במהלך תכנון וייצור של כרטיסים אלקטרוניים (PCBA), אחת ההחלטות הקריטיות ביותר היא בחירת שיטת הבדיקה המתאימה. שתי השיטות המרכזיות בתעשייה הן ICT (In-Circuit Test) ו־Flying Probe. לכל אחת יתרונות, חסרונות, ותאימות שונה בהתאם לגודל הסדרה, דרישות הדיוק, ורמת הגמישות הנדרשת בתהליך. בשנים האחרונות – ובייחוד בשוק הישראלי – משתנה תמונת המצב.
בדיקות ICT – פתרון מוכח לייצור המוני
בדיקות ICT מבוססות על מתקן ייעודי (Bed-of-Nails) שמבצע בדיקות חשמליות נקודתיות דרך פינים קפיציים. בשוק שבו הכרטיסים מיוצרים באלפים או עשרות אלפים מדגמים קבועים, זו שיטה יעילה, אמינה ומהירה מאוד.
יתרונותיה הבולטים:
■ זמן בדיקה קצר מאוד (שניות בודדות)
■ עלות נמוכה ליחידה – בהיקפים גדולים
■ בדיקות מקיפות למעגלים אנלוגיים ודיגיטליים
אך עם זאת, השיטה דורשת פיתוח מתאם יקר ומדויק לכל עיצוב כרטיס. כל שינוי קטן ב־layout מחייב התאמות, מה שמייקר את הבדיקה ומאט את זמינותה.
FLYING PROBE – פתרון מתקדם וגמיש לעולם משתנה
בדיקות על מערכת Flying Probe מבוססות על ראשים נעים (Flying probes) המגששים את נקודות הבדיקה על גבי הכרטיס ללא צורך במתקן ייעודי.
המערכת “קוראת” את קבצי המעגל (CAD, סכימה חשמלית, BOM) ויוצרת תכנית בדיקה ביחד עם מהנדס הבדיקות.
יתרונות:
■ אין צורך במתאם (Jig)
■ אידיאלי למעגלי פרוטוטייפ, סדרות קטנות עד בינוניות (מאות אלפי מעגלים בשנה, תלוי בגודל ומורכבות המעגל)
■ מתאים גם למעגלים מורכבים בצפיפות גבוהה
חסרונות:
■ זמן בדיקה ארוך יותר ליחידה
■ עלות גבוהה יותר ביחס ל־ICT כאשר מדובר בכמויות ייצור גבוהות במיוחד
שילוב בין השיטות – אסטרטגיה מיטבית
במקרים רבים, הבחירה הנכונה היא שילוב חכם בין השיטות:
בשלבי הפיתוח, מעבר מפיתוח לייצור (NPI), וסדרות ראשונות, ה– Flying Probe מציע גמישות, מהירות וזמינות.
בשלב ייצוב המוצר וכניסה לייצור המוני – ניתן לעבור ל-ICT לצורך שיפור יעילות ועלויות.
דרישות חדשות – דיוק, עקיבות, ואפס סובלנות לתקלות
עם המעבר לרכיבים מיניאטוריים, כמו 0201 ואף 01005, נדרשות מערכות בדיקה ברזולוציה גבוהה במיוחד, דיוק מיקרוני, ויכולת לבצע מגע עדין ואמין גם באזורים צפופים.
עם המעבר לרכיבים מיניאטוריים כמו 0201 ואף 01005, נדרשות מערכות בדיקה ברזולוציה גבוהה במיוחד, דיוק מיקרוני, ויכולת לבצע מגע עדין ואמין גם באזורים צפופים במיוחד על גבי הכרטיס.
מערכות Flying Probe מתקדמות, כדוגמת SPEA 4080 נבנו בדיוק למטרה הזו. הן מצוידות ב־מנועים ליניאריים וב-Encoders אופטיים מוחלטים (Absolute Optical Encoders) ברזולוציה של 50 ננומטר על כל ציר X Y. שילוב זה מאפשר דיוק תנועה חסר תקדים, עם רזולוציה של 0.0012 מיקרון, דיוק מגע של ±10 מיקרון, וחזרתיות של ±0.0012 מיקרון. המערכת יודעת לבצע מגע מדויק על גבי פדים זעירים בגודל 30 מיקרון מבלי להשאיר סימן, ומסוגלת לבדוק גם רכיבי Micro SMD בגודל 008004.
תמונה SPEA ICT T300 :1 קרדיט: SPEA S.p.A. – Automatic Test Equipment
התאמה לתעשייה הישראלית; Flying Probe – ככלי מרכזי
בעבר רווחה ההנחה כי Flying Probe מתאים אך ורק לכמויות קטנות, אולם המציאות השתנתה.
מערכות SPEA מהדור החדש מסוגלות לבדוק מאות אלפי כרטיסים בשנה – ברמות דיוק, יציבות ותפוקה שמתחרות ב־ICT ואף עוקפות אותה במקרים מסוימים.
לשוק הישראלי, המאופיין בריבוי גרסאות לכל מוצר, דרישות התאמה מהירות, וייצור בכמויות קטנות-בינוניות – Flying Probe הוא הפתרון המתאים ביותר:
■ אין עלות מתאם
■ זמני תגובה מהירים – פיתוח תכנית בדיקה ביום עבודה אחד.
■ קליטה מהירה של שינויים ב־layout
■ בדיקה עמוקה גם לרכיבים קטנים במיוחד
יתרונות תוכנה ואוטומציה – לא רק חומרה קובעת
אחד התחומים שפחות מדובר בהם אך מהווים גורם קריטי בבחירת מערכת בדיקה הוא מערכת ההפעלה והתוכנה המנהלת את תהליך הבדיקה.
מערכות ICT רבות מסתמכות על פתרונות צד שלישי (כגון LabWindows או TestStand), דבר שמקשה על תחזוקה שוטפת, דורש רישוי חיצוני, ומאריך את זמני הפיתוח.
לעומת זאת, מערכות מתקדמות כמו SPEA 4080 פועלות כולן תחת סביבת תוכנה אחידה (Leonardo), שכוללת:
■ סביבת פיתוח גרפית אינטואיטיבית
■ כלי דיבאג אוטומטיים
■ ספריות רכיבים עשירות
■ מודול אינטגרציה מלא עם JTAG (Boundary Scan)
■ ניתוח תקלות מובנה (Failure Analysis)
התוצאה: זמן פיתוח קצר יותר, אחידות בין פרויקטים, וקלות תחזוקה לאורך זמן.
סיכום – הבחירה היא לא רק טכנית, אלא גם אסטרטגית
המעבר מ־ICT ל־Flying Probe או השילוב בין השניים אינו רק שאלה טכנולוגית, אלא החלטה שמשפיעה על גמישות הפיתוח, מהירות היציאה לשוק, ועלויות התפעול.
בתעשייה הישראלית – שבה כל כרטיס חשוב, וכל שינוי קובע. Flying Probe – הפך מכלי עזר לנקודת מפתח באיכות הייצור.
תמונה SPEA Flying Probe 4080 :2 קרדיט: SPEA S.p.A. – Automatic Test Equipment
תמונת כותרת: Probing by SPEA Flying Probe 4080
קרדיט: SPEA S.p.A. – Automatic Test Equipment
