB設計が重要なのか

ICTを実行するには、ネイルベッドテストフィクスチャと専用テストプログラムへの投資が必要で、合わせて12,000ドル以上のコストがかかります。この高い非経常的エンジニアリング費用（NRE）の結果、この手法は大量生産と安定した設計に適しています。

PCBレイアウトをどう設計すべきか

テスト戦略を最大限に活用するには、PCBアセンブリのレイアウト設計時に以下の点を考慮すべきです：

1. テストパッドアクセス： 「ノーコネクト」（接続されていないICピン）を持つ電気ネットワークには、PCBに設計されたテストパッドが必要です。従来の「スルーホール」技術の場合、アセンブリのはんだ面側のコンポーネントリードにプローブを当てるので問題ありません。理想的にはパッド直径は0.05インチ、パッド同士および他のコンポーネントから少なくとも0.1インチ離す必要があります。これにより頑健なテストピンが使用可能になります。また、パッドはPCBエッジから少なくとも0.125インチ離す必要があります。
2. 設計の安定性： これらのフィクスチャはかなり高価なため、フィクスチャにコミットする前に設計が安定しているか確認することが非常に重要です。
3. ボトムサイドプロービング： テストパッドは理想的にはPCBのはんだ面側にあるべきです。両面プロービングも可能ですが、トップサイドプロービングが必要な場合、配線と追加のトランスファープローブによりフィクスチャが高価になります。
4. はんだ面： 避けられない場合を除き、はんだ面側にコンポーネントを配置しないでください。
5. ツーリング穴： メインPCBにツーリング穴を追加することを忘れないでください。これらの穴により、ツーリングピンがフィクスチャ内でPCBを位置決めできます。直径3〜4mm、メッキなし。対角線上の対向コーナーに配置し、周囲に約5mmのクリアスペースを確保して、フィクスチャツーリングピンがトラックやコンポーネントにショートしないようにします。
6. インサーキットテスト： インサーキットテストシステムは、テストサイクル中にデバイスをプログラミングする機能を持つことがよくあります。これは便利なだけでなく、全体のサイクルタイムを大幅に短縮します。これらのデバイスが配置前にプリプログラム可能か確認してください。また、電源投入後、テスターがこれらのデバイスをリセット状態で保持できるか確認する必要があります。
7. プルアップ（またはプルダウン）抵抗： すべてのデバイス信号ピンに、電源レールに直接接続する代わりにプルアップまたはプルダウン抵抗を使用してください。これによりテストマシンが信号を制御できます。これは主に、デジタルデバイスをリセットまたはハイインピーダンス状態に保持するピンで重要です。製品の機能には必須でないかもしれませんが、回路内の個々のコンポーネントを分離しようとするテスト時に非常に有用です。
8. スペースを確保： フィクスチャトップがPCBを押し下げられる必要があります。この目的で、プッシャーロッド用にコンポーネント間で少なくとも直径2mmのスペースをPCB上に確保してください。コンポーネントはPCBエリア周囲に均等に配置されるべきです。
9. バッテリー： 望ましくは、テスト後にバッテリーを取り付けることを推奨します。ただし、存在する場合、ICT中に切り離せる取り外し可能なリンクを設計に組み込んでください。

インサーキットテスト向けPCB設計には努力が必要です。しかし、将来のコスト削減のために上記で説明したポイントを考慮することは非常に重要です。上記の理由が、なぜICTのためにPCB設計が必要かを明確にしています。

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