FR3161752A1 - Conception de dispositif de test de carte de circuit électronique - Google Patents

Abstract

Conception de dispositif de test de carte de circuit électronique La description concerne un la fabrication d’un pied de test d’une carte de circuit électronique à tester, le pied de test comportant au moins :- Une coque (11, 12) destinée à loger la carte à tester et comportant des trous (121) destinés à être traversés par des aiguilles conductrices (3) à l’une des extrémités desquelles sont destinés à être en contact des points de test de la carte à tester, et- Un boitier de test (14), renfermant un circuit de test (16) comportant des points de contact (162) homologues des points de test de la carte à tester et destinés à être en contact chacun avec l’autre desdites extrémités des aiguilles conductrices. Il est prévu un procédé comportant au moins les étapes :- Obtenir au moins un fichier de données de positions relatives des points de test de la carte à tester, et un fichier de données de géométrie de la carte à tester,- En fonction au moins desdites données et de règles prédéfinies d’interaction au moins entre la carte à tester et ladite coque, élaborer un modèle informatique en trois dimensions de la coque et du boitier, comportant au moins des données de positions desdits trous, et- Générer un signal de commande de fabrication de la coque et du boitier, comportant des données dudit modèle informatique. (FIG. 1)

Description

Conception de dispositif de test de carte de circuit électronique

La présente description concerne la conception de dispositif de test de carte de circuit électronique (ou « PCB » pour « Printed Circuit Board »).

Les points de test PCB sont des contacts métalliques, de petites tailles relativement à la carte et situés sur une ou les deux faces de la carte. Ils permettent aux concepteurs d’accéder électriquement aux composants de la carte pour s’assurer qu’ils fonctionnent correctement. Les tests qui peuvent être effectués sont par exemple :
- des tests de continuité (pour vérifier que les connexions entre les différents composants et pistes du PCB sont correctes et détecter les éventuels courts-circuits, les connexions ouvertes ou autres problèmes),
- des tests de tension (en différentes parties du circuit pour s’assurer qu’elles sont conformes à des spécifications prédéfinies),
- des tests de résistance (pour détecter des résistances défectueuses ou mal soudées), ou encore de capacité (pour détecter des condensateurs défectueux par exemple),
- etc.

Ces points de test peuvent également être utilisés pour la programmation-même de la carte. Dans ce qui suit, on entend par le terme « test » aussi bien des actions de test, du type précité (des composants de la carte) que des actions de programmation ou encore d’étalonnage de la carte.

Les points de test peuvent être matérialisés par des pastilles métallisées, non recouvertes d’une couche de protection et d'isolation électrique (dite « solder mask ») sur la carte à tester. Les points de test sont alors accessibles par une pointe de test externe, appelée « aiguille » ci-après. Généralement, ces points sont prédéfinis en fonction d’un montage d’essai spécifique.

Essentiellement deux types de dispositif de test sont connus aujourd’hui :
- Un dispositif à sondes mobiles, déplaçables de points en points pour tester la carte : un exemple d’un tel dispositif est illustré par exemple dans le document WO2021023744 ;
- Un dispositif à sondes fixes, réalisées généralement sous la forme d’aiguilles métalliques fixées dans des positions prédéfinies selon le montage d’essai spécifique pour mettre en contact les points de test de la carte avec des points respectifs d’un circuit de contrôle de test, appelé ci-après « PCB intermédiaire ». Un exemple d’un tel dispositif, appelé ci-après « pied de test », est illustré dans le document WO2004017081.

Un tel pied de test comporte typiquement :
- dans une partie supérieure, un compartiment pour accueillir la carte à tester, et
- dans une partie inférieure, un boitier de test sous la forme d’un châssis logeant par exemple un PCB intermédiaire.

La carte et le PCB intermédiaire sont ainsi séparés par au moins une paroi traversée par les aiguilles métalliques afin de réaliser leur interconnexion.

Dans l’exemple du document WO2004017081, une plaque 80 comporte des trous 100 à cet effet (visibles sur les figures 4 et 6 du document cité WO2004017081), et ainsi traversés par des aiguilles 102. Une manette activable par un opérateur et qui apparait à gauche de laFIG. 2de ce même document WO2004017081, permet de mettre en pression la carte à tester contre le boitier de test, et plus précisément de mettre en contact les points de test de la carte à tester avec les points de contact homologues du PCB intermédiaire, via les aiguilles conductrices 102. Ces aiguilles sont généralement de forme cylindrique logeant une tige montée contre un ressort.

Il apparait toutefois que ce type de pied de test (comme illustré de façon générale sur laFIG. 2de ce même document) offre peu de modularité et de souplesse pour tester différents types de cartes, ayant éventuellement des dimensions différentes.

De plus, ce pied de test prévoit des zones d'alignement de la carte à tester constituées de trous dans la carte permettant l'insertion de piges d'alignement et de maintien fixées sur le pied de test. L'encombrement engendré par ces zones ne permet pas de tester typiquement des cartes de petites dimensions.

Plus généralement, un pied de test (avec son PCB intermédiaire et ses points de contact prédéfinis) ne peut convenir que pour tester un unique type de carte. Si le type de carte est différent, un autre pied de test doit être réalisé. Actuellement, les pieds de test sont couteux et la conception d’un pied de test peut être longue (quelques mois). S’il est choisi finalement de modifier la carte ou les positions de ses points de test, il est nécessaire alors de concevoir un nouveau dispositif de test adapté à ces modifications.

Résumé

La présente description vient améliorer la situation.

Il est proposé à cet effet un procédé mis en œuvre par des moyens informatiques, pour la fabrication d’un pied de test d’une carte de circuit électronique à tester, le pied de test comportant au moins :
- Une coque destinée à loger la carte à tester et comportant des trous destinés à être traversés par des aiguilles conductrices à l’une des extrémités desquelles sont destinés à être en contact des points de test de la carte à tester, et
- Un boitier de test, renfermant un circuit de test (ou « PCB intermédiaire » ci-après) comportant des points de contact homologues des points de test de la carte à tester et destinés à être en contact chacun avec l’autre desdites extrémités des aiguilles conductrices,
Le procédé comporte au moins les étapes :
- Obtenir au moins un fichier de données de positions relatives des points de test de la carte à tester, et un fichier de données de géométrie de la carte à tester,
- En fonction au moins desdites données et de règles prédéfinies d’interaction au moins entre la carte à tester et ladite coque, élaborer un modèle informatique en trois dimensions de la coque et du boitier, comportant au moins des données de positions desdits trous, et
- Générer un signal de commande de fabrication de la coque et du boitier, comportant des données dudit modèle informatique.

Il est entendu par « carte d’un circuit électronique à tester » la carte avec ses composants. Ainsi, le fichier précité de données de géométrie de la carte à tester permet au moins déterminer un relief de la carte avec ses composants pour élaborer le modèle informatique en trois dimensions de la coque au moins afin d’épouser éventuellement ce relief. Néanmoins, cette terminologie n’est pas limitative et peut viser aussi bien la carte nue sans les composants (ou avec un minimum de composants pour faire de premiers tests), et déjà l’épaisseur seule de la carte peut être considérée pour ajuster les dimensions du logement intérieur de la coque, destiné à accueillir la carte à tester.

Ainsi, la coque précitée peut former un réceptacle pour la carte à tester, et la forme de ce réceptacle peut suivre fidèlement le contour 3D de la carte et de ses composants assemblés. Il est même possible de se servir des composants comme point d’appui de la carte pour éviter un basculement de celle-ci lorsque les aguilles appliquent une pression sur la carte pendant les tests (comme on le verra plus loin par exemple dans les commentaires des figures 6 et 7). A contrario, il est possible d’éviter l’appui sur certains composants qui peuvent être fragiles et donc éventuellement prévoir des butées de protection réalisées par ajout de matière directement à l’intérieur de la coque (comme décrit plus loin en référence aux figures 6 et 7).

Dans une réalisation, le fichier de données de positions relatives des points de test de la carte est extrait d’un fichier standard (par exemple de type « Gerber »), de description de couches de la carte à tester, les données de positions relatives étant extraites d’au moins une couche d’extrémité du fichier standard (« top layer » ou « bottom layer » par exemple d’un fichier Gerber).

Dans une réalisation, le fichier de données de géométrie peut comporter des coordonnées tridimensionnelles d’éléments géométriques de la carte à tester, le modèle informatique étant généré à partir de données de contour desdits éléments géométriques.

Ce fichier peut être par exemple un fichier de type « .step » donnant un tel contour géométrique (ou « outline »).

Les règles prédéfinies d’interaction précitées peuvent comporter au moins une contrainte de stabilité mécanique de la carte dans la coque, l’élaboration du modèle informatique tenant compte alors de ladite contrainte de stabilité pour éviter un basculement de la carte dans la coque pendant une phase de tests.

Dans une telle réalisation, le procédé peut comporter :
- déterminer si une densité locale d’aiguilles destinées à être en contact avec la carte est supérieure à un seuil, et si les aiguilles de ladite densité locale sont distantes d’un axe de basculement possible de la carte dans la coque pendant une phase de tests,
- en cas de densité supérieure au seuil et si les aiguilles de ladite densité locale sont distantes dudit axe de basculement, prévoir un moyen de retenue de la carte dans la coque pour éviter ledit basculement.

Par exemple, le moyen de retenue peut comporter au moins une protubérance prévue sur une face interne de la coque, contre laquelle la carte est destinée à venir en butée lorsque la carte subit une pression des aiguilles de ladite densité locale supérieure au seuil.

Ces protubérances peuvent se matérialiser par des blocs ajoutés à la surface de la coque pour former des zones d’appui de la carte (ou d’un composant de la carte) dans des zones où nécessaire pour éviter un basculement.

Un tel exemple de réalisation est illustré sur les figures 6 et 7 commentées plus loin.

Alternativement, il est possible de choisir des aguilles à raideurs de ressort plus élevés, ou de plus grandes longueurs, dans de telles zones par rapport aux aiguilles prévues dans zone de ladite densité locale. Par exemple, des aiguilles à Newton-mètres différents en raideur peuvent être réparties pour pallier ces risques mécaniques de basculement.

Dans une réalisation, lesdites règles prédéfinies d’interaction peuvent comporter au moins une contrainte d’insertion de la carte à tester dans la coque avec un jeu de déplacement toléré de la carte à tester dans la coque, inférieur à un seuil. Ainsi, le modèle informatique de la coque peut être déterminé avec des dimensions supérieures à un contour de la carte à tester, mais avec un écart entre les dimensions du modèle de coque et le contour de la carte correspondant à ce jeu de déplacement.

La tolérance du jeu est préférentiellement inférieure à quelques dixièmes de millimètres par exemple, correspondant à une contrainte d’alignement des aiguilles de tests avec les points de test de la carte.

En outre, le modèle informatique du boitier de test peut comporter un logement destiné à accueillir une carte de circuit électronique (ou « PCB intermédiaire ») comportant le circuit de test.

Pour conserver l’alignement des aiguilles avec les points de test du PCB intermédiaire, la même tolérance précitée peut être appliquée pour le positionnement du PCB intermédiaire dans le boitier de test.

Dans une réalisation, le procédé peut comporter en outre l’exécution d’un logiciel pour vérifier si ledit modèle informatique respecte les règles prédéfinies précitées, et animer une interface homme machine pour prévenir un utilisateur d’un non-respect de ces règles prédéfinies.

Par exemple, l’interface homme machine peut émettre un signal recommandant un agencement alternatif des points de test de la carte à tester.

Il peut être vérifié en outre si un point de test est proche géométriquement d’un bord ou d’un composant de la carte à tester, de sorte que l’interface homme machine est animée si une distance entre un point de test et un bord ou un composant de la carte est en dessous d’un seuil.

Typiquement, une telle réalisation permet de limiter les contraintes mécaniques en bord de carte, ou encore près d’un composant susceptible d’interagir mécaniquement avec une aiguille de test. La tolérance de positionnement d’une aiguille par rapport à la carte peut, là encore, être prise en compte pour déclencher ou une alerte via ladite interface homme machine.

Néanmoins, ces vérifications sont données ici à titre d’exemple, d’autres réalisations encore étant possibles.

Par exemple, il peut être vérifié en outre si une pluralité de points de test sont mutuellement proches, de sorte que l’interface homme machine est animée si une densité spatiale de points de test de la carte est au dessus d’un seuil.

Une telle réalisation permet le cas échéant de limiter des contraintes mécaniques (avec risque de basculement de la carte par exemple), mais aussi des contraintes thermiques locales avec un échauffement local susceptible de dégrader la carte (et/ou le PCB intermédiaire également).

Dans une forme de réalisation, le modèle informatique peut prévoir un évidement dans le boitier, en vue de former une glissière pour insérer un organe de pression de la coque contre le boitier.

Un tel organe de pression peut être du type appelé « sauterelle » et illustré typiquement sur laFIG. 4.

Alternativement, il peut s’agir de tout autre moyen de maintien en compression, comme une simple bascule, une glissière, ou autre.

Dans une forme de réalisation, le modèle informatique du boitier de test comporte une ouverture, en vue d’accueillir un organe de connexion du circuit de test à une machine de test.

Un tel connecteur est illustré sur la mêmeFIG. 4et y porte la référence 161.

Dans une réalisation, cette ouverture est définie en fonction de dimensions de l’organe de connexion à prévoir, une prévision de l’organe de connexion étant déterminée en fonction d’un fichier descriptif de types de tests à opérer sur la carte à tester (fichier de type « Netlist » par exemple), ce fichier descriptif de types de tests étant en outre obtenu avant l’élaboration du modèle informatique.

Ce fichier Netlist peut être imposé par exemple dans une réalisation où le connecteur doit être harmonisé avec des appareils de mesure en aval du pied de test, auquel cas le fichier Netlist précité est fourni par un concepteur de la carte à tester par exemple. Le fichier Netlist détaille alors l’affectation de chaque point du connecteur (« pinout ») et permet ainsi de concevoir le PCB intermédiaire pour relier chaque point du connecteur à chaque aiguille de test.

Alternativement, le connecteur peut ne pas être imposé, auquel cas une exécution du logiciel précité peut établir le fichier Netlist et proposer un connecteur en décrivant son « pinout » complet.

Une fois le modèle informatique validé relativement aux contraintes précitées, il est possible de générer le signal de commande précité pour la fabrication de la coque et du boitier. Par exemple, ce signal de commande peut être transmis à une imprimante 3D pour une fabrication additive de la coque et du boitier à partir des données dudit modèle informatique.

La présente description vise aussi un boitier de test et une coque d’une carte de circuit électronique à tester, d’un pied de test, obtenus ainsi par la mise en œuvre du procédé ci-avant.

Typiquement, des traces de mise en œuvre du procédé ci-avant sur ces éléments peuvent être, pour la coque, une adaptation des dimensions de l’intérieur de la coque à celles de la carte à tester (relativement à son épaisseur et éventuellement à son relief avec ses composants), et, pour le boitier de test, une adaptation des ergots d’accroche (référence 144 de laFIG. 1) de la coque (11, 12) sur le boitier de test.

Une autre trace possible de mise en œuvre du procédé sur la coque par exemple est la présence de protubérance formant butée pour éviter un basculement de la carte typiquement.

La présente description vise également un programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé ci-avant, lorsqu’elles sont exécutées par un processeur.

Typiquement, ce programme (correspondant au « logiciel » précité) peut être exécuté par un serveur SER, avec la coopération d’une entité informatique client EC, comme illustré sur laFIG. 5commentée en détails plus loin.

D’autres avantages et caractéristiques de la réalisation présentée ci-dessus apparaitront à la lecture de la description détaillée d’exemples de réalisation, ci-après, et à l’examen des dessins annexés, sur lesquels :
- LaFIG. 1est une vue d’ensemble d’un dispositif de test, de type pied de test,
- LaFIG. 2illustre l’exploitation des fichiers GERBER et de volume 3D pour l’élaboration d’un modèle MOD, ici d’une demi-coque inférieure 12B,
- LaFIG. 3illustre un autre exemple de carte à tester et le modèle de demi-coque 12C convenant pour cette carte,
- LaFIG. 4est une vue arrière du pied de test illustrant en particulier l’organe de pression (ou « sauterelle » SAU) à enficher sur le boitier de test, ainsi que l’organe de connexion 161 du circuit de test 16 de laFIG. 1,
- LaFIG. 5illustre une architecture de système informatisé comprenant un serveur SER, pour la mise en œuvre du procédé dans un exemple de réalisation,
- LaFIG. 6illustre un premier mode de réalisation pour l’ajout d’une butée 122 sur la demi-coque inférieure 12, évitant le basculement de la carte à tester PCB sous la pression des aiguilles 13, et
- LaFIG. 7illustre un deuxième mode de réalisation pour l’ajout d’une butée 112 ici sur la demi-coque supérieure 11, permettant aussi d’éviter le basculement de la carte à tester PCB sous la pression des aiguilles 13.

En référence à laFIG. 1, le pied de test comporte, dans l'exemple décrit, une coque rigide constituée de deux demi-coques 11 et 12 pour y renfermer la carte à tester (non représentée surFIG. 1). Le pied de test comporte en outre un boitier de test constitué d'un corps 14 et d'une semelle 15 pour y renfermer la carte de test 16, ou « PCB intermédiaire ». La carte de test 16 comporte un organe de connexion 161 destiné à être relié à une machine de test (non représentée).

La carte de test 16 comporte en outre des points de connexion 162, destinés à être en contact avec les extrémités inférieures des aiguilles de test 13 qui sont illustrées sur laFIG. 1entre la demi-coque 12 et le corps 14 du boitier de test. À cet effet, le corps 14 du boitier comporte des trous traversants 143 pour que les extrémités inférieures des aiguilles 13 puissent venir en contact avec les points 162 de la carte de test 16. De façon homologue, la demi-coque 12 comporte des trous traversants 121 pour que les extrémités supérieures des aiguilles 13 puissent venir en contact avec les points de test de la carte à tester. La carte à tester n'est pas illustrée sur laFIG. 1pour ne pas encombrer cette figure. Néanmoins, on peut comprendre aisément de laFIG. 1que la carte à tester est destinée à être enfermée entre les deux demi-coques 11 et 12, de sorte que l'une des faces (inférieure) de la carte à tester présente des points de tests venant en contact avec les extrémités supérieures des aiguilles 13. Cette disposition est également illustrée sur les figures 6 et 7 (illustrations en coupe) où la carte à tester porte la référence « PCB ».

Comme illustré en outre sur laFIG. 1, les demi-coques 11 et 12 comportent des encoches respectives 114 et 124 venant coïncider par glissement avec des ergots de maintien 144 que comporte le corps 14 du boitier. Une telle réalisation permet d'enfermer la carte à tester entre les deux demi-coques 11 et 12 et à glisser la coque rigide ainsi constituée entre les ergots 144 du boitier inférieur 14. Le jeu en tolérance entre les ergots 144 d’une part, et les encoches 114 et 124 d’autre part, est inférieur à quelques dixièmes de millimètre afin de maintenir mécaniquement la coque et la carte à tester sans mouvement en pratique sur le pied de test.

De son côté, la carte de test 16 est renfermée entre le corps 14 et la semelle 15 du boitier de test par exemple par vissage (via les trous de vis 151 de la semelle notamment).

Le corps 14 du boitier de test comporte en outre une fenêtre 141 pour laisser passer, dans l’exemple représenté, un rayon lumineux issu par exemple d’une fibre optique reliée à une diode laser afin de réaliser des tests en présence d’illumination (par exemple à des longueurs d’onde souhaitées) de la carte à tester. Par exemple, une extrémité de la fibre peut être glissée dans la fenêtre 141 et/ou dans l’un des trous d’aiguille 121 pour déboucher dans la coque, et éclairer par exemple un composant de la carte PCB ayant des propriétés photovoltaïques ou optoélectroniques (comme la carte PCB illustrée sur laFIG. 3commentée plus loin). On comprendra alors que la conception du pied de test et notamment de la coque avec éventuellement un trou d’aiguille 121 possiblement plus large que les autres trous pour laisser passer une fibre, doit respecter les règles prédéfinies précitées, notamment en termes de nature des composants à tester en relation avec les tests à effectuer sur la carte.

Par ailleurs, le corps 14 du boitier de test comporte une glissière 142, visible également sur laFIG. 4, pour accueillir le pied d’un organe de pression (ou « sauterelle ») SAU, comportant une tête de pression PRE destinée à être appuyée contre une dépression 110 formée sur le dessus de la demi-coque supérieure 11. Une telle réalisation permet de maintenir la stabilité mécanique de la carte à tester dans la coque malgré la pression que peuvent exercer les aiguilles 13 sur la carte à tester. Typiquement, comme illustré sur les figures 6 et 7, les aiguilles 13 peuvent comporter des pointes montées sur des ressorts qui sont contraints en pression lorsque la carte à tester PCB est appliquée contre les aiguilles 13 par l’action de l’organe de pression SAU.

On comprend ainsi qu’il doit être recherché à éviter autant que possible un déplacement de la carte à tester dans la coque notamment pendant la phase de test, afin d’assurer le contact des aiguilles avec les points de test correspondants de la carte à tester.

La présente description propose alors une réalisation visant à atteindre ce but.

En référence à laFIG. 2, on a illustré dans la partie supérieure un autre exemple de la carte à tester PCB et en particulier la face de la carte comportant des points de test à connecter aux aiguilles 13. Cette carte PCB doit être insérée notamment dans une demi-coque 12 (portant la référence 12B au bas de laFIG. 2), en limitant autant que possible un jeu de déplacement de la carte PCB dans la demi-coque 12.

À cet effet, en référence à nouveau à laFIG. 2, au moins deux types de données numériques sont obtenus pour réaliser la demi-coque 12 (et éventuellement la demi-coque 11) :
- des données de points à tester GER#TOP (partie de droite de laFIG. 2), issues d'un fichier contenant l'ensemble de la conception de la carte PCB sans ses composants électroniques, typiquement d’un fichier au format GERBER (ou encore au format « ODB »), et
- des données de volume 3D de la carte à tester PCB, desquelles peuvent être déterminées notamment les dimensions et positions des composants assemblés sur la carte (partie de gauche de laFIG. 2), présentes typiquement dans un fichier au format STEP ou STL (par exemple selon la norme ISO 10303-21).

Le fichier GERBER comporte toutes les données structurelles de la carte PCB, notamment une couche d’extrémité (« TOP » ou « BOTTOM ») indiquant des positions relatives des points de test sur une première face de la carte, comme illustré sur la partie de droite de laFIG. 2. Sous cette première couche d’extrémité (« TOP » par exemple) indiquant des positions relatives de points de test :
- une autre couche peut indiquer le contour 2D de la carte (référence OUTL au milieu de laFIG. 2), avec ses dimensions précises,
- une autre couche peut indiquer les pistes des circuits de la carte (non exploitée ici),
- une autre couche peut indiquer les composants de carte reliés par les pistes précitées (non exploitée ici),
etc.,
- et une dernière couche d’extrémité (« BOTTOM ») comporte à nouveau des positions relatives de points de test mais sur une face de la carte, opposée à celle de la première couche (non exploitée dans l’exemple décrit ici).

Le fichier GERBER permet ainsi de définir les positions des trous dans le modèle MOD de la demi-coque 12B, ainsi que ses dimensions de contour.

Comme on le verra plus loin en référence à laFIG. 5, un serveur SER, dans un exemple de réalisation, est configuré pour extraire du fichier GERBER ces informations de contour OUTL et de positions de points de test et peut ainsi contrôler que le contour OUTL est bien fermé, même s’il présente des formes complexes, notamment des trous internes par rapport au contour externe. Le serveur SER peut identifier en outre une concentration locale de points de test qui nécessite un traitement spécifique pour la génération du modèle informatique MOD de la demi-coque inférieure (décrit plus loin en référence aux figures 6 et 7).

Le fichier 3D de la carte (partie de gauche de laFIG. 2) peut délivrer notamment des données tridimensionnelles de la carte pour tenir compte notamment d’une épaisseur de la carte à loger dans la demi-coque 12B comme illustré au bas de laFIG. 2. Ce fichier 3D du design de la carte permet de créer notamment des zones d’appui de la carte PCB sur les demi-coques inférieure 12 et/ou supérieure 11 (comme détaillé plus loin en référence aux figures 6 et 7), de manière à obtenir un contact plan de la carte à tester avec l’ensemble des aiguilles de test 13.

En outre, le serveur SER vérifie une coïncidence entre :
- une projection planaire X,Y (en 2D) de la carte telle que définie par le fichier 3D, et
- le contour OUTL donné par le fichier GERBER,
afin de corriger éventuellement le contour OUTL issu du fichier GERBER pour ne tenir compte que des données réellement observées du contour de carte et contenues dans le fichier 3D.

Une telle réalisation permet de déterminer finement le contour de la carte que doit épouser la forme interne de la demi-coque 12B qui accueille la carte PCB, en limitant autant que possible un jeu de déplacement de la carte PCB. Par exemple, la tolérance du jeu précité peut être inférieure à un ou quelques dixièmes de millimètre.

Le serveur SER, en fonction notamment de ces contraintes de contour, d’épaisseur de la carte, et de positions des trous pour passer les aiguilles 13 de test, construit un modèle 3D de la demi-coque inférieure (référence MOD de laFIG. 2) et peut générer un signal comportant des données d’affichage de ce modèle MOD, de sorte qu’un utilisateur peut prévisualiser sur un écran d’ordinateur ou tablette EC le modèle informatique MOD de la demi-coque, avec notamment tous les trous dont il peut sélectionner le diamètre pour visualiser ceux qui servent à l’insertion des aiguilles 13.

Un autre type de données peut en outre être exploité par le serveur SER. Il s’agit de données fonctionnelles d’un fichier de type « Netlist » indiquant notamment les caractéristiques de chaque signal de test (intégrité, impédance contrôlée, hyperfréquence, alimentation électrique, paire différentielle, etc.) afin de concevoir correctement la carte de test (ou PCB intermédiaire) qui relie les extrémités inférieures des aiguilles au connecteur 161 de sortie du pied de test. Il est ainsi possible de connaitre la nature de chaque signal, sur chaque pointe de test afin d’adapter au mieux le routage de la carte de test 16 et notamment choisir le type de connectique 161 le plus approprié (USB, ETHERNET, ou autres).

On comprend ainsi que ce type de fichier Netlist, définissant les contraintes électriques pour réaliser les tests, permet au server SER d’optimiser la conception de la carte de test 16.

Un autre type de données que peut en outre exploiter le serveur SER sont celles présentes dans un fichier nommé habituellement « pick and place ». Un tel fichier peut être transmis par l’entité client EC au serveur SER. Il s’agit de données sur la nature des composants que porte la carte à tester. Le serveur SER peut à partir de ces données déterminer notamment un risque d’échauffement d’un de ces composants pendant les tests de la carte et ainsi prévoir par exemple une ouverture dans la coque pour une circulation d’air améliorée (voir une ventilation dans la coque). Plus particulièrement, le serveur SER peut déterminer un volume libre laissée dans la coque à proximité (en dessous ou au-dessus) de ce composant pour permettre une ventilation de ce composant. Une telle réalisation implique aussi de disposer une butée 112 ou 122 (comme illustré sur les figures 6 et 7) à distance d’un tel type de composant. Ainsi, la prise en compte des règles prédéfinies, précitées, implique notamment la possibilité d’un dégagement de chaleur d’un composant pendant les tests.

Le serveur SER peut alors animer un service de commande en ligne de pied de test suivant ce procédé. En référence maintenant à laFIG. 5, une entité client EC (matérialisée par un ordinateur, une tablette, un smartphone, ou autres, connectés et équipés d’un écran pour la prévisualisation du modèle 3D), peut envoyer au serveur SER, via un réseau RES, le fichier GERBER précité, lors d’une première étape (flèche S1). Le serveur SER, dans une étape suivante, peut en extraire la couche des points de test et le contour 2D de la carte à tester. Le serveur peut en outre recevoir le fichier 3D des dimensions tridimensionnelles de la carte à tester (flèche S2), afin de concevoir le modèle informatique MOD d’au moins l’une des demi-coques 12. Le serveur SER peut ensuite transmettre les données d’affichage sur écran à l’entité EC pour une prévisualisation du modèle MOD (flèche S3). Sur validation de l’entité client EC, cette dernière peut envoyer un ordre de fabrication du pied de test complet, par exemple sous la forme d’un fichier STL pour une imprimante 3D IMP afin de fabriquer tous les composants du pied de test 11, 12, 14, 15 par synthèse additive (flèche S4).

Alternativement, le serveur SER peut recevoir (suite à l'étape S3) un message de validation du modèle MOD, issu de l'entité client EC, et transmettre un tel fichier STL à une imprimante 3D (flèche S4’) pour fabriquer le pied de test complet et organiser ensuite la livraison de ce pied de test avec le PCB intermédiaire à une adresse d’un utilisateur de l'entité client EC.

On a illustré sur laFIG. 5un détail de réalisation possible du serveur SER. Ce dernier comporte un circuit de traitement comprenant typiquement :
- une interface de communication COM pour communiquer avec l'entité client EC via le réseau RES,
- une mémoire MEM stockant au moins temporairement les données des fichiers reçus, ainsi que les instructions d’un programme informatique pour la mise en œuvre du procédé ci-avant, et
- un processeur PROC capable de coopérer d’une part avec la mémoire MEM pour lire et exécuter les instructions du programme informatique et mettre ainsi en œuvre le procédé précité, et avec l’interface de communication COM d’autre part pour recevoir les fichiers précités et envoyer les données du modèle MOD et éventuellement de l’ordre d’impression 3D à l’imprimante IMP.

Le serveur SER peut recevoir en outre le fichier précité Netlist, pour la fabrication de la carte de test 16. Cette fabrication est relativement rapide (quelques jours). Comme l'impression 3D ne prend que quelques heures par ailleurs, le dispositif de test complet peut être fabriqué en quelques jours, alors que la fabrication des dispositifs de test dans les machines de test habituelles peut généralement prendre plusieurs mois.

Un autre avantage que présente la réalisation au sens de la présente description est la prise en compte des contraintes (notamment mécaniques, mais aussi possiblement thermiques) liées à la position des points de contact, à leur densité, à leur concentration locale éventuelle.

On se réfère à laFIG. 3pour illustrer un tel exemple de réalisation. Ici, la carte à tester est constituée de deux circuits P1 et P2 reliés entre eux par une nape de connexion NC (partie de gauche de laFIG. 3). Il s’agit d’une carte de type « flex-rigide » comprenant deux parties rigides liées par la nappe de connexion NC souple. En fonction de son fichier GERBER et de ses données de dimensions tridimensionnelles, il est possible de générer au moins le modèle de demi-coque inférieure 12C (partie de droite de laFIG. 3). Bien que le modèle de demi-coque 12C épouse parfaitement la forme des deux circuits P1-P2, il apparait en particulier ici que les trous 121 du modèle sont disposés au-dessus d’un axe médian X-X passant par le connecteur CONT du circuit P2, alors qu’aucun trou de test n’est prévu en dessous de cet axe médian. Ainsi, la poussé des aiguilles 13 disposées dans ces trous 121, contre le circuit P2 peut faire basculer le circuit P2 de sorte que les autres points de test du circuit P2 perdent leur contact avec les autres aiguilles.

Cette situation est illustrée sur laFIG. 6où une densité d’aiguilles 13 se situe localement à gauche d’un axe X de basculement possible de la carte à tester PCB sous la pression des aiguilles 13 (basculement d’un angle alpha). Pour compenser ce risque de basculement, le serveur SER détermine un emplacement optimal (non encombré déjà par des trous ou des composants saillant de la carte à tester) pour un ajout de matière 122 à prévoir sur la face intérieure de la demi-coque 12C, comme illustré sur laFIG. 3, et formant butée contre un éventuel basculement de la carte PCB, comme illustré sur laFIG. 6.

Alternativement, l’ajout de matière peut être prévu sur la face intérieure de la demi-coque supérieure 11 (référence 112 de laFIG. 7), préférentiellement au regard des aiguilles 13 (ou des points de test de la carte) dont la densité locale est supérieure à un seuil sur la carte.

Le serveur SER peut alors :
- Identifier une densité locale de points de test, qui est supérieure à un seuil par rapport aux autres zones de la carte,
- Identifier un risque de basculement de la carte, due à une pression à prévoir par les aiguilles en ces points de test,
- Identifier une zone possible pour l’ajout d’une butée 122 ou 112 sur une face intérieure d’une demi-coque 12 ou 11, et
- Construire un modèle MOD de la demi-coque avec cette butée à présenter à l’entité EC avant validation.

Le serveur SER peut alors exécuter un programme informatique du type précité pour vérifier le respect des règles prédéfinies précitées (tenue mécanique de la carte, dissipation possible de la chaleur en bord de carte ou à proximité d’un composant, etc.).

Avantageusement, la coque 11,12 que propose le serveur SER dans son modèle MOD a des dimensions adaptées au contour de la carte à tester, mais aussi adaptées aux composants que peut porter la carte (dimensions, positions, risque d’échauffement en laissant une ventilation possible, fragilité mécanique en évitant de disposer des butées 112, 122 en regard de ces composants).

A partir des spécificités de test demandées par l’entité client EC, le serveur SER est en mesure en outre de proposer la conception de la carte de test 16 (PCB intermédiaire).

De la forme de la coque et des dimensions que doit avoir le PCB intermédiaire et éventuellement son connecteur, le serveur SER est en mesure de déterminer ensuite une forme optimale du corps 14 du pied de test, notamment pour minimiser la matière à utiliser par impression 3D.

Outre la carte de test 16 précitée, le serveur SER peut en outre proposer la conception d’une carte dite « plaque court-circuit ». Il s’agit d’une carte de la même dimension que la carte à tester et munie d’une surface conductrice permettant de relier ensemble toutes les aiguilles pour tester la conductivité et la continuité de chaque point de test vers le connecteur, et utilisable typiquement dans le cadre d’un autodiagnostic pour vérifier qu’aucun court-circuit ne risque d’intervenir pendant le test de la carte. Une telle plaque court-circuit peut être ainsi conçue par le serveur SER et fournie par un utilisateur du serveur SER, en complément du pied de test et du PCB intermédiaire.

En effet, le fichier Gerber peut être utilisé en outre par le serveur SER pour créer cette plaque court-circuit.

En outre, le serveur SER peut consigner en mémoire des résultats de test ultérieurs, physiques, réalisés pour confirmer la continuité de chaque point de test, par un circuit imprimé plein cuivre remplaçant le circuit à tester, ainsi que des mesures d’impédance en chaque point de test pour confirmer l’absence de court-circuit.

Le serveur SER peut consigner le résultat de la séquence complète de test des aiguilles jusqu’au connecteur de sortie dans un rapport informatique (portant le nom de l’opérateur, la date du test physique, la référence du dispositif testé, les résultats du test de continuité, la valeur d’impédance mesurée entre chaque signal du connecteur d’interface, etc.).

Ainsi, on comprend que la représentation 3D de la carte (fichier STEP) permet d’anticiper la position de composants éventuels que porte la carte et de déterminer une position optimale pour la butée précitée. Le serveur SER peut suivre une logique booléenne pour la prise en compte de ces paramètres. Par exemple, si la recherche d’une densité locale d’aiguilles supérieure à un seuil est positive, le serveur calcule un risque de basculement de la carte relativement à ses axes de basculement possibles, et le cas échéant calcule la dimension d’une butée à ajouter en fonction notamment de la présence ou non d’un composant de la carte à proximité, ou autre. De même, si cette densité locale risque de produire un échauffement de la carte, le serveur SER peut transmettre à l’entité EC un signal d’alerte suggérant par exemple une séquence de tests optimisée ou d’autres types de test.

Typiquement, le serveur SER peut choisir ou proposer des aiguilles adaptées à différents plans de test sur la carte, et prévoir ainsi des hauteurs respectives d’aiguilles variables typiquement grâce au modèle informatique tridimensionnel, par exemple des aiguilles éventuellement de différentes longueurs pour tester une carte « à étages ». La coque peut elle-même être en escalier et obtenue facilement par impression 3D.

Bien entendu, la présente description ne se limite pas aux formes de réalisation présentées ci-avant à titre d’exemple. Elle s’étend à d’autres variantes.

Typiquement, pour la fabrication des demi-coques et du boitier de test, le signal comportant les données des demi-coques et du boitier de test à fabriquer (étape S4 ou S4’) peut être transmis à une machine-outil usinant par exemple une matière telle que de la bakélite ou autre, en variante d’une fabrication par impression 3D.

Bien entendu, les types et formats des fichiers précédemment présentés peuvent évoluer dans le temps et présentent déjà des variantes (OBD, GERBER, ou autres, par exemple).

Par ailleurs, les instructions informatiques du programme précité peuvent être distribuées entre le serveur SER (pour la conception du modèle MOD) et l’entité client EC (pour la prévisualisation du modèle avant de passer l’ordre de commande).

Plus généralement, il a été présenté une réalisation avantageuse ci-dessus d’un serveur SER pour la mise en œuvre du procédé. Néanmoins, ce procédé peut être mis en œuvre par tout type de dispositif informatique, par exemple un ordinateur, une tablette ou autre, en variante.

Par ailleurs, la « sauterelle » SAU a été décrite à titre d’exemple de réalisation de moyen de pression de la carte à tester dans la coque. Alternativement, il peut être prévu une fermeture de la coque par clipsage. Dans ce cas, le nombre de clipses et leurs dispositions respectives peuvent dépendre, là encore, de règles prédéterminées, notamment de la répartition des aiguilles en contact avec la carte afin d’éviter un basculement de la carte dans la coque sous la pression (éventuellement locale) des aiguilles. En outre, des glissières latérales peuvent être prévues alternativement aux vis/écrous (passages 151 de laFIG. 1) pour fermer le corps du pied de test logeant le PCB intermédiaire 16.

Claims (15)

1. Procédé mis en œuvre par des moyens informatiques, pour la fabrication d’un pied de test d’une carte de circuit électronique à tester, le pied de test comportant au moins :
   - Une coque (11, 12) destinée à loger la carte à tester et comportant des trous (121) destinés à être traversés par des aiguilles conductrices (3) à l’une des extrémités desquelles sont destinés à être en contact des points de test de la carte à tester, et
   - Un boitier de test (14), renfermant un circuit de test (16) comportant des points de contact (162) homologues des points de test de la carte à tester et destinés à être en contact chacun avec l’autre desdites extrémités des aiguilles conductrices,
   Le procédé comportant au moins les étapes :
   - Obtenir (S1, S2) au moins un fichier de données de positions relatives des points de test de la carte à tester, et un fichier de données de géométrie de la carte à tester,
   - En fonction au moins desdites données et de règles prédéfinies d’interaction au moins entre la carte à tester et ladite coque, élaborer (S3) un modèle informatique en trois dimensions de la coque et du boitier, comportant au moins des données de positions desdits trous, et
   - Générer (S4 ;S 4’) un signal de commande de fabrication de la coque et du boitier, comportant des données dudit modèle informatique.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le fichier de données de positions relatives des points de test de la carte est extrait d’un fichier standard de description de couches de la carte à tester, les données de positions relatives étant extraites d’au moins une couche d’extrémité du fichier standard (GER#TOP, OUTL).
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le fichier de géométrie comporte des coordonnées tridimensionnelles d’éléments géométriques de la carte à tester (3D), le modèle informatique (MOD) étant généré à partir de données de contour desdits éléments géométriques.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdites règles prédéfinies d’interaction comportent au moins une contrainte de stabilité mécanique de la carte dans la coque, l’élaboration du modèle informatique (MOD) tenant compte de ladite contrainte de stabilité pour éviter un basculement de la carte dans la coque pendant une phase de tests.
5. Procédé selon la revendication 4, comportant :
   - déterminer si une densité locale d’aiguilles destinées à être en contact avec la carte est supérieure à un seuil, et si les aiguilles de ladite densité locale sont distantes d’un axe (X-X) de basculement possible de la carte dans la coque pendant une phase de tests,
   - en cas de densité supérieure au seuil et si les aiguilles de ladite densité locale sont distantes dudit axe de basculement, prévoir un moyen de retenue (122) de la carte dans la coque pour éviter ledit basculement.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le moyen de retenue comporte au moins une protubérance (122) prévue sur une face interne de la coque, contre laquelle la carte est destinée à venir en butée lorsque la carte subit une pression des aiguilles de ladite densité locale supérieure au seuil.
7. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel lesdites règles prédéfinies d’interaction comportent au moins une contrainte d’insertion de la carte à tester dans la coque avec un jeu de déplacement toléré de la carte à tester dans la coque, inférieur à un seuil,
   et dans lequel le modèle géométrique de la coque est déterminé avec des dimensions supérieures à un contour de la carte à tester, un écart entre les dimensions du modèle de coque et le contour de la carte correspondant audit jeu de déplacement.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre une exécution d’un logiciel pour vérifier si ledit modèle informatique respecte lesdites règles prédéfinies, et animer une interface homme machine pour prévenir un utilisateur d’un non-respect desdites règles prédéfinies.
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel l’interface homme machine émet un signal recommandant un agencement alternatif des points de test de la carte à tester.
10. Procédé selon l'une des revendications 8 et 9, dans lequel il est vérifié si un point de test est proche géométriquement d’un bord ou d’un composant de la carte à tester, et l’interface homme machine est animée si une distance entre un point de test et un bord ou un composant de la carte est en dessous d’un seuil.
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le modèle informatique prévoit un évidement dans le boitier, en vue de former une glissière (142) pour insérer un organe de pression (SAU) de la coque (11,12) contre le boitier (14).
12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le modèle informatique du boitier de test comporte une ouverture, en vue d’accueillir un organe de connexion (161) du circuit de test à une machine de test.
13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel ladite ouverture est définie en fonction de dimensions de l’organe de connexion à prévoir, une prévision de l’organe de connexion étant déterminée en fonction d’un fichier descriptif de types de tests à opérer sur la carte à tester, ledit fichier descriptif de types de tests étant en outre obtenu avant l’élaboration du modèle informatique.
14. Boitier de test et coque d’une carte de circuit électronique à tester, d’un pied de test, obtenus par la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes.
15. Programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 13, lorsqu’elles sont exécutées par un processeur.