Stratégie de testabilité en production des cartes électroniques à forte densité d'intégration et à signaux rapides

Autor: El Belghiti Alaoui, Nabil
Přispěvatelé: Équipe Énergie et Systèmes Embarqués (LAAS-ESE), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse 1 Capitole (UT1)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse, Patrick Tounsi, Alexandre Boyer (co-directeur)
Jazyk: francouzština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse, 2020. Français
Popis: National audience; In production test strategies are currently based on optical inspection (AOI), X-ray inspection (AXI), electrical (ICT) and functional (FT) tests.Due to the multiplication and miniaturization of electrical components, the coexistence of several technologies (digital, analog, radio frequency, power, etc.) on the same Printed Circuit Board (PCB), these test techniques listed above are no longer sufficient to fully meet production test coverage requirements, because they are relatively inefficient and costly in development and test cycle time.The objective of this CIFRE thesis carried out between ACTIA Automotive and LAAS-CNRS is to define an innovative production test strategy adapted to high-density and high-speed products. In order to do so, we have considered almost all existing PCB testing techniques, addressed improvements to existing testmethodologies and proposed test approaches that can be used upstream of high-density, high-speed Printed Circuit Board Assemblies (PCBA) production process.First, we introduced a new contactless technique for testing PCBA when physical test access is very limited. The technique consists of using near magnetic field probes, which detect the magnetic field distribution arising from certain components mounted on the PCB to test their presence on the board and their value afterwards.Second, a test approach using infrared thermal signatures is presented. This technique can detect component assembly defects such as its presence, value and in some cases its health state, which allows to conclude on the defect state of the PCBA.To assess the relevance of these two techniques, several defect scenarios were considered and analyzed with outlier detection algorithms. In several cases, manufacturing defects are discriminated with large margins, while considering the variability of component specification.Finally, a technique for regaining test accessibility on high frequency signal transmission tracks is presented. The technique consists in using small micro openings in the solder mask directly above the tracks transmitting digital signals. The exposed conductors are contacted with a deformable, conductive and anisotropic tip probe. The feasibility of this technique was tested on a prototype that we had developed in collaboration with ACTIA Engineering Services, a subsidiary of ACTIA Group.; Les étapes de test en production des cartes électroniques sont basées à ce jour sur des contrôles optiques(AOI), inspection des joints de soudures par Rayons-X (AXI), électriques (ICT) et tests fonctionnels.Face à la multiplication et à la miniaturisation des composants, la cohabitation de plusieurs technologies(numérique, analogique, radiofréquence, puissance…) sur le même PCB « Printed Circuit Board », les moyens de test listés précédemment ne sont plus suffisants pour répondre complètement aux exigences de couverture de tests en production, car peu performants et coûteux en temps de développement et de cycle de test.L'objectif de cette thèse CIFRE avec ACTIA Automotive en collaboration avec le laboratoire LAAS-CNRS est de définir une stratégie de test en production innovante et adaptée aux produits à forte densité et à signaux rapides. Pour ce faire, nous avons abordé dans cette thèse, des améliorations à apporter aux méthodologies de test existantes et proposé également des approches de test utilisables en amont de la production des PCBA « Printed Circuit Board Assemblies » à haute densité et à signaux rapides.Premièrement, nous avons introduit une nouvelle technique sans contact pour tester des PCBA lorsque l’accès physique de test est très limité. La technique consiste à utiliser des sondes de champ magnétique proche, qui détectent la distribution de champ magnétique émanant de certains composants montés sur le PCB dans le but de tester leur présence sur la carte et leur valeur par la suite.Deuxièmement, une approche de test utilisant des signatures thermiques infrarouges est présentée. Cette technique peut détecter les défauts d’assemblage du composant tel que sa présence, sa valeur et dans certain cas son état de santé, ce qui permet de conclure sur l’état de défaut du PCBA.Afin d’évaluer la pertinence de ces deux techniques, plusieurs scénarios de défaut ont été considérés et analysés avec des algorithmes de détection de valeurs aberrantes. Dans tous les cas étudiés, les défauts de fabrication sont discriminés avec des marges importantes, tout en tenant compte de la variabilité des spécifications des composants.Finalement, une technique pour regagner de l’accessibilité de test sur des pistes de transmission de signal de haute fréquence est présentée. La technique consiste à utiliser des micros ouvertures dans le masque de soudure directement au-dessus des pistes portant des signaux digitaux. Les conducteurs exposés sont mis en contact avec une sonde à bout déformable, conducteur et anisotrope. La faisabilité industrielle de cette technique a été testée sur un prototype que nous avions développé en collaboration avec ACTIA Engineering Services, filiale du Groupe ACTIA.
Databáze: OpenAIRE
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