Тест летающим зондом: Решение проблем печатных плат ADAS и силовых систем электромобилей в автомобильной промышленности с учетом надежности автомобильного класса и безопасности при высоком напряжении

Как эксперт по проектированию BMS, я понимаю, что в автомобильных системах ADAS и силовых системах электромобилей печатные платы являются не просто носителями компонентов, а жизненно важными линиями для безопасной передачи высоковольтных, сильноточных и высокоскоростных сигналов. Любой незначительный электрический дефект может привести к катастрофическим последствиям. Поэтому тщательное тестирование и валидация критически важны на протяжении всего процесса производства и сборки. Среди них Flying Probe Test выделяется как ключевая технология для обеспечения автомобильного уровня надежности этих сложных печатных плат, благодаря своей беспрецедентной гибкости и глубине диагностики.

Обзор DFM/DFT/DFA: Обеспечение эффективного выполнения Flying Probe Test с самого начала

Внедрение обзоров Design for Manufacturability (DFM), Design for Testability (DFT) и Design for Assembly (DFA) на этапе проектирования является краеугольным камнем успешной реализации любой стратегии тестирования. Тщательный обзор DFM/DFT/DFA гарантирует, что все критические сети имеют доступные тестовые точки, избегая проблем, когда щупы не могут достичь из-за структурных препятствий или недостаточного расстояния. Это не только прокладывает путь для последующего Flying Probe Test, но и значительно улучшает процент прохождения Первичной инспекции образца (FAI). Пренебрежение этим шагом часто приводит к обнаружению проблем на поздних этапах производства, что влечет за собой дорогостоящие доработки или даже перепроектирование - что неприемлемо в условиях сжатых циклов разработки автомобильных проектов.

Ключевые аспекты проектирования DFT для автомобильной промышленности

Доступные критические сети: Резервировать тестовые точки с достаточным диаметром/расстоянием, избегая препятствий от радиаторов
Четырехпроводные измерительные пути: Назначать точки Кельвина для сильноточных узлов, с компактным расположением для доступа щупов
Высоковольтная изоляция: Поддерживать адекватные пути утечки/зазоры для тестовых точек вблизи высоковольтных сетей и применять экранирование для Hipot-тестирования
Окно тестирования перед заливкой: Завершить полномасштабные FPT/испытания на выдерживаемое напряжение перед заливкой; после этого выполнять только функциональную выборку
Совместимость версий: Рассмотреть повторное использование позиций игл FPT для снижения затрат и времени на инженерные изменения

Совет: Проведение проверки доступности FPT перед выводом Gerber может значительно сократить объем доработок на поздних этапах.

Шины/Медные шины и Толстая медь: Оптимизация и валидация сильноточных путей

Силовые печатные платы для электромобилей, такие как инверторы и бортовые зарядные устройства, должны выдерживать токи в сотни ампер. Это требует использования технологии печатных плат с толстым слоем меди и часто включает в себя шины или медные стержни для создания низкоимпедансных путей с высокой пропускной способностью по току. Однако целостность этих толстых медных слоев и надежность точек соединения являются слепыми зонами для традиционных методов тестирования. Здесь тест летающим зондом демонстрирует свое уникальное преимущество: он может точно измерять сопротивления до миллиом, проверяя надежность соединений Press-fit терминалов с печатной платой и гарантируя отсутствие аномального повышения температуры при высоких токовых перегрузках. Это критически важный шаг для обеспечения качества всего процесса SMT-монтажа.

Производственные возможности HILPCB: Решение проблем высоких токов и теплоотвода

Возможность использования толстой меди: Поддерживает внутреннюю/внешнюю толщину меди до 20 унций для соответствия требованиям экстремальных токовых нагрузок.
Интеграция шин: Точные процессы встраивания и пайки шин/медных шин обеспечивают минимальное сопротивление соединения.
Технология Press-fit: Предоставляет высоконадежные услуги по производству и сборке отверстий Press-fit, гарантируя долгосрочную механическую и электрическую стабильность.
Высокоточная ламинация: Обеспечивает исключительную стабильность размеров и выравнивание слоев для толстых медных и многослойных структур плат при высоких температурах и давлении.

Тестирование электрических соединений в сложных тепловых структурах: Интеграция MCPCB и холодных плит

Для решения тепловых проблем, вызванных высокой плотностью мощности, печатные платы с металлическим сердечником (MCPCB) и интегрированные конструкции с теплораспределителями и холодными плитами стали мейнстримом. Эти сложные механико-электрические гибридные структуры создают новые трудности при тестировании. Зонды для теста летающим зондом могут гибко перемещаться под управлением программного обеспечения, точно получая доступ к тестовым точкам, окруженным тепловыми ребрами или сложными структурами. Проведение тщательного электрического тестирования перед заливкой/герметизацией имеет решающее значение, так как после этого ремонт становится невозможным. HILPCB обеспечивает 100% соответствие электрическим характеристикам для каждой сложной тепловой печатной платы перед герметизацией с помощью современного оборудования для тестирования летающим зондом.

Пример использования: Плата фронтенда ADAS-радара (BGA/QFN + микроволновые трассы)

Проблемы: Нижние паяные соединения, микропереходные/глухие отверстия, ограничения импеданса ВЧ-трасс
Методы: Рентген (пустоты/мостики) + FPT (сопротивление/полярность/шины питания) + FCT (ВЧ-функциональность)
Критерии: Доля пустот BGA ≤10% (пример), пульсации/шум питания соответствуют бюджету фронтенда
Результаты: Полное покрытие FPT первого образца, цикл инженерных изменений <24ч, FAI пройден с первой попытки

Пример использования: Силовая плата инвертора электромобиля (толстая медь/шинопровод/высокое напряжение)

Проблемы: Токовые пути уровня мОм, соединения press-fit/шинопровода, выдерживаемое напряжение до заливки
Методы: 4-проводной метод FPT (точность мОм) + Hipot (пример 1-3 кВ) + AOI/Рентген (качество пайки)
Критерии: ΔR точки соединения в пределах допусков, соответствие току утечки, повышение температуры горячей точки ниже порога тепловой модели
Результаты: 100% электрическая верификация до герметизации, переход на ICT для повышения пропускной способности в массовом производстве

Синергетическое сотрудничество между Flying Probe Test и оптической/рентгеновской инспекцией

Один метод тестирования не может достичь цели нулевого дефекта для продукции автомобильного класса. Комплексная система контроля качества требует совместного использования нескольких технологий, таких как Flying Probe Test и инспекция SPI/AOI/рентген.

SPI (Solder Paste Inspection): Проверяет качество печати паяльной пасты перед монтажом SMT.
AOI (Автоматическая оптическая инспекция): Проверяет точность размещения компонентов, внешний вид паяных соединений и другие поверхностные дефекты.
Рентгеновский контроль: Обнаруживает скрытые дефекты, такие как пустоты и перемычки в нижних паяных соединениях BGA, QFN и т.д.
Тест летающим пробником (Flying Probe Test): Проводит окончательную электрическую функциональную проверку после вышеуказанных инспекций для выявления таких проблем, как обрывы цепи, короткие замыкания и неправильные значения компонентов.

Эта стратегия "изнутри и снаружи", в сочетании со строгим анализом DFM/DFT/DFA, обеспечивает всесторонний контроль качества от материалов до готовой продукции.

Матрица покрытия тестов (Типовая плата × Методы тестирования)

Тип платы	SPI	AOI	Рентген	FPT	ICT	FCT	Hipot
Радарный фронтенд ADAS (BGA/QFN, ВЧ-трассы)	✓	✓	✓ (Нижние паяные соединения/микропереходы)	✓ (Короткое замыкание/обрыв цепи/сопротивление/полярность)	Опционально	✓ (ВЧ-функциональность)	-
Инвертор EV/Бортовое зарядное устройство (Толстая медь/шина/высоковольтная изоляция)	✓	✓	✓ (Пустоты в корпусе силового модуля)	✓ (4-проводной метод на уровне мОм)	Опционально	✓ (Функциональность)	✓ (Выдерживаемое напряжение/утечка)
Плата управления BMS (Смешанная сборка/компоненты с плотным шагом)	✓	✓	Зависит от компонента	✓ (Быстрое покрытие/удобство для ревизии)	Приоритет массового производства	✓	-

Примечание: Фактические комбинации зависят от целей безопасности/функциональности продукта; в сценариях высокого напряжения рекомендуется добавлять испытания на выдерживаемое напряжение (Hipot) и скрининг частичных разрядов.

Ключевое напоминание: Синергетическая ценность стратегий тестирования

SPI/AOI/Рентген: Внешний вид и консистенция паяных соединений, скрининг скрытых дефектов
Тест летающих щупов: Подключение, значение/полярность компонентов, функциональная электрическая верификация
Комбинированная стратегия: Снижение частоты пропущенных обнаружений, поддержка целей автомобильной надежности и функциональной безопасности

От первого образца до массового производства: Развивающиеся роли FAI и тестирования летающими щупами

Проверка первого образца (FAI) является критически важным этапом для проверки стабильности производственного процесса и соответствия продукта. На этапах прототипирования и мелкосерийного производства тестирование летающими щупами (Flying Probe Test) является оптимальным выбором для выполнения электрической части FAI, поскольку оно устраняет необходимость в дорогостоящих тестовых приспособлениях и обеспечивает быструю реакцию на изменения в конструкции. Мелкосерийная сборка HILPCB использует это преимущество тестирования летающими щупами, чтобы помочь клиентам быстро итерировать продукты. По мере перехода проектов к массовому производству данные, накопленные в результате тестирования летающими щупами, могут направлять более эффективное проектирование приспособлений для внутрисхемного тестирования (ICT), достигая наилучшего баланса между стоимостью и эффективностью.

FPT / ICT / FCT: Когда использовать, Стоимость против эффективности

Параметр	FPT (Flying Probe)	ICT (In-Circuit Test)	FCT (Функциональный тест)
Первоначальные инвестиции	Низкие (Без приспособлений)	Высокие (Приспособления/Разработка)	Средние (Оснастка/Приспособления)
Реакция на изменения	Быстрая (Подходит для прототипов/небольших партий)	Медленная (Адаптируется после стабилизации массового производства)	Средняя (Обновления скриптов/процессов)
Покрытие	Подключение/Компоненты/Частичные функции	Подключение/Компоненты (Быстро)	Системные функции/Интерфейсы
Эффективность массового производства	Средняя (Оптимизируется за счет распараллеливания)	Высокая (На основе приспособлений)	Средний (За тестовый случай)

Получить предложение по печатным платам ## Обеспечение надежности в экстремальных условиях: Заливка компаундом и испытания на высоковольтную изоляцию

Автомобильная электроника должна оставаться стабильной в суровых условиях вибрации, влажности и температурных циклов. Процесс заливки/герметизации, который включает полное покрытие печатной платы (PCBA) такими материалами, как эпоксидная смола, обеспечивает максимальную физическую и экологическую защиту. Однако это также означает, что окно для тестирования закрыто. Поэтому окончательная электрическая проверка перед заливкой компаундом имеет решающее значение. Тестирование летающими щупами не только обнаруживает распространенные обрывы/короткие замыкания, но и выполняет испытания на высоковольтную изоляцию (Hipot Test), обеспечивая достаточный изоляционный зазор между высоковольтными сетями и низковольтными цепями управления, а также между заземлением шасси, чтобы предотвратить пробой дуги под высоким напряжением. Эта точная проверка границ безопасности является фундаментальной гарантией безопасной работы силовых систем электромобилей.

Преимущества сборки и тестирования HILPCB

Мы не только обеспечиваем высококачественное производство печатных плат, но и интегрируем передовые концепции тестирования в наши комплексные услуги по SMT-монтажу. От всесторонней **SPI/AOI/рентгеновской инспекции** до гибкого и точного тестирования летающим зондом, за которым следуют функциональное тестирование (FCT) и испытания на старение, мы строим полную систему обеспечения качества для вашей автомобильной электроники, гарантируя, что каждая поставка превосходит ожидания.

Критерии измерения и оценки: От "тестируемого" к "оцениваемому"

Пункт	Типичная цель/порог	Метод	Примечания
Сопротивление сильноточного тракта	Уровень мОм (пример: точность ±1 мОм)	Четырехпроводное измерение Кельвина (оснастка/зонд FPT)	Связано с тепловым подъемом шины/толстой меди/точки обжима
Процент пустот BGA	≤10% (Пример, зависит от корпуса/спецификации)	Отношение площади пустот, рассчитанное рентгеном	Чувствительно к электротермической надежности
Утечка выдерживаемого напряжения	Уровень мкА (связано с напряжением/путем утечки/воздушным зазором)	Hipot (например, DC 1-3 кВ, Пример)	Установлено на основе стандартов IEC/корпоративных стандартов
Частота выборки	100% для первого образца, постепенно ослабляется от пилотного до массового производства	SPC + Оценка рисков	Связано со зрелостью DFM/DFT

Примечание: Индикаторы являются примерами общепринятой практики. Окончательные критерии должны соответствовать применимым автомобильным/клиентским спецификациям (например, ISO 26262, IPC-9252, IPC-A-610 Класс 3, IATF 16949) и проектным ограничениям.

Типовой процесс: От DFM до валидации перед заливкой

Обзор DFM/DFT/DFA (включая доступность летающего зонда/точки измерения по четырехпроводной схеме)
SMT/THT + SPI/AOI/Рентген (скрининг видимых и скрытых дефектов)
FPT (Непрерывность/Компоненты/Критические функции + Четырехпроводной метод измерения высокого тока)
Скрининг Hipot/Частичного разряда (зависит от уровня высокого напряжения/правил безопасности)
Предварительная проверка критических электрических точек и отбор проб перед заливкой
FCT + Старение + Повторное тестирование образцов (ICT внедряется в массовое производство для повышения эффективности)

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Слишком ли медленный летающий зонд?: Быстрое покрытие для прототипов/небольших партий, не требуется разработка оснастки; может сотрудничать с ICT для эффективности в массовом производстве.
Можно ли проводить тестирование без тестовых точек?: Некоторые сети могут быть заменены оснасткой/зондами, но рекомендуется DFT预留.
Взаимосвязь с ICT/FCT?: FPT фокусируется на "структуре/связности + локальной функциональности", ICT высокоэффективен, а FCT проверяет функциональность на системном уровне.
Когда переходить на оснастку?: Переход к тестированию на основе оснастки ICT/FCT, когда версия стабильна и объем производства увеличивается, на основе оценки времени цикла/стоимости. Таким образом, в высокостандартной области автомобильных ADAS и силовых печатных плат для электромобилей тест летающего зонда вышел за рамки традиционных инструментов тестирования, став критически важным мостом, соединяющим проектирование, производство и конечную надежность. Он тесно сотрудничает с такими процессами, как анализ DFM/DFT/DFA, инспекция SPI/AOI/рентгеновская инспекция и инспекция первого образца (FAI), совместно формируя надежную систему обеспечения качества. Внедряя передовые методы верификации, такие как тест летающего зонда, на каждом ключевом этапе производства, мы можем уверенно поставлять высокопроизводительные электронные продукты, способные выдерживать экстремальные автомобильные условия и обеспечивать безопасность вождения.