14.4.2. Контроль работоспособности узлов и модулей

Самыми распространенными сборочными единицами современных РЭС являются узлы и модули на ПП. Для контроля их работоспособности после каждой ТО необходимо вводить в топологический рисунок ПП дополнительные элементы контроля и коммутации: контактные площадки для подключения источника тестового сигнала и контроля его прохождения по каскадам модуля; навесные проводники, снятие которых позволит выделить часть схемы для ее проверки, и др. При этом желательная полнота контрольных операций вступает в противоречие с плотностью компоновки ПП, поэтому необходимо принимать компромиссные решения.

Подключение к элементам при контроле возможно через штатный разъем ПП с помощью специальных зондовых головок-адаптеров и «летающих зондов».

Зондовые головки-адаптеры содержат до 6 000 зондов с шагом до 1,25 мм и могут быть размещены с обеих сторон ПП. При контроле адаптеры прикрепляют к ПП, а зонды устанавливают на ее контрольные контактные площадки, переходные отверстия или выводы компонентов. Высокая производительность контроля (до 12000 точек/с) позволяет совместить контрольные и сборочно-монтажные операции. Этот метод контроля применяют только в серийном и массовом производстве, так как дорогостоящий адаптер индивидуален для каждой ПП.

До восьми «летающих зондов» можно установить на любую контактную площадку ПП или вывод компонента с точностью до 0,01 мм. Перемещением зондов управляет компьютер, для перестройки на контроль другой ПП меняют программу. Относительно низкая производительность контроля (до 30 точек/с) связана с необходимостью перемещения зондов, поэтому метод применяют при контроле единичных или опытных образцов при большой номенклатуре изделий.

Различают внутрисхемный и функциональный электрический контроль ПП. Внутрисхемный контроль выполняют после сборки ПП без подачи на контролируемый узел входных сигналов. Он позволяет выявить до 80 % дефектов, возникших в результате износа оборудования, ошибок персонала, некачественных паек, установки некачественных компонентов. При контроле аналоговых цепей проверяют наличие и правильность установки ЭРК, номинальные значения их параметров, сопротивление изоляции, волновое сопротивление полосковых линий передачи. При контроле цифровых цепей проверяют работоспособность цифровых ИМС. Для исключения влияния параллельных цепей при контроле на входы ИМС подаются короткие импульсы большого тока, что позволяет принудительно переводить логические схемы в противоположное логическое состояние.

Современные установки внутрисхемного контроля позволяют исключить влияние параллельных цепей (при контроле компонентов) либо подачей на соседние каскады блокирующих напряжений, либо применением методов многопроводного измерения, либо точным подбором напряжений и частот тестирующих сигна­лов. Внутрисхемный контроль позволяет вести мониторинг ТП, систематизировать дефекты по сменам работы персонала, видам оборудования, типам компонентов для выявления управляющих воздействий в системе управления качеством продукции.

При функциональном контроле работоспособность модуля проверяют средствами контроля, подключаемыми через штатный соединитель. На вход модуля подают необходимые сигналы, имитируют нагрузку для выходных каскадов, контролируют параметры выходных сигналов. Этот вид контроля проводят с изменением питающих напряжений.

При контроле цифровых устройств на их входы последовательно подают возможные комбинации входных сигналов и сравнивают выходные сигналы с эталонными. Необходимое число тестовых комбинаций:

N= 2^(k+ⁿ⁾

где: k — число логических входов схемы;

п — число ячеек памяти.

Для сложных схем, например при k = 16, п = 64, число тестовых комбинаций N = 2⁶⁴+¹⁶ = 2⁸⁰. При длительности контроля одной комбинации t = 1 мкс общее время контроля превысит 10⁶ лет, т.е. необходимость компромисса между временем контроля и его полнотой очевидна.

Для контроля электрических параметров ПП отечественные и зарубежные фирмы выпускают контрольное оборудование — от тестеров с универсальным адаптером, встраиваемых в технологические линии, до автоматизированных установок внутрисхемного и функционального контроля со встроенной АСТЗ (фирмы Сов-тест — Россия; ATG Test System GmbH — Германия; Check Sum, Fastek — США; Micro Craft — Япония).

Для повышения достоверности контроля анализатор производственных дефектов TR-8 (фирма Check Sum) и автоматический тестер GRPilot (фирма Gen Rad — США) дополнены устройством контроля качества пайки выводов ИМС. К выводам ИМС подводят зондовую пластину и измеряют емкость между этой пластиной и каждым выводом. Уменьшение этой емкости свидетельствует о некачественной пайке вывода. В установке Z1800 фирмы Teradyne (США) качество пайки каждого вывода ИМС контролируют с помощью индукционной катушки, установленной на адаптере, радиочастотный сигнал с которой в диапазоне 200...500 кГц подводят к контролируемой ИМС. На каждом выводе ИМС наводится переменное напряжение. Измерительное устройство измеряет сигнал на проводниках печатной платы. Если на пути от вывода ИМС до зонда имеется некачественная пайка или обрыв, наведенный сигнал отсутствует.