Nuove soluzioni per la riparazione di schede elettroniche.
Con il progressivo aumento della complessità delle schede PCB assemblate con dispositivi elettronici di ultima generazione, i produttori devono considerare sistemi che includano nuove tecniche di diagnostica senza abbandonare quelle più tradizionali, al fine di offrire soluzioni convenienti con un livello soddisfacente di copertura del test.
Con il mercato sempre più competitivo e in rapida evoluzione, disporre di sistemi diagnostici con più metodologie di test è importante per raggiungere il successo finale.
Negli anni passati è stato utilizzato solo il test funzionale per collaudare e riparare schede digitali e analogiche.
Il crescere della complessità dei moduli elettronici, ha reso l’applicazione del test funzionale poco competitivo in quanto sono richiesti tempi abbastanza lunghi per sviluppare i vettori di test con la relativa diagnostica.
Inoltre, la diagnostica eseguita con il solo test funzionale in alcune condizioni di guasto, non garantisce una buona copertura.
Per aumentare l’efficacia di un sistema di riparazione i costruttori hanno innanzitutto migliorato i software per rendere il test funzionale più facile da applicare, integrare nello stesso sistema più metodologie di test e aggiungere dei comodi strumenti di misure.
Ultimamente, il mercato offre sistemi corredati di più metodologie di test e strumenti di misura integrati. L’utilizzatore ha ottime probabilità di affrontare con successo la riparazione a tutto campo.
Tecniche di test
Test In-Circuit Funzionale (ICFT)
Il test In-Circuit Funzionale, tramite opportuni segnali digitali e analogici applicati ai pin d’ingresso di un componente, consente di verificare il corretto stato dei pin in uscita.
Nello stesso ciclo di test vengono verificati anche i pin di controllo e alimentazione.
Il test In-Circuit Funzionale, si applica sul singolo componente saldato sulla scheda e si utilizzano pinze, letti di chiodi o speciali tools per contattare i componenti.
E’ richiesta l’alimentazione della scheda che di solito viene fornita dal sistema di test.
Dovuto alle difficoltà di contatto dei componenti, in alcuni casi il test In-Circuit Funzionale non è applicabile.
Il test In-Circuit Funzionale è un test di qualità facile da applicare a condizione che il sistema di test sia corredato di un buon software.
Il software del sistema di test deve anche essere corredato di una adeguata Libreria di componenti digitali e analogici e di software per sviluppare nuovi driver per quei componenti non presenti nella Libreria. Il fornitore aggiorna periodicamente la libreria di nuovi driver.
Il test In-Circuit Funzionale permette di diagnosticare un guasto anche quando non si dispone di documentazione tecnica della scheda.
I parametri principali che definiscono un sistema di test ICFT sono il numero di canali digitali e analogici, la Libreria e Test Rate.
Il Test Rate, è una specifica che incide sul costo di un sistema. Se si vuole impiegare il sistema solo per il test ICFT, un Test Rate in un range da 500 Khz a 2 Mhz, è sufficienti.
Se sono richiesti anche i test Funzionali da connettore e JTAG, il Test Rate deve necessariamente essere di valore più elevato. I valori di riferimento possono essere compresi fra 10Mhz a 20Mhz.
Con il software del sistema si possono acquisire i parametri logici e analogici di una scheda campione e compararli con una scheda sospetta.
Test Parametrico
Tracciare un guasto su una qualsiasi scheda elettronica, in alcuni casi è una sfida dove l’abbinamento della capacità del Tecnico di tracciare un guasto ed un buon sistema di diagnostica portano al successo.
Come accennato in precedenza, alcuni guasti risultano poco tracciabili se applicato il Test In-Circuit Funzionale.
Per migliorare la diagnostica, alcuni costruttori hanno aggiunto al Test In-Circuit Funzionale il test Parametrico.
Il test Parametrico è anche noto come Test a Freddo.
Il test Parametrico non richiede alimentazione della scheda.
Tramite alcuni segnali di stimolo in bassa corrente, applicati ai componenti sulla scheda, si misurano le impedenze nodali di diodi, resistenze, capacità e induttanze..
Il test Parametrico è poco conosciuto dagli addetti alla riparazione, ma se spiegato adeguatamente e applicato bene si possono raggiungere risultati sorprendenti.
Tutti i laboratori di riparazione che hanno introdotto il test Parametrico hanno ottenuto il duplice vantaggio di ridurre sensibilmente i tempi di diagnostica e migliorato la qualità della riparazione.
Molti centri di riparazione in Italia utilizzano solo il test Parametrico.
Alcuni guasti vengono diagnosticati solo con il test Parametrico.
Il test Parametrico non richiede Librerie e si può applicare su componenti, passivi attivi digitali e analogici di ogni tecnologia.
Il test Parametrico ha un costo contenuto e si può applicare anche quando non si dispone di documentazione tecnica della scheda.
Con il test Parametrico non si possono leggere dati da memorie Flash Eprom, Nand, CPLD, RAM, Rom, ecc.
Tramite un software, alcuni sistemi di test possono acquisire e memorizzare i parametri da una scheda campione e compararli con una scheda sospetta.
Test Funzionale tramite connettore della scheda
Il test Funzionale tramite il connettore della scheda è necessario per stabilire il corretto funzionamento della scheda dopo la riparazione..
Il test Funzionale da connettore è anche noto come test Go-No-Go
In un laboratorio di riparazione, solitamente il test Go-No-Go necessità quando non si dispone dell’apparato ( muletto ) con il quale verificare in modo certo la funzionalità della scheda e rimetterla nel suo circuito di utilizzo.
Il costo di un sistema di test Funzionale da connettore, viene definito da alcuni parametri: numero di canali analogici e digitali, velocità di esecuzione del test (Test Rate), software per la simulazione e se necessario anche il costo per la diagnostica.
Questi sistemi (ATE) possono avere dei costi importanti e l’utilizzo può essere di un certo impegno nel caso la scheda sia complessa.
Anche in questo caso, un buon software a corredo con il sistema di test può stabilire la convenienza se applicarlo.
Test JTAG Boundary Scan
Molte schede di ultima generazione sono popolate di componenti BGA/SMT con un alto livello di integrazione dove l’accesso ai pin risulta difficoltoso.
Se la scheda è stata progettata con dispositivi Boundary Scan, si può applicare il test JTAG.
Il test JTAG è stato omologato nel 1990 come standard JTAG/IEEE 1149.1.
Il test JTAG è applicabile su componenti che dispongono di celle Boundary Scan.
Costituisce un modo semplice, rapido ed economico per verificare le interconnessioni fra i componenti, stabilire che i componenti siano presenti nella catena a cui appartengono e rispondono correttamente.
Permette di leggere e scrivere (R/W) banchi di Ram e programmare sulla scheda memorie Nand Flash, Micro, Cplds ed altri.
Per applicare il test JTAG, occorrono i file BSDL dei componenti Boundary Scan presenti sulla scheda, schemi, net list, device list. I file BSDL sono forniti
I file BSDL sono forniti dal fornitore dei componenti.
Reverse Engineering
In alcuni laboratori dove si riparano apparati elettronici, hanno la necessità di produrre gli schemi delle schede. Per offrire un aiuto, alcuni produttori offrono soluzioni che permettono tramite un processo di ricavare lo schema da una scheda sicuramente funzionante.
Il processo di Reverse Engineering, è solitamente semplice, ma per schede complesse può risultare laborioso.
Strumenti di Misura
Per offrire un ulteriore aiuto alla riparazione, in alcuni sistemi di test vengono integrati dei strumenti di misura come: oscilloscopio, voltmetro, capacimetro, frequenzimetro, generatore di segnale, logic analyzer.
Localizzatori di corti
Frequentemente su una scheda elettronica, un numero elevato di componenti attivi e passivi sono collegati in parallelo.
Nel caso che uno solo di questi vada in corto o in bassa impedenza, necessariamente bisogna dissaldare uno alla volta i componenti fino a isolare quello guasto.
Un esempio potrebbe essere una rete di piccoli condensatori di filtro collegati sull’alimentazione. Ipotizzando che uno o più condensatori vadano in corto o bassa impedenza.
Tramite alcune misure eseguite con il Localizzatore di Corti o Short Locator, in poco tempo si risolve il problema.
Uno Short Locator, solitamente ha un costo contenuto, ma aiuta a risolvere un guasto complesso in tempo breve e migliora la qualità della riparazione.
Tester a sonde mobili
I tester a sonde mobili (flying probe) sono stati sviluppati per accedere in modo automatico su schede con componenti ad alto livello di integrazione di tipo BGA, QFP ed altri.
Un test eseguito con un flying probe, non occorrono pinze, puntali, letti di chiodi o altri adattamenti hardware per accedere sulla scheda.
Sul mercato ci sono molti fornitori che offrono sistemi con diverse teste di contatto che eseguono un test relativamente veloce.
Solitamente questi flying probe sono ottime soluzioni per il collaudo in linea di assemblaggio schede, dove i volumi sono mediamente alti e i modelli cambiano con frequenza relativamente bassa.
Non sono molto indicati per un laboratorio di riparazione in quanto richiedono un tempo lungo di set e hanno un costo difficile da ammortizzare.
Per un laboratorio di riparazione sono richiesti flying prober specifici che abbiano un set up veloce, una diagnostica efficace ed un costo facilmente ammortizzabile.
Quando si ricerca un sistema per la riparazione, è importante conoscere gli elementi che lo qualificano adatto per le proprie necessità. Un elemento importante è conoscere la distinzione fra un sistema di test studiato per la riparazione ed altri per il collaudo in linea di assemblaggio schede.
La soluzione di test più adatta
A molti clienti abbiamo fornito semplici strumenti da banco con solo il test Parametrico. Tutti hanno recuperato il loro investimento dopo poche riparazioni.
Altri clienti con problematiche più importanti, hanno scelto soluzioni con più tecniche di test test In-circuit Funzionale,Test Parametrico, Reverse Engineering, Test JTAG o Flying Prober
Ogni nostro cliente ripara schede elettroniche, ma alcuni dettagli hanno determinato la scelta del sistema di test che utilizzano.
Ritengo che la soluzione migliore la possiamo proporre solo dopo che avremo analizzato le Vostre problematiche.
Solo allora saremo in grado di offrire soluzioni che garantiscano una buona copertura al costo più basso.
Per offrire soluzioni di qualità con un prezzo più conveniente, da sempre siamo impegnati a ricercare sul mercato mondiale soluzioni all’avanguardia per aiutare clienti a diagnosticare guasti su schede elettroniche in tutti i settori dell’ Industria Civile e Militare.
