Points de test: Vias versus pads

Je réparais un routeur domestique ultra bon marché il y a quelques jours et j'ai remarqué qu'il avait des vias marqués TP_12V, TP_3V3, TP_GND et similaires. Le problème s'est avéré être des condensateurs électrolytiques qui fuyaient dans le convertisseur buck et les vias ont vraiment aidé à déboguer cela, mais ce n'est pas le point principal de cette question.

Ce que je voulais vraiment demander, c'est en général y a-t-il une raison pour ne pas utiliser les vias comme points de test? Tous les points de test que j'ai déjà vus étaient des tampons en cuivre exposés qui étaient utiles, mais étaient un peu difficiles à utiliser car j'avais besoin de connecter la sonde de portée à une surface plane. Ici, les vias avaient juste le bon diamètre pour maintenir la pointe du multimètre standard ou la sonde de portée en place sans avoir besoin d'outils externes.

Je soupçonne que les vias seraient un peu plus chers que les points de test de cuivre normaux (mais encore une fois, cela a été trouvé sur une unité inférieure à 15 $) et qu'ils seraient moins durables que les simples tampons.

Je soupçonne que le lit de clous utilisé pour les tests de production devrait être un peu plus précis pour que cela fonctionne correctement, mais je ne sais pas quel serait le gros problème.

Alors ai-je raté une raison pour laquelle utiliser des tampons en cuivre au lieu de vias pour les points de test?

En fait, je préfère les vias comme points de test pour les raisons que vous avez mentionnées. Je pense que cela rend l'utilisation d'un multimètre ou d'une sonde de portée beaucoup plus facile. Quelle est, après tout, la principale utilisation des points de test.

Lorsque cela est possible / pratique, j'aime dimensionner mes vias assez grands ou utiliser de petits trous traversants plaqués pour que le fil de calibre 30 puisse être facilement soudé. Ensuite, je peux clipser une sonde de portée sur le fil et avoir les mains complètement libres pour faire fonctionner un ordinateur ou tout autre équipement d'essai.

La raison de ne pas utiliser de vias et surtout de ne pas clouer les fils est l'inductance et la capacité supplémentaires que de telles caractéristiques ajouteraient à la trace et donc déformeraient votre signal. Ceci est d'une grande importance lorsque vous essayez de mesurer des signaux à haute vitesse. Voici un bon article sur le calcul par inductance .

$\mu = 4\pi\cdot10^{-7} H/m$
$x$
$s$
$h$
$r$

Gardez à l'esprit que cette formule fait certaines hypothèses que l'auteur note et n'est donc qu'une approximation:

Cette formule pour L _? est une approximation grossière qui passe sous silence la position du chemin de retour, une simplification que je regrette beaucoup de ne pas avoir clarifiée dans le livre. Il fait l'hypothèse grossière que le chemin de retour est approximativement coaxial et situé à une distance s = 2eh , où e est la base utilisée pour les logarithmes naturels. Lorsque l'inductance compte vraiment, une approximation plus précise est nécessaire.

Cependant, l'article Test Pads on High-Speed ​​Nets souligne les problèmes que cette forme d'instrumentation peut provoquer.

Si le signal est sur une couche externe, il n'est pas possible de placer un tampon de test de 35 mil directement sur une trace de 5 mil de large sans créer un cauchemar de routage PCB. Les signaux différentiels sont destinés à être étroitement couplés, et le rayon de la plage de test créera des contraintes de routage supplémentaires là où elles sont déjà susceptibles d'être trop contraintes:

Au lieu de cela, ils recommandent d'utiliser des technologies non intrusives lorsque vous essayez de mesurer des signaux à haute vitesse. Ce qui m'amène à croire que, sur les signaux qui peuvent gérer l'inductance et la capacité supplémentaires d'un via, il n'y a aucune raison d'utiliser un test pad étant donné les avantages qu'un via donne à l'utilisation d'un compteur ou d'une sonde.

On dirait que ces points de test étaient des trous traversants, pas nécessairement des vias. Oui, vous pouvez utiliser un tampon traversant comme point de test, surtout s'il n'est pas destiné à des tests automatisés. Pour un technicien, un tampon traversant peut être pratique. Un pad n'ajoute pas vraiment de coût, sauf pour l'utilisation de l'espace, il est facile de tenir une sonde d'oscilloscope dessus, et vous pouvez y souder un fil pour un débogage plus sérieux si nécessaire.

Il existe des pointes de broches pogo destinées aux trous plaqués, mais tous les testeurs que je connais préfèrent les éviter. Il y a plus que ce qui peut mal tourner et ils peuvent s'user plus rapidement qu'une pointe standard à 90 ° frappant un tampon plat ordinaire placé juste à cet effet.

Gardez à l'esprit que les tests automatisés et le débogage manuel ont deux objectifs différents. Le test automatisé est là juste pour vérifier que le produit fonctionne, et parfois pour prendre des mesures et définir des constantes d'étalonnage. À ce stade du processus, vous ne vous souciez pas de la raison pour laquelle une unité est mauvaise seulement. Plus tard, quelqu'un peut venir et essayer de le diagnostiquer pour éventuellement le réparer ou au moins recueillir des statistiques sur ce qui ne va pas. La deuxième activité nécessite probablement plus d'accès à divers points de la carte, c'est là que vous ajoutez les points de test à travers les trous si vous avez de la place.

S'il y a de la place, j'aime mettre de vrais points de test (sur lesquels vous pouvez clipser une sonde d'oscilloscope) sur une carte pour tous les signaux que je pourrais vouloir regarder, ainsi que tous les rails d'alimentation. Vous pouvez les obtenir dans des variétés à trou traversant ou SMT . Les deux sont à peu près au même prix (environ 40 cents en quantités uniques). Ils peuvent facilement être laissés de côté (marqués DNI / DNP) dans la production souhaitée.

Les Vias occupent de l'espace sur au moins deux couches de la carte. Les tampons de test prennent de la place sur un seul.

Lorsqu'un TP est marqué, la DO du tampon de test est plus grande spécifiquement pour un point de test de sondage. Généralement, lorsque le cuivre d'un via est exposé, l'omission du masque de soldat expose le via pour fab. test, lit de clous par exemple comme les gens l'ont déjà mentionné, non destiné à être utilisé pour la réparation / test. Et les via non désignés comme tampons de test sont généralement recouverts de soldermask.

S'il y a suffisamment d'espace pour qu'un via OD soit augmenté pour être considéré comme un TP, c'est typ. le premier choix. Deuxièmement, également mentionné, un tampon uniquement (tampon SMT TP) est ajouté aux filets pour la couverture lorsque les vias ne peuvent pas être augmentés jusqu'à la DO du tampon TP à l'emplacement final. En utilisant des tampons de test (par rapport à un TH via pour un TP), vous devez avoir à percer un ou des trous supplémentaires.

La couverture complète des points de test n'est pas toujours l'objectif / garanti pour les appareils électroniques grand public bon marché / bon marché - lorsqu'ils échouent, ils sont généralement jetés et remplacés ... s'ils sont sous garantie.