Gracias a los continuos avances en tecnología electrónica, en particular la aparición de componentes miniaturizados y altamente integrados, la separación entre conductores en microcircuitos integrados como los encapsulados BGA se ha reducido a 0,5 mm. Estas innovaciones tecnológicas han complejizado cada vez más el diseño y las pruebas de circuitos para productos electrónicos. Este artículo presenta varios procedimientos de diseño y estrategias prácticas para mejorar la capacidad de prueba de las placas de circuito impreso (PCB), lo que le ayudará a reducir los costes de las pruebas de producción y a mejorar la calidad del producto.
1. ¿Qué es el Diseño para la Comprobabilidad (DFT)?
La capacidad de prueba se refiere a la habilidad para verificar la funcionalidad y el rendimiento de los componentes mediante métodos de prueba sencillos, asegurando que funcionen según lo previsto. En el diseño de circuitos impresos, mejorar la capacidad de prueba significa:
Simplificar el proceso de pruebas: Garantizar que los métodos de prueba sean sencillos para que los ingenieros puedan verificar rápidamente los componentes del circuito.
Aceleración del desarrollo de programas de prueba: Permite la creación rápida de programas de prueba para ahorrar tiempo y costes.
Diagnóstico integral de fallas: Identificación y diagnóstico rápidos de defectos en el circuito.
Acceso conveniente a los puntos de prueba: Diseño de puntos de prueba fácilmente accesibles para pruebas posteriores.
Para lograr una capacidad de prueba óptima, deben considerarse los requisitos de diseño tanto mecánicos como eléctricos durante la fase de diseño. Si bien la implementación de la capacidad de prueba puede generar algunos costos, aumenta significativamente la eficiencia de la producción, reduce los gastos de prueba y reparación, y es fundamental para una fabricación exitosa.
2. ¿Por qué adoptar un diseño de circuitos impresos que facilite las pruebas?
Históricamente, si un producto no superaba las pruebas, los problemas se solían posponer para etapas posteriores. La filosofía de diseño moderna hace hincapié en la detección y resolución tempranas —en particular de los defectos identificables durante las pruebas de producción— para evitar que pasen desapercibidos en las pruebas funcionales o de sistema.
Los productos modernos son muy complejos y ciertos defectos de fabricación pueden pasar desapercibidos incluso durante las pruebas funcionales. Por ejemplo, los componentes que requieren preprogramación —como la memoria flash o los dispositivos programables en sistema (ISP)— deben tener sus requisitos de programación definidos durante la fase de diseño. Un diseño que facilite las pruebas ayuda a identificar y resolver estos problemas de forma temprana, evitando así gastos adicionales de producción y reparación.
Si bien un diseño que facilita las pruebas puede implicar algunos costos iniciales, permite la detección temprana de fallas, lo que a la larga supone un ahorro considerable. En la práctica, los costos de las pruebas aumentan exponencialmente con cada nivel de prueba adicional, pudiendo multiplicarse por diez en cada nivel. Por lo tanto, un diseño que facilita las pruebas reduce significativamente los gastos totales de las mismas.
3. ¿Cómo influyen los materiales de documentación en la capacidad de prueba de los circuitos?
La capacidad de prueba del diseño de circuitos depende en gran medida de una documentación de desarrollo exhaustiva y de las especificaciones funcionales de los componentes. Los ingenieros de pruebas requieren un conocimiento detallado de las especificaciones y funciones de los componentes para desarrollar procedimientos de prueba eficaces. La estrecha colaboración entre las fases de diseño y prueba es fundamental para garantizar la integridad de la documentación de las pruebas.
La documentación necesaria para las pruebas incluye:
Lista de materiales (BOM): Enumera todos los componentes y ensamblajes.
Esquemas de diseño de circuitos (por ejemplo, datos CAD): Proporcionan información detallada sobre la disposición de los componentes y las conexiones.
Documentación funcional de los componentes (por ejemplo, hojas de datos): Ayudar a los ingenieros de pruebas a comprender la funcionalidad y el funcionamiento de cada componente.
Para componentes programables (p. ej., FPGA, PLD, memoria flash), la preprogramación dentro del sistema de prueba es un paso fundamental para mejorar la capacidad de prueba. Garantizar la integridad de los datos de programación evita fallos en las pruebas causados por conflictos de datos.
4. ¿Cómo reduce los costes el diseño de PCB que facilita las pruebas?
Si bien invertir más recursos en un diseño que facilite las pruebas durante la fase de diseño del circuito puede aumentar los costos iniciales, reduce la complejidad de las pruebas durante la producción y disminuye los gastos generales de pruebas y reparaciones. Un diseño que facilite las pruebas permite líneas de producción más eficientes y ayuda a las empresas a minimizar los costos de reparación derivados de la detección tardía de defectos.
Al seguir las directrices de diseño para la comprobabilidad, los ingenieros pueden identificar posibles problemas con antelación y abordarlos rápidamente mediante procedimientos de prueba precisos. Este enfoque no solo mejora la calidad del producto a largo plazo, sino que también aumenta significativamente la eficiencia de la producción.
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