TEST DE CARTES ÉLECTRONIQUES

Transcription

1 G uide d achat TEST DE CARTES ÉLECTRONIQUES Les techniques de test de cartes font bon ménage L augmentation de la densité des cartes électroniques et l arrivée de nouvelles technologies de composants (CMS, µbga ) rendent le test électrique in situ plus difficile à cause du manque d accès aux points de test. Cela a favorisé le développement de techniques alternatives (sondes mobiles, boundary scan, inspection optique, par rayons X). Par ailleurs, le test fonctionnel est toujours là. Avec cet arsenal de techniques, le choix d une stratégie de test n est pas toujours simple Pour contrôler en cours de production les composants déjà montés et soudés sur la carte, il y a des systèmes de test ou d inspection, en ligne ou hors ligne (par prélèvement). Ces tests précèdent ceux dits fonctionnels effectués en fin de production pour s assurer que la carte complète est opérationnelle. Les fournisseurs maîtrisent en général plusieurs techniques de test. A chaque technique, correspondent une ou plusieurs familles de testeurs. Chaque famille se décline en une multitude de versions aux spécifications bien distinctes. Chaque version peut encore intégrer des modules matériels et/ou logiciels afin de mixer plusieurs techniques, pour réaliser un test boundary scan sur un testeur électrique in situ, par exemple. Ou ajouter une interface de type lit à clous au sein d un système à sondes mobiles. En plus de ce foisonnement de modèles, une autre raison rend la comparaison des techniques de test difficile. Jean-Marc Guillard, directeur commercial de Scorpion Technologies affirme «qu il n est pas pertinent de comparer les techniques entre elles. Il s agit souvent d alternatives pour pallier les limites de chacune. En fait, les différentes techniques de test ne sont pas concurrentes, elles sont complémentaires». Première technique apparue, l in situ 1 ou ICT (In-Circuit Test) consiste à vérifier individuellement le comportement électrique des composants implantés sur la carte (d où le nom de test in situ ). L accès aux équipotentielles se fait par l intermédiaire de pointes de test montées sur une interface de type lit à clous, interfa- Agilent Technologies GenRad Dès que les équipotentielles d une carte sont accessibles, le test in situ est la technique qui offre les meilleures performances (taux de couverture, vitesse de test ). Dans certaines situations, il sait également intégrer les points forts d autres techniques comme le boundary scan ou le test sans vecteur pour combler ses lacunes, à l image du 3070 série 3 d Agilent Technologies et du TestStation de GenRad. MESURES AVRIL

2 Adapter le testeur au contexte du test Faible 84 Type de carte à tester Problèmes du test pris en compte dès la conception (présence de points de test)? Présence de composants intégrant une technologie boundary scan Présence de composants avec pattes invisibles (boîtes BGA, modules intégrés )? Cartes à très haute densité avec équipotentielles très rapprochées (composants flip-chip)? Liens avec la CAO? Disponibilité des fichiers CAO de la carte? Caractéristiques mécaniques : cartes de grande taille? Avec boîtiers en hauteur (relais, connecteurs)? Avec présence de vias et trous? Avec vernis de protection? Aspect économique Volume des cartes à tester : très grande série? Série moyenne? Petite série (test en maintenance)? Prix de la carte à tester : carte jetable? Carte à très hautes performances? Taux de couverture de fautes admis, taux de cartes défectueuses admis : 100 ppm? 10 ppm? 1 ppm? Environnement de test existant? Marques et types de testeurs présents sur le site? Degré de maturité de la carte Prototype? Carte déjà en production? Depuis peu? Depuis longtemps? Carte en fin de vie (commerciale)? Sondes mobiles Faible Volume de production ADAPTER LE TESTEUR AU CONTEXTE DU TEST 100% Complexité Élevé Faible 1 2 Sondes MDA ICT mobiles Visuel Forte Volume de production Carte à tester Accessibilité des points de test Élevé 2 AOI ou AXI + Boundary scan NON AOI ou AXI + Sondes mobiles AOI ou AXI 0% Technologie Boundary scan OUI AOI ou AXI + Boundary scan (1) Dans le cas d une production à volume élevé de cartes de faible complexité (avec 100 % d accessibilité), la stratégie se porte sur un test in situ ou un test MDA. Le choix final entre l une ou l autre technique est décidé selon le retour sur investissement défini par l industriel. L un des facteurs intervenant sur ce retour sur investissement est le prix de la carte à tester. (2) Dans le cas d une production de cartes de forte complexité (avec 100 % d accessibilité), le test électrique in situ peut rester une technique efficace face aux stratégies alternatives grâce à son taux de couverture très élevé. On peut alors envisager une stratégie combinant ICT/Boundary scan/aoi par exemple. Dans la très grande majorité des cas, un test fonctionnel est réalisé une fois la carte entièrement assemblée. Aussi bien après un test électrique (in situ, MDA, à sondes mobiles) ou en complément d une inspection optique ou visuelle. ce propre à chaque carte contrôlée. «Le test électrique in situ est encore la technique la plus couramment utilisée pour le test et le contrôle des cartes électroniques. Il reste le meilleur compromis dans la très grande majorité des applications», constate Pierre Guillemaud, directeur pour l Europe du Sud chez GenRad. L in situ offre des spécifications bien supérieures à celles des autres techniques: un taux de couverture de défauts très élevé, un diagnostic précis au niveau même des composants et des temps de test très courts. Les industriels disposent ainsi d un moyen performant pour diminuer les durées de test et corriger en temps réel les dérives et les défauts de process. En d autres termes, réduire les coûts. Cependant, un testeur in situ peut représenter un investissement important. Un industriel qui recherche un coût moindre et/ou un retour sur investissement plus rapide (dans le cas de la production de cartes jetables ou d un faible volume de production par exemple) peut se tourner vers une solution MDA 2 (Manufacturing Defect Analyser), plus économique qu un gros testeur in situ. D autant que la typologie des défauts a évolué. Contrairement à il y a quelques années, les défauts les plus courants ne sont plus liés aux composants (il fallait vérifier que les composants assuraient bien la fonction pour laquelle ils étaient prévus). Maintenant, ce sont des défauts de type court-circuit ou circuit ouvert qui prédominent, donc plus simples à détecter. «Pour détecter ce type de défauts, les industriels n ont pas besoin d un système de test in situ numérique. Seules des capacités analogiques, accompagnées de fonctionnalités de tests sans vecteur, peuvent parfaitement assurer le contrôle des cartes avec un taux de couverture élevé. D où le succès des testeurs MDA», explique Dominique Moulin, consultant en test de cartes électroniques chez Agilent Technologies. Cela ne résout pas le problème du manque d accessibilité lié aux limites physiques d une interface de test de type lit à clous. Pour pallier cet inconvénient majeur et obtenir le taux de couverture recherché, les industriels ont plusieurs techniques à leur disposition, mais aucune n est universelle. Ils optent pour des stratégies de test combinant des testeurs à sondes mobiles, boundary scan, des systèmes d inspection AOI (Automatic Optic Inspection) ou AXI (Automatic Xrays Inspection) avec des testeurs électriques in situ et MDA. Le tout pour combler les lacunes de chaque technique et obtenir le taux de couverture le plus élevé. Une panoplie de techniques alternatives Les testeurs à sondes mobiles permettent de travailler sur des cartes dont l accessibilité aux composants est réduite. L interface de test ou lit à clous du testeur in situ est alors remplacée par quelques pointes ou sondes qui se déplacent. Mais ces testeurs offrent un nombre limité de points de test, le taux de couverture est moins bon qu en test in situ et la vitesse de test est relativement peu élevée. Le test boundary scan a également apporté une solution à ce problème d accessibilité: son principe est basé sur l implantation d un bus périphérique (IEEE ) qui permet, à partir d un seul point d entrée, d accéder à l état de chacune des pattes d un composant. Mais il est réservé aux composants numériques dotés de la fonctionnalité boundary scan. Les techniques d inspection non électriques ont suscité beaucoup d espoirs. Ainsi, l inspection optique (AOI) offre un contrôle efficace des composants (présence, absence, orientation) avant soudure et, ensuite, un contrôle MESURES AVRIL 2001

3 Tests in situ et MDA Agilent Technologies 3070 Série 3 Test analogique et numérique, programmation de Flash, test en parallèle, boundary scan (in situ et cluster), jusqu à points 3072, court-circuit, circuit ouvert, Test Jet Digitaltest (Antycip) MTS 300 Testeur milieu de gamme analogique à capacité numérique, (Sygma) avec possibilité de test fonctionnel, jusqu à points MTS 84x Testeur haut de gamme, numérique haute vitesse (Sprint) (10 MHz), 32 Ko par broche, jusqu à points MTS 10 propriétaire avec ressources numériques, rack 19 Jusqu à 320 points GenRad Test Station Jusqu à points, synchro. des composants analog. et num /128 Jusqu à points Stinger Sous-ensemble du Test Station Viper, génération de programme de test, Open X, Junction, Xpress IFR International Série 4200 Plus Testeur in situ/fonctionnel analog. num., jusqu à points, programmation (Flash ), boundary scan, ressources externes IFR 5210 Testeurs MDA avec architecture Fast Je, composants/s, IFR 5220 test sous tension et structurel, orientation de capacités polarisées Larisys LA6030-ICT Testeur analogique jusqu à points, architecture PCI ou PXI, pilotable par LabVIEW, LabWindows/CVI et TestStand Rohde & Schwarz TSAS/TSU ou 512 points analogiques/numériques, double famille logique, double générateur et analyseur arbitraire TSAS, jusqu à 512 points (R/L/C, diode, relais ) TS7000 Jusqu à points, standard CompactPCI/PXI et TestStand Scorpion Technologies Série 9000 Architecture non multiplexée, jusqu à points Ajout possible de 3 types de cartes hybrides ou analogiques Série 1000/2000 Jusqu à points par pas de 64 points Seica France S40 Testeur milieu de gamme Evolution Version Twin (double interface) et Sreamline (fort volume) S40 Trekker Jusqu à points Spea France Easytest Modèle 500AD, jusqu à canaux, analogique et numérique Unitest Jusqu à canaux, analogique, numérique et puissance Easytest MDAJusqu à canaux Teradyne Spectrum Architecture entièrement standard (VXI, PC/Windows/ x TestStudio), non multiplexé Série Z1800 Faible coût Hautes performances Test à sondes mobiles Digitaltest (Antycip) MTS 500 Système en ligne, 4 sondes, moteur linéaire et têtes (Condor) Indépendantes, 120 broches fixes, extensibles jusqu à 768 Polar Instr. (Equitest) FT100s 1 sonde mobile et 4 sondes fixes commutables, 5 points/s Génération de programme et diagnostic, test structurel Scorpion Technologies Série FLS Test simultané des 2 faces de la carte, jusqu à 24 sondes et caméras, sonde 3D et angle (6 ), cartes jusqu à 650x650 mm Seica France (GenRad) Pilot-1 Vitesse de test, cartes 600x600 mm (Pilot-LX), No fly zone, Pilot-LX Open Xpress/Junction Xpress, test alimenté, test fonctionnel Spea France 4040 Carte alimentée ou non OBP, JTAG, fonctionnel 256 canaux, AOI Takaya (BSE) APT-9400 Versions en ligne et hors ligne, jusqu à 25 mesures/s, zone de test de 610x630 mm, inspection optique intégrée, boundary scan Teradyne Javelin 1004 Précision mécanique Fiabilité de la qualité des soudures. Pour le contrôle des soudures, cette méthode affiche des résultats beaucoup moins précis et fiables. Quant à la technique par rayons X, elle est surtout adaptée pour l inspection des boîtiers type BGA (Ball Grid Array) ou CSP dont les broches sont inaccessibles (elles sont placées sous le boîtier). Mais cette technique reste très coûteuse. L ensemble des techniques de test peuvent être mises en place selon deux formes: une stratégie distribuée ou une stratégie combinée. Le test distribué consiste à répartir deux ou trois techniques le long de la chaîne d assemblage en optimisant les performances (taux de couverture, taux de faux défauts, vitesse de test ) de chaque solution. La tendance est d effectuer les contrôles le plus en amont dans la ligne afin de pouvoir corriger beaucoup plus facilement et à un moindre coût les défauts d assemblage. Il est en effet plus facile de replacer un composant dans sa bonne position avant qu il soit soudé. Mais en remontant dans la chaîne de production, le test sort de ses chasses gardées traditionnelles. Peut-être va-t-on vers une redistribution des rôles. «L inspection optique automatisée après sérigraphie et au niveau de la pré-refusion va être à terme intégrée aux machines de process», lance Edmond Weigant, responsable des ventes chez IFR International. Cette tendance trouve un écho favorable du côté des industriels pour qui les systèmes d inspection optique présents dans les machines de pose, notamment, ne sont pas du domaine du responsable de test, mais de celui du responsable de production. La distribution des moyens de test peut également se faire à un même niveau dans la ligne de production. On peut alors soit opter pour plusieurs testeurs spécialisés, soit utiliser un testeur unique qui va combiner plusieurs techniques pour pallier les lacunes de chacune et obtenir le taux de couverture élevé recherché. Par exemple, les systèmes d inspection combinée AOI/AXI Combo de CR Technologies et VPS 7054 de Viscom assurent une couverture de tous les composants et de tous les joints de soudure (cachés ou non). C est le cas aussi du testeur in situ S40 Streamline de Seica qui intègre une inspection optique simple à l entrée de la machine. Ce contrôle est réalisé durant le temps d attente de test de la carte précédente et il permet d améliorer le taux de couverture dans le cas de production en fort volume. Sur les testeurs à sondes mobiles, le contrôle optique est presque naturel. Ces testeurs disposent en effet de caméras associées aux navettes porte-sondes pour le positionnement des sondes. Les constructeurs utilisent maintenant ces caméras pour réaliser une inspection des composants, même si cette inspection reste simple (absence/présence ). MESURES AVRIL

4 Inspection optique automatisée CyberOPtics (Electronics I&S) KS 50 Système avant et après refusion KS 100 Système après placement DiagnoSys (Antycip) VisionPoint Système en ligne pour les petite et moyenne séries, 3 caméras avec zoom, flexibilité et facilité de programmation Goepel Electronic (BSE) OptiCon Version en ligne et hors ligne, facilité de mise en œuvre à partir de la CAO, méthode d analyse neuronale IFR International Série IFR Systèmes pour produits finis, jusqu à 12 caméras noir et blanc dessus, dessous et à 45 pour un contrôle en une seule passe Larisys LA6030-AOI Test final, architecture PCI ou PXI, pilotable par LabVIEW, LabWindows/CVI et TestStand, complément laser Marantz (Abacus) Marantz X22 Machine de table semi-automatique, améra couleur, 1 min de temps de cycle, absence, décalage XYθ, polarité, ponts MVP (Abacus) AI-ULTRA Système après refusion, placement (pick&place) ou sérigraphie, joints brasés analysés par seconde MVT (MJB) SJ50 Système avant ou après refusion Contrôle simultané des composants et de la pâte à braser Scorpion Technologies Vision Testeur pour cartes équipées de CMS et traversant, Scorpion jusqu à 24 caméras, test simultané des 2 faces de la carte Teradyne Optima Vitesse élevée, taux de faux défauts faible (25 ppm) , 7300 Programmation rapide Thermatech Dyamant VI3000 Technologie vectoral imaging (analyse vectorielle) VI3200 Facilité de programmation et d utilisation Viscom France VPS 6054 Système se positionnant après refusion, 8 caméras verticales et 8 caméras inclinées, temps de cycle de 10 s VPS 6055 Système se positionnant avant refusion, 1 caméra Mega Pixel, nouvelle approche au niveau des matériaux utilisés Inspection par rayons X Agilent Technologies 5DX série 3 Inspection 3 D en ligne sur tous les types de joints, fiabilité, répétabilité, test des 2 faces de la carte en un seul passage CR Technology (Antycip) CRX 1000/2000 Cartes 450x450 mm ou 610x610 mm, tube scellé 150 kev, intensificateur simple, double et triple champ XRV Combo Système combiné optique et rayons X en ligne Fiabilité, tube 100 kev/150 kev Fein Focus (InsidiX) FXS Système hors ligne pour l inspection de petites et grandes cartes en production et en laboratoire, vues 2D et multi-incidences GenRad CXI-3600 Système d inspection 2D en ligne Mise en œuvre et vitesse de test rapide Glenbrook Technologies Jewel Box 90C Analyse de joints BGA au pas de 0,5 mm avec blindage (Abacus) sans dépasser 90 kev Viscom France VXR 8000 Tube ouvert à transmission, résolution <2 µm, jusqu à kev, intensificateur simple, double et triple champ VPS 7054 Système combiné optique et rayons X X-Tek (AMS) CPX 1x0 Systèmes hors ligne HMX 160 Tube non scellé, puissance de 100 kev à 225 kev Test boundary scan Agilent Technologies 3070 série 3 Boundary scan in situ et Interconnect test (test de cluster, silicon test) Asset (Antycip) ScanWorks Station complète, diagnostic graphique, debugger et analyseur, programmation (Flash, PLD ) GenRad Scan- Diagnostic, interaction pathfinder Virtual pins 88 Les constructeurs de matériels télécoms constituent un bon exemple d industrie qui a dû revoir ses stratégies de test. Les téléphones portables et les serveurs télécoms notamment intègrent des cartes électroniques aux dimensions extrêmes: soit toutes petites pour les premiers, soit très grandes pour les seconds, mais toutes avec une densité très élevée de composants CMS (Composants Montés en Surface) de type BGA ou µbga en particulier. Ceux-ci sont de plus en plus intégrés, avec des pas descendant jusqu à 0,1 mm ou 0,2 mm. Les testeurs in situ atteignent là leurs limites technologiques en terme d accessibilité aux points de test. Du coup, le test in situ est remplacé par une inspection optique automatisée, combinée ou non avec du boundary scan. Un test fonctionnel est également bien souvent effectué après. Au cœur des systèmes Une fois la stratégie de test définie, l utilisateur doit encore confronter les différents modèles proposés par les fournisseurs et s attarder sur quelques caractérisations pour optimiser le système par rapport à ses besoins. Les tests in situ et MDA. La première question à se poser est le nombre d équipotentielles de la carte à contrôler et le nombre d entrées/sorties du plus gros composant. Selon que les ressources du testeur sont multiplexées ou non, il est plus ou moins économique de configurer le système. Avec un testeur multiplexé, le nombre de cartes ressources est forcément plus grand que dans le cas d un testeur non multiplexé. Un autre sujet important pour les testeurs in situ est l évolutivité et la pérennité du testeur. Les fournisseurs qui proposent des solutions basées sur des architectures standards, VXI ou CompactPCI/PXI, s assurent de la pérennité et de l évolutivité de leurs matériels (fond de panier, bus de communication, logiciel) du fait même de la présence de ces standards dans d autres secteurs. Les utilisateurs peuvent compléter leur testeur avec des cartes du marché commercialisées par des sociétés hors du domaine du test. Les partisans de testeurs propriétaires rétorquent que les besoins en matière de test nécessitent des spécifications pas forcément maîtrisées par de telles sociétés. Le multiplexage des voies peut également être un handicap en termes d évolutivité. Lorsque le lay-out de la carte doit être modifié en cours de production, l interface de test doit souvent être changée. Cette opération nécessite donc de toucher au programme de test qui prend en compte le multiplexage des ressources. Ces obligations sont des contraintes en temps et de coûts que l industriel n est pas MESURES AVRIL 2001

5 Test boundary scan Goepel Electronic 1 Cascon Test d infrastructure, d interconnexions et de cluster Galaxy Programmation (Flash, PLD, FPGA ), émulation JTAG Technologies JTAGTEST Plate-forme PCI, PXI, VXI, USB..., outils logiciels modulaires (MB Electronique 2 ) (4 paquets : base avec 9 fonctions, standard, complet et pro.) Larisys LA6030-BS Cartes PCI ou PXI Pilotable par LabVIEW, LabWindows/CVI et TestStand Rohde & Schwarz TSAS/TSU Solution boîtier externe boundary scan IEEE TS7000 Cartes Compact/PXI Teradyne Victory Solution propre à Teradyne et intégrée sur les testeurs du fabricant Banc de test fonctionnel Agilent Technologies 3070 série 3 Numérique : timing set, synchronisation sur horloge XI Analogique : ressources testeur ou externes (VXI, IEEE ) Digitaltest (Antycip) MTS 10 Testeur propriétaire avec ressources numériques, rack Jusqu à 320 points GenRad Geneva Solution spécifique télécoms (RNIS, ADSL ) Architecture VXI, commutation Versa Solution spécifique automobile et télécoms (GSM ) Architecture PXI, commutation JTAG Technologies GTXI-7700 Testeurs basés sur des PC modulaires (ISA, PCI ou PXI) (MB Electronique 2 ) GPXI-7700 Outils de développement par paramétrage (ATEasy-3) IFR International Série IFR 5300 Testeur combiné de table fonctionnel/mda pour l automobile, les télécoms, prise en compte des bus GPIB, CAN Larisys LA6030-FCT Ressources PCI, PXI et GPIB du marché Pilotable par LabVIEW, LabWindows/CVI et TestStand Rohde & Schwarz TSAS 288 points simultanés, 10 MHz, double générateur et analyseur TSU Jusqu à 512 points analogiques/numériques TS7000 Jusqu à points analogiques Architecture standard CompactPCI/PXI Spea France Unitest Fonction puissance uniquement Teradyne Spectrum Performances pour le test numérique et analogique x, 9100 Offre instrument (carte Ai7) WK Test 3 (BSE) 5908 Compact Testeur fonctionnel et MDA avec bus analog. et num. en fond de panier, mesure de signaux de fortes puissances 1 Les produits boundary scan de Goepel Electronic sont distribués par Aster Ingénierie ( ) et d autres fournisseurs qui intègrent ces solutions à leurs testeurs ex-wayne Kerr forcément prêt à concéder. Le test à sondes mobiles. L attention doit se porter sur la technique de positionnement qui joue un rôle important dans la précision des mesures. Il existe trois méthodes : support magnétique plus moteurs linéaires, vis sans fin plus moteurs et enfin plateau magnétique plus moteurs planaires. Dans le premier cas, «un support magnétique avec des coussins d air assure le déplacement des navettes sur lesquelles se trouvent les sondes. Les moteurs linéaires avec encodeurs sont en charge du positionnement. Les avantages de cette technique sont l absence d usure et d étalonnage», précise Gérard Curé, directeur de Spea France. La méthode associant vis sans fin et moteurs intégrant les encodeurs présente un inconvénient majeur. Les moteurs sont placés à une extrémité de la vis. L entraînement se fait au bord et non au centre de la vis, ce qui induit une imprécision supplémentaire due au couple mécanique. Quant au plateau magnétique avec les moteurs planaires, ses avantages résident dans la simplicité de la mécanique, l absence de frottement et l ajout facile de sondes. Un recalibrage est cependant indispensable et la vitesse de déplacement est plus lente. L inspection optique automatisée. Les testeurs d inspection optique se sont souvent vus reprocher de générer un nombre élevé de faux défauts. Fort heureusement, les choses ont beaucoup évolué. Les performances d un système d inspection optique automatisée sont étroitement liées à l éclairage, aux caméras et aux outils de traitement. Le plus souvent, ce sont des LED regroupées en barrettes ou en Après le contrôle des prototypes, les testeurs à sondes mobiles s invitent sur les lignes de production. Par prélèvement d abord, à cause de leur vitesse limitée. Et de plus en plus en ligne (mais en limitant le nombre de tests) grâce à une combinaison avec d autres techniques (AOI par exemple) comme le 4040 de Spea ou le Flying Scorpion de Scorpion Technologies. semi-dôme. Les LED sont préférées aux systèmes de flash de lumière blanche (effet stroboscopique) car la lumière produite est moins diffuse, c est-à-dire plus directionnelle, et plus constante. Le contraste indispensable pour une bonne analyse ultérieure est alors meilleur. Certains fournisseurs proposent des LED de couleur différente selon que l objet sous test est de la crème à braser, une carte ou des pattes en or. Cela permet d améliorer le contraste entre le composant ou l élément sous test et son environnement. L image de la carte à contrôler est ensuite acquise grâce à une ou plusieurs caméras numériques. Les performances recherchées sont liées à leur nombre. Avec une caméra verticale (inspection en 2D), la programmation est simple mais au détriment du taux de faux défauts. Un système AOI utilisant plusieurs caméras, verticales et avec un angle, permettra d augmenter le taux de couverture (inspection des composants PLCC en plus), tandis que la programmation sera plus délicate et le coût élevé. Gaspare Pantano, directeur des ventes chez Teradyne, ajoute que «les caméras couleur permettent de mesurer les défauts et de les quantifier car leurs images sont bien MESURES AVRIL Spea Scorpion Technologies

6 90 Inspection par rayons X Contrôle des soudures Contrôle des points de connexion inaccessibles (composants BGA) Correction en temps réel des défauts de process Inspection combinée AOI/Rayons X Coût élevé Temps de test plus long et mise au point plus difficile à maîtriser que l AOI Pas de tests électriques Offre limitée* * Les premiers systèmes d inspection par rayons X ont été conçus pour les besoins des laboratoires de développement, la mise au point et le diagnostic des process. Ils intègrent maintenant les lignes d assemblage. plus riches en informations. C est pourquoi elles sont utilisées dans les systèmes AOI avant refusion pour la prévention. Les caméras noir et blanc sont plutôt destinées aux systèmes installés en post-refusion pour la réparation (bon/mauvais)». Pour traiter et exploiter de tels volumes de données, les algorithmes de traitement d image doivent être précis et puissants, surtout en 3D, c est-à-dire en configuration multi-caméras. L inspection par rayons X. Selon le fournisseur, les modèles utilisent l une des deux techniques d analyse par rayons X: la laminographie ou la tomosynthèse. Les deux techniques permettent d analyser les soudures en trois Test in situ et MDA Taux de couverture très élevé Diagnostic précis au niveau des composants * Correction en temps réel des défauts de process Temps de test très court Fort volume en terme de retour sur investissement Génération automatique Multi-stratégie : boundary scan, fonctionnel, structurel, programmation in situ des composants (Flash, PLD ) Très grande variété de pointes de test Interface de test spécifique à la carte coûts, délai de fabrication Mise en œuvre longue due à l interface de test Difficulté en cas d accessibilité réduite ou nulle (cartes à haute densité) Contrôle des soudures impossible * Le MDA ne couvre que les composants passifs et quelques composants actifs (amplificateur opérationnel, par exemple). Le test des circuits intégrés numériques et analogiques est alors pris en compte par les méthodes de test sans vecteurs : test de jonctions analogiques ou test capacitif par capteur. Test par sondes mobiles Pas d interface de test spécifique à la carte Mise en œuvre rapide (programmation) Petites et moyennes séries Multi-stratégie : AOI simple, programmation in situ des composants Vitesse de test faible Taux de couverture moins élevé qu en in situ Contrôle des soudures impossible Faible choix des pointes Inspection optique automatisée Contrôle des composants et en particulier la polarité des capacités, les capacités de découplage, les connecteurs Inspection de la pâte après sérigraphie Correction en temps réel des défauts de process Mise en œuvre rapide (programmation par apprentissage) Taux de faux défauts élevé Difficulté à contrôler la qualité des joints de soudure Pas de tests électriques dimensions (3D). La tomosynthèse prend des photos des soudures sous différents angles et le logiciel associé reconstitue l image 3D des soudures. On dispose alors de l enveloppe des soudures d une façon très précise avec une haute qualité d image. La laminographie est une technique qui permet d isoler les plans horizontaux des cartes électroniques, de telle sorte que l on puisse les inspecter séparément. A partir des détails de l image résultante, un algorithme de traitement peut déterminer la forme exacte de la soudure, détecter d éventuels trous à l intérieur du joint et calculer le volume de soudure utilisé. Ces mesures permettent également de déterminer la qualité Teradyne CR Technologies L inspection optique automatisée, représentée par l Optima de Teradyne, et la version combinée avec les rayons X, l XRV Combo de CR Technology distribué par Antycip, devient une alternative très intéressante au test électrique pour le contrôle des cartes à accessibilité nulle. L AOI permet aussi d alléger le test in situ en terme de nombre de points de test et elle est un élément-clé dans la gestion du process avant ou après refusion. du joint de soudure ou de repérer d éventuels ponts de soudure qui risquent d être à l origine de courts-circuits. En fait, d avoir une analyse quantitative de la soudure. Quelle que soit la méthode d analyse, deux éléments de la chaîne de mesure sont à prendre en compte: la génération et la détection du rayonnement X. Les rayons X sont produits dans un tube qui se présente sous deux formes: ouvert ou fermé. «Les tubes ouverts ou démontables assurent un accès facile aux filaments, d où une maintenance aisée et peu onéreuse, des performances supérieures et la possibilité d être pilotés et asservis par logiciel. Les tubes scellés disposent de performances moindres et d un coût de remplacement important (de 100 kf à 200 kf)», affirme Jean Alba, directeur de l activité Test chez Antycip. Au niveau de la focalisation, il existe deux techniques de conver- MESURES AVRIL 2001

7 sion électron/rayon X au sein d un tube. A direction ou à transmission. Dans le premier cas, la puissance délivrée est supérieure, mais au détriment de la résolution du faisceau (taille du spot). Au contraire, les tubes dits à transmission disposent d une bien meilleure résolution, d où leur prédominance face aux tubes à direction. Boundary scan Utilisable sur les cartes à faible accessibilité Utilisable facilement à toutes les étapes de test (du prototype à la maintenance) Solution économique Test in situ ou cluster Faible coût de l interface de test en mode test sur table (4 points de test) Programmation in situ des composants Intégration possible avec le test in situ, MDA, à sondes mobiles et fonctionnel Uniquement pour les cartes composées de composants boundary scan Intégration dès la conception de la carte Test fonctionnel Test à vitesse réelle du bon fonctionnement d une carte Test de cartes, de sous-ensembles et de produits assemblés Coût de l interface (connectique simplifiée au niveau du connecteur de la carte à tester, interface réutilisable pour toute une famille de cartes) Temps de développement des programmes de test (surtout si un diagnostic poussé est souhaité) Systèmes en général dédiés à une application Une fois que le faisceau de rayons X a traversé l élément à contrôler (composant, soudure, piste ), le spot est recueilli par le tube intensificateur d image. C est en fait un convertisseur de rayons X en photons (scintillateur), photons qui sont ensuite capturés par une caméra CCD. Celle-ci fournit une image vidéo de la zone d analyse, image traitée en temps réel par des algorithmes et des outils logiciels orientés vers le contrôle des boîtiers BGA (bon/mauvais, collage de puce ). Certains fournisseurs proposent des intensificateurs mono, bi ou même trichamps. «Un intensificateur à simple champ dégrossit l image de la carte d un facteur x10. Si on utilise un grossissement x100, le grossissement final ne sera plus que de x10. C est pourquoi les systèmes AXI proposent des tubes intensificateurs à double ou triple champ pour réduire cette perte de grossissement. Celle-ci n est plus respectivement que de x6 et x4», souligne Bernard Peltereau, directeur général de Viscom France. Cédric Lardière 1 L ensemble des techniques de test et d inspection de cartes électroniques, à savoir l ICT, le MDA, les sondes mobiles, l AOI, l AXI et le boundary scan (excepté le test fonctionnel) sont des techniques in situ car elles contrôlent les cartes au niveau même de leurs constituants. Pour des raisons historiques, le terme in situ est souvent réservé au test électrique ICT. Ce type de test est en effet apparu une vingtaine d années avant les autres techniques in situ. 2 A l origine, le MDA est un test électrique analogique pour contrôler des composants passifs avec la carte hors tension. Les fournisseurs intègrent maintenant la possibilité de tester certains composants actifs (amplificateur opérationnel par exemple), ce qui nécessite d alimenter la carte. MESURES AVRIL