प्रोब और पिन्स: आधुनिक हार्डवेयर में एक परीक्षण दुविधा

किसी भी कंपनी के लिए जो एक भौतिक उत्पाद को जीवन में लाती है, डिज़ाइन से लेकर शिप किए गए उपकरण तक की यात्रा महत्वपूर्ण निर्णयों से भरी होती है। कुछ निर्णय अधिक महत्वपूर्ण या अधिक गलत समझे जाते हैं, जैसे कि प्रिंटेड सर्किट बोर्ड की अखंडता की पुष्टि कैसे करें। यह निर्णय, अक्सर Flying Probe Testing (FPT) और In-Circuit Testing (ICT) के बीच एक प्रतियोगिता के रूप में संक्षेपित होता है, केवल एक तकनीकी टिप्पणी से कहीं अधिक है। यह एक रणनीतिक विकल्प है जो सीधे एक कंपनी के नकदी प्रवाह, इसकी उत्पादन गति, और इसकी नवाचार करने की क्षमता को आकार देता है।

जब दोनों तरीके मौजूद हैं ताकि उन निर्माण दोषों का पता लगाया जा सके जो एक बोर्ड को बेकार कर सकते हैं, वे उत्पादन के दो मूलभूत विचारधाराओं का प्रतिनिधित्व करते हैं। एक गतिशील जांच का कार्य है, दूसरा मास प्रोडक्शन का बयान। जल्दी ICT का चयन करना एक युवा कंपनी को एक निश्चित डिज़ाइन से जोड़ना है, जिसमें भारी पूंजी खर्च होता है। FPT पर बहुत लंबे समय तक निर्भर रहना एक उत्पादन बाधा पैदा कर सकता है जो विकास को रोक सकता है, जैसे ही यह शुरू होता है। सवाल यह नहीं है कि कौन सा परीक्षण श्रेष्ठ है, बल्कि कौन सा विशिष्ट उत्पाद के जीवन चक्र के एक विशिष्ट क्षण में वास्तविकता के साथ मेल खाता है।

एक परीक्षण की भौतिकता

इन दोनों दृष्टिकोणों के बीच गहरे अंतर को समझने के लिए, पहले यह समझना जरूरी है कि वे भौतिक रूप से सर्किट बोर्ड के साथ कैसे इंटरैक्ट करते हैं। अंतर पहुंच का है, अनुक्रमिक बनाम समानांतर, और इस एक ही भिन्नता से, लागत, गति, और लचीलापन के सभी अन्य परिणाम निकलते हैं।

Flying Probe Testing एक रोबोटिक सटीकता का कार्य है। यह एक स्वचालित मल्टीमीटर की तरह काम करता है, इसके दो से छह प्रोब्स बोर्ड की सतह पर अविश्वसनीय गति से चलते हैं। बोर्ड के अपने डिज़ाइन फ़ाइलों से प्राप्त सॉफ्टवेयर द्वारा निर्देशित, प्रोब्स घटक लीड, वायस, और टेस्ट पैड पर सावधानीपूर्वक क्रम में उतरते हैं। कई बिंदुओं को छूकर, मशीन शॉर्ट्स, ओपन, और घटक मानों को मापती है जो निर्माण त्रुटि का संकेत देते हैं। पूरी प्रक्रिया अस्थायी है, सॉफ्टवेयर में एक संवाद है जिसे कोई कस्टम हार्डवेयर की आवश्यकता नहीं है।

In-Circuit Testing, इसके विपरीत, भौतिक प्रतिबद्धता का कार्य है। यह एक कस्टम-इंजीनियर किए गए फिक्स्चर, एक “बेड ऑफ नेल्स” पर निर्भर करता है, जो एक क्लैमशेल डिवाइस है जिसमें स्प्रिंग-लोडेड पोगो पिन का घना समूह होता है। ये पिन एक अनूठी आकाशगंगा में व्यवस्थित होते हैं, बोर्ड के नीचे हर टेस्ट पॉइंट का मिरर इमेज। जब एक बोर्ड फिक्स्चर में दबाया जाता है, तो सैंकड़ों या हजारों कनेक्शन एक साथ बनाए जाते हैं। यह समानांतर संपर्क प्रणाली को हर नेट का परीक्षण करने की अनुमति देता है, एक ही समय में। हालांकि, फिक्स्चर स्वयं एक अपरिवर्तनीय हार्डवेयर का टुकड़ा है, जो एक विशिष्ट बोर्ड संशोधन का भौतिक स्नैपशॉट है। यदि बोर्ड के लेआउट में कोई परिवर्तन टेस्ट पॉइंट को स्थानांतरित करता है, तो यह महंगा उपकरण अप्रचलित हो जाता है। यह ICT को उत्पाद विकास की पुनरावृत्ति प्रक्रिया के लिए अस्वीकार्य बनाता है, जहां डिज़ाइन का विकास न केवल अपेक्षित है बल्कि जीवित रहने के लिए आवश्यक है। एक उत्पाद जो अभी भी परिवर्तनशील है, FPT की सॉफ्टवेयर-परिभाषित चुस्ती ही एकमात्र संभव मार्ग है।

प्रतिबद्धता की अर्थशास्त्र

FPT और ICT के वित्तीय मॉडल उनके भौतिक स्वभाव का प्रत्यक्ष प्रतिबिंब हैं। विकल्प एक पारंपरिक व्यापार है, जिसमें कम प्रति यूनिट लागत के लिए महत्वपूर्ण प्रारंभिक निवेश होता है और उच्च प्रति यूनिट लागत के लिए शून्य प्रारंभिक निवेश होता है। एक स्टार्टअप के लिए, यह एक लेखांकन अभ्यास नहीं है; यह पूंजी आवंटन रणनीति का बयान है।

FPT को गैर-आवर्ती इंजीनियरिंग (NRE) लागत की अनुपस्थिति से परिभाषित किया जाता है। चूंकि परीक्षण सॉफ्टवेयर से जन्म लेता है, इसलिए परीक्षण लगभग तभी शुरू हो सकता है जब पहली बोर्ड असेंबली लाइन से बाहर आते हैं, बिना कस्टम टूलिंग के पूंजी खर्च के। यह तत्परता प्रोटोटाइप और प्रारंभिक उत्पादन रन के लिए अनमोल है। इस लचीलापन की कीमत समय में चुकानी पड़ती है। परीक्षण की अनुक्रमिक प्रकृति का अर्थ है कि प्रत्येक बोर्ड को संसाधित करने में अधिक समय लगता है, जिससे प्रत्येक परीक्षण के लिए उच्च लागत होती है।

ICT विपरीत आर्थिक सिद्धांत पर काम करता है। इसकी महत्वपूर्ण NRE, जो कुछ हजार से लेकर दसियों हजार डॉलर तक हो सकती है, एक सटीक उपकरण बनाने की लागत का प्रतिनिधित्व करती है। यह निवेश मनमाना नहीं है। यह फिक्स्चर डिज़ाइन करने के जटिल इंजीनियरिंग, G10 प्लेट की सटीक ड्रिलिंग, और सैकड़ों या हजारों व्यक्तिगत पोगो पिन को इंटरफ़ेस से जोड़ने और वायरिंग करने के painstaking manual labor के लिए भुगतान करता है। यह उच्च प्रारंभिक लागत फिर उत्पादन रन पर अमोर्टाइज हो जाती है। एक बार यह निवेश हो जाने के बाद, परीक्षण स्वयं अत्यंत तेज़ होता है, अक्सर एक मिनट से कम समय लेता है, जिससे प्रति यूनिट लागत मामूली पैसे में आ जाती है। यह मॉडल बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए क्रूरता से कुशल है, लेकिन इसकी प्रारंभिक बाधा एक ऐसी कंपनी के लिए बाधक हो सकती है जिसे पूंजी बचाने की आवश्यकता है।

उत्पादन का तालमेल

परीक्षण का समय दो अलग-अलग चरणों में unfolds होता है: पहले परीक्षण का समय, और उसके बाद प्रत्येक परीक्षण का समय। FPT तत्परता प्रदान करता है। ICT थ्रूपुट का वादा करता है। एक उत्पादन प्रबंधक को तय करना चाहिए कि इन में से कौन सा अधिक मूल्यवान है।

ICT के लिए “प्रथम परीक्षण का समय” सप्ताहों में मापा जाता है। एक कस्टम फिक्स्चर का डिज़ाइन, निर्माण, और मान्यकरण अपने आप में एक महत्वपूर्ण परियोजना है, जो तब होता है जब बोर्ड बनाए जाते हैं और जब उन्हें पूरी तरह से सत्यापित किया जा सकता है, के बीच एक बड़ा विलंब पैदा करता है। एक नए उत्पाद लॉन्च के लिए, जिसमें कड़े समय सीमा हैं, यह देरी असहनीय हो सकती है। इसके विपरीत, एक Flying Probe प्रोग्राम CAD डेटा से कुछ घंटों में तैयार किया जा सकता है। यह परीक्षण को उसी दिन शुरू करने की अनुमति देता है जब बोर्ड लाइन से बाहर आते हैं, जिससे इंजीनियरिंग और उत्पादन टीमों को त्वरित प्रतिक्रिया मिलती है।

एक बार संचालन में आने के बाद, हालांकि, भूमिकाएँ नाटकीय रूप से उलट जाती हैं। एक ICT सिस्टम की क्षमता एक बोर्ड का परीक्षण एक मिनट से भी कम समय में करने की इसे दक्षता का पावरहाउस बनाती है। यह उच्च गति असेंबली लाइनों के साथ तालमेल बनाए रखता है, यह सुनिश्चित करता है कि परीक्षण कभी भी बाधा न बने। यही वह जगह है जहां FPT अपनी सीमाएँ दिखाने लगती है। जैसे-जैसे उत्पादन मात्रा हजारों में बढ़ती है, एक उड़ान प्रोबर का मिनट प्रति बोर्ड परीक्षण समय एक महत्वपूर्ण जाम पैदा कर सकता है, शिपमेंट को धीमा कर सकता है और ग्राहकों को निराश कर सकता है।

आश्वासन की खोज

हालांकि दोनों तरीके प्रभावशाली रूप से प्रभावी हैं, अक्सर 95% से अधिक सामान्य विनिर्माण दोषों को पकड़ते हैं, वे दोषों को थोड़े अलग तरीकों से देखते हैं। वे दोनों ट्रेस के बीच शॉर्ट्स, ओपन सर्किट, और गलत या गायब घटकों की खोज कर रहे हैं, और अधिकांश डिजिटल बोर्डों के लिए, इन महत्वपूर्ण दोषों के लिए कवरेज में अंतर नगण्य है।

फिर भी, सूक्ष्मताएँ मौजूद हैं। क्योंकि एक ICT फिक्स्चर को इस तरह डिज़ाइन किया जा सकता है कि यह घटकों को आसपास की सर्किटरी से विद्युत रूप से अलग कर सके, यह आमतौर पर एनालॉग मानों के सटीक माप में एक बढ़त रखता है। यह अधिक विश्वसनीय रूप से पुष्टि कर सकता है कि एक रेसिस्टर या कैपेसिटर अपनी निर्दिष्ट सहिष्णुता के भीतर है। एक उड़ान प्रोबर, जबकि ये ही माप करने में सक्षम है, कभी-कभी घने, जटिल बोर्ड पर समान स्तर की सटीकता प्राप्त करने में संघर्ष कर सकता है। इसके विपरीत, FPT का नेट-द्वारा-नेट परीक्षण विधि इसे भौतिक ओपन सर्किट का पता लगाने में अत्यंत कुशल बनाती है, क्योंकि यह एक बिंदु से दूसरे तक विद्युत निरंतरता का प्रत्यक्ष सत्यापन है।

एक रणनीतिक विकल्प के लिए एक ढांचा

फैसला, फिर, एक सरल तकनीकी तुलना से परे है। यह लागत, मात्रा, और जोखिम की रणनीतिक गणना बन जाती है। तर्क को उस ब्रेक-ईवन बिंदु को खोजकर मापा जा सकता है, वह उत्पादन मात्रा जहां FPT की उच्च प्रति-इकाई लागत ICT की कुल लागत के बराबर होती है, जिसमें इसकी बड़ी प्रारंभिक फिक्स्चर निवेश शामिल है। यह मोड़ बिंदु, जो अक्सर 500 से 2000 इकाइयों के बीच होता है, वह जगह है जहां वित्तीय तर्क बदलने लगता है।

हालांकि, यह गणना कोई कठोर नियम नहीं है। किसी क्लास III चिकित्सा उपकरण या महत्वपूर्ण एयरोस्पेस घटक के लिए, एकल क्षेत्र विफलता की लागत इतनी विशाल है कि ICT फिक्स्चर का NRE केवल गुणवत्ता सुनिश्चित करने का एक अनिवार्य हिस्सा है, चाहे मात्रा कुछ भी हो।

अधिकांश बढ़ती कंपनियों के लिए, सबसे उन्नत रणनीति ऐसी है जो दोनों तरीकों को क्रम में अपनाती है। यह पहली संशोधन से ही बोर्ड को ICT के लिए डिज़ाइन करने से शुरू होती है, जिसमें परीक्षण पैड का पूरा सेट शामिल है, भले ही वे प्रारंभ में निष्क्रिय ही क्यों न हों। यह पूर्वदृष्टि का कार्य, डिज़ाइन फॉर टेस्ट (DfT) का एक मुख्य सिद्धांत, डिज़ाइन चरण में कम लागत वाला है लेकिन बाद में भारी लाभ देता है। फिर उत्पादन FPT के साथ शुरू किया जा सकता है, इसकी शून्य-NRE लाभ का लाभ उठाते हुए डिज़ाइन को मान्य करने और बाजार का परीक्षण करने के लिए बिना बड़े पूंजी जोखिम के। जब बाजार की मांग साबित हो जाती है और उत्पादन उस स्तर तक पहुंच जाता है जहां FPT बाधा बन जाता है, तो कंपनी आत्मविश्वास से ICT फिक्स्चर में निवेश कर सकती है, यह जानते हुए कि बोर्ड पहले से ही उच्च गति परीक्षण के लिए सहज संक्रमण के लिए तैयार है।

अंततः, सबसे बड़ा जोखिम