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Le test des cartes aujourd’hui demande les outils les plus sophistiqués en termes de vitesse, couverture et facilité d’utilisation, pour répondre aux besoins de compétitivité en production et en réparation. Pour offrir un bon taux de couverture et garantir une résolution de diagnostique optimale, il devient de plus en plus nécessaire de combiner les différentes techniques de test et de mesure, en sachant qu’une seule méthode de test est insuffisante pour couvrir et identifier les différentes catégories de fautes.

Du testeur à sondes mobiles d’hier, à la plateforme de test à sondes mobiles d’aujourd’hui

La notion de testeur à sondes mobiles est aujourd’hui synonyme de testeur MDA (Manufacturing Defect Analyzer) opérant avec en général 3 ou 4 sondes mobiles, et capable de fournir rapidement un programme de test pour la détection d’un certain nombre de pannes simples de production. A part l’utilisation des sondes mobiles, rien n’est plus loin de ce concept que la plateforme proposée par Seica, une solution qui combine les techniques de test les plus variées et avancées, sur une ergonomie à sondes mobiles. La technologie à sondes mobiles, qui ne demande aucune interface dédiéd pour la carte à tester, facilite la mise en place de plusieurs techniques de test, in situ, structurelles sans vecteurs, fonctionnelles, optiques, etc., tout en maintenant la simplicité de génération rapide et efficace à partir des données CAO. Malheureusement, les avantages d’un système à sondes mobiles sont liés à la possibilité de placer les sondes sur chaque équipotentielle de la carte à tester : quand cette exigence ne peut pas être satisfaite, le taux de couverture et la résolution du diagnostique chutent rapidement. Pour surmonter cet obstacle, l’intégration d’une technique externe, le test Boundary Scan (ou JTAG pour Joint Test Action Group à l’origine de la norme IEEE 1149.1) est nécessaire.

Comment intégrer avec succès le Boundary Scan sur une plateforme à sondes mobiles

Le succès de l’intégration d’une nouvelle technique sur une plateforme à sondes mobiles dépend du maintien de certaines caractéristiques, pour permettre un réel avantage pour l’utilisateur, sans surcharger les temps et

les coûts de développement :

 Génération rapide du programme de test,

 Simplicité d’utilisation,

 Taux de couverture élevé et bon rapport coût/prestation,

 Productivité,

 Consistance et synthèse des rapports de fautes provenant de différentes techniques de test.

Longtemps, la technique Boundary Scan, qui date de l’époque des premiers MDA à sondes mobiles à la fin des années 80, est restée étrangère à ces derniers. Les mesures sur les testeurs à sondes mobiles étant strictement avec une carte hors tension, la couverture était orientée vers les fautes sur les composants passifs, voire plus tard à la détection des défauts de soudure sur les broches des composants CMS intégrés, grâce aux techniques structurelles. En parallèle, la technique Boundary Scan était loin de s’imposer, due notamment au surcoût du silicium imposé par un brochage spécifique sur les composants. Mais les systèmes à sondes mobiles ont depuis fait des évolutions considérables, et le coût additionnel du silicium pour le Boundary Scan est devenu négligeable sur des composants qui abritent des millions de portes. Dans les dernières années, plusieurs tentatives d’équiper les testeurs à sondes mobiles avec la technique de test Boundary Scan ont eu lieu, mais sans beaucoup de succès. Les raisons du mécontentement de la part des utilisateurs sont de plusieurs natures :

 Opération de programmation dans deux environnements différents,

 Redondance des tests plutôt que optimisation des techniques,

 Deux rapports de test et de diagnostic pour la même carte,

 Coût d’exploitation élevé,

 Un système, deux fournisseurs.

FlyScan : un système parfaitement intégré

Toujours attentif aux besoins réels de l’industrie pour le test et la réparation des cartes électroniques, Seica a développé, en partenariat avec la société Temento Systems, la solution FlyScan, une approche nouvelle pour une utilisation efficace du Boundary Scan avec les autres outils de son système à sondes mobiles. La vraie innovation de FlyScan, aujourd’hui disponible sur toute la ligne des plateformes à sondes mobiles Pilot et Aerial, consiste dans l’intégration au niveau du coeur du système, ce qui assure les prestations suivantes :

 Génération automatique du programme de test dans un seul environnement logiciel (Seica VIVA),

 Extension de la technique Boundary Scan aux équipotentielles non-JTAG, grâce à la fonction « extended test  » qui transforme ces nets en « JTAG testable nets »,

 Elimination automatique des tests redondants,

 Diagnostic expert, avec génération en temps réel de tests additionnels pour affiner la localisation de la panne (de plus en plus important, à cause du coût de remplacement des composants complexes comme les BGA),

 Synthèse d’un seul rapport de test et de diagnostic dans l’environnement VIVA,

 Un unique environnement de réparation avec la Seica Repair Station,

 Excellent rapport coût/prestation. Résultat d’investissements importants en recherche et développement, l’idée de base de FlyScan est très simple  : exploiter les bénéfices de la technique Boundary Scan avec les avantages complémentaires des sondes mobiles, pour fournir un programme de test unique qui utilise les deux techniques non pas comme des entités séparées, mais comme un seul outil.

Voyons donc plus en détail les avantages de cette solution :

1. Pour la création du programme de test, l’importation et la transformation des données CAO sont faits en une seule fois, pour servir toutes les techniques MDA, ICT, AOI, Fonctionnels, JTAG. Avantage : temps de préparation réduits.

2.Les tests open/shorts sont bien plus rapides avec la technique Boundary Scan. Avantage : temps de test réduits.

3.Les équipotentielles non accessibles aux sondes (par exemple une équipotentielle entre deux BGA, sans la présence d’un via ou d’un point de test) sont maintenant accessibles par les portes JTAG. Avantage : taux de couverture élevé.

4.Les équipotentielles non-JTAG deviennent disponibles pour la détection JTAG grâce aux sondes mobiles que la génération ATPG des algorithmes Temento peut maintenant utiliser. Avantage : temps de programmation réduit et taux de couverture élevé.

5.La localisation des pannes pendant les tests JTAG est affinée grâce à la disponibilité des sondes. Par exemple, une ouverture entre deux broches de deux gros pavés ne laisse plus d’incertitude : le logiciel appelle en temps réel une sonde pour déterminer de quel côté se trouve la panne et indiquer au réparateur quel composant changer. Avantage : réduction du coût de réparation.

Ces exemples sont les plus indicatifs des avantages de FlyScan ; bien d’autres situations de test nous indiquent des avantages considérables que cette intégration des deux techniques permet, dans des environnements de production ou dans des ateliers de réparation pour des cartes de technologie complexe. Une analyse même rapide, comme dans le contexte de cet article, permet de voir la profonde différence entre FlyScan et certaines « encapsulations » d’outils JTAG dans un testeur générique à sondes mobiles. FlyScan se base sur un dialogue étroit et profond entre deux logiciels, avec une interaction constante et efficace pendant la génération du programme de test, pendant l’exécution, pendant le diagnostic des pannes. Tout cela, avec un flux constant d’échanges de données, optimisé pour réduire le temps de programmation et le temps de test, et pour augmenter le taux de couverture et la précision du diagnostic. Les résultats sont concrètement supérieurs à toutes approches comportant deux stations séparées à sondes mobiles et ensuite avec test Boundary Scan, ou avec une seule station à sondes mobiles qui utilise une liaison «  bas niveau » avec un instrument Boundary Scan.

Un dernier exemple réel montre les résultats sur une carte contenant environ 2000 équipotentielles et 5000 composants, avec 11 FPGA de 200 pins en chaine JTAG. La plateforme choisie est la plus petite de la famille Pilot/Aerial (dont le plus grand, le Pilot V8, dispose de 4+4 sondes de chaque coté) : l’Aerial M2, équipé de 2 seules sondes d’un seul côté :

Tableau 1 : Tableau comparatif des différentes techniques sur un cas réel

Il est facile de voir les avantages réels pour l’utilisateur. Le test sur un système à sondes mobiles, suivi par un testeur Boundary Scan demande un temps de test, hors manipulations de plus de 22 minutes, pour un taux de couverture global de 90%. Sur FlyScan, le temps de test est réduit à environ 11 minutes et le taux de couverture est de presque 100%. Et en cas de réparation de pannes, FlyScan offre des avantages énormes pour les fautes incluant les FPGA de la carte. FlyScan est disponible sur toute la gamme Seica Pilot/Aerial, à partir du testeur d’entrée de gamme Aerial M2, jusqu’au superpuissant Pilot V8.

A propos de SEICA FRANCE

Depuis 10 ans, la filiale française de SEICA, dirigée par Stéphane DUPOUX, est un fournisseur global dans les équipements de test automatique et de systèmes de brasage sélectif. Fort d’un partenariat en Europe avec OMRON, leader mondial de l’AOI, SEICA propose un panel d’équipements pour le test à chaque étape d’une ligne de production : inspection optique, test in-situ, sondes mobiles et fonctionnelles. Les solutions innovantes de SEICA sont utilisées à travers le globe pour améliorer la qualité, augmenter la productivité et faire réaliser des économies dans tous les secteurs de la fabrication électronique, incluant l’automobile, la défense et le grand public. Des activités de service comme le test à façon sur sondes mobiles ou le développement de programmes participent à l’accompagnement perpétuel de nos clients.

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