A evolução dos sistemas de teste na indústria

A evolução dos sistemas de teste na indústria

10 Mai 2018

Primeiramente, preciso dizer que existem vários tipos de sistemas de teste, como teste de qualidade, de software e de fábrica. Neste artigo, estaremos abordando a evolução dos sistemas de teste de fábrica para produtos eletrônicos.

O começo

Até a metade do século 20, os sistemas de teste de fábrica eram, basicamente, sistemas que utilizavam, em sua maioria, equipamentos de medição, como multímetros e osciloscópios, terminais de operação, como pontos luminosos, displays e impressoras, e atuadores, como botoeiras, chave fim de curso e alguns componentes eletromecânicos. Neste período, o tempo de teste de um equipamento era muito alto, pois o processo de teste geralmente era manual. Isto também não era muito considerado, pois o custo de uma hora homem era baixo.

Com a invenção do computador pessoal na segunda metade do século 20, os sistemas de teste de fábrica iniciaram uma evolução escalar, passando a contar com uma interface gráfica mais amigável para os usuários e maior conectividade com o produto em teste e com outros sistemas. Com a criação dos sistemas de verificação de componentes, conhecidos como in-circuit, em meados dos anos 80, os sistemas de teste de fábrica tiveram uma grande evolução. Montados em placas eletrônicas, estes equipamentos eram capazes de verificar os valores de uma série de componentes, podendo estes serem analógicos ou digitais, com ou sem alimentação. Seu processo de montagem automática também era muito rápido, demorava poucos segundos, enquanto o mesmo processo quando realizado manualmente levava horas. 

Estes mesmos equipamentos foram evoluindo e melhorando sua cobertura, testando a soldabilidade de componentes complexos, como processadores, FPGAs, EPLDs, entre outros. Além disso, também é possível realizar a gravação in-circuit de componentes como microcontroladores, processadores, FPGAs, memórias, etc.

O surgimento de novos métodos de teste

Com o passar dos anos, este tipo de sistema de teste foi sendo menos utilizado, muito por conta do aumento da complexidade das placas e da inserção dos pontos de medição direto nela. A vantagem deste tipo de equipamento é que é possível realizar os testes de uma grande variedade de produtos simplesmente alterando a base com pontos de medição, conhecida com fixture. Porém, uma das desvantagens deste sistema é que são necessários pontos de contato na placa para conexão com os pontos de medição do fixture e, normalmente, o custo dele para uma produção de baixa escala era significativo. Mas, em várias empresas este tipo de sistema ainda é muito utilizado em complemento ao teste funcional, aumentando a cobertura de teste dos produtos. 

Com a redução da utilização dos sistemas de teste por meio de maquinas in-circuit, outros tipos de tecnologias foram ganhando espaço. Uma tecnologia apresentada no final do século 20, início do século 21, foi o boundary scan. Este tipo de teste é utilizado para testar interconexões em placas de circuito impresso ou sub-blocos dentro de um circuito integrado. O Boundary scan também é amplamente usado como um método de depuração para observar os estados dos pinos do circuito integrado, medir a tensão ou analisar sub-blocos dentro de um circuito integrado.

A vantagem deste tipo de verificação era que não eram mais necessários pontos de medição na placa, somente um conector para o JTAG. A desvantagem é que o esquema elétrico deveria ser planejado/projetado para que fosse possível realizar a varredura dos sinais na placa, senão, este tipo de teste somente serviria para verificar o funcionamento de um componente. Também era necessário que os componentes fossem compatíveis com a tecnologia.

Também houve uma evolução nos sistemas de verificação montadas utilizando processos que não realizavam intervenção na placa, como sistemas de teste por imagem e raio X. Normalmente, os sistemas de teste por imagem eram acoplados ao final da linha de montagem. No caso de SMD/PTH, método que realiza uma análise comparativa da placa em teste com uma imagem padrão, é verificado se existe alguma falta de um componente, montagem incorreta (desde que o componente possua características especificas para distinção visual) e, em alguns casos, soldabilidade. Os sistemas de teste por raio X normalmente não são utilizados em linha, pois o mesmo serve mais para a verificação de soldabilidade, principalmente de componente com POWERPADs, BGAs ou problemas em placas.

Além dos sistemas indicados acima, existe o teste funcional que, em sua maioria, é complemento aos processos já citados, contribuindo para redução do tempo de teste e aumento da sua cobertura. Normalmente estes testes são realizados com o produto finalizado, garantindo assim que o mesmo não será mais manipulado após a sua realização.

A evolução dos computadores impulsiona o avanço dos sistemas de teste

Estas alterações ocorreram principalmente por causa do avanço dos computadores, os quais passaram a ter softwares cada vez mais complexos e com velocidades de processamento extremamente altas. Além disso, muitos sistemas de teste estão incorporados aos sistemas corporativos de controle de produção, para garantir que todas as etapas de processo e a qualidade sejam executadas corretamente. Hoje em dia, algumas empresas contam com recursos que permitem à diretoria visualizar online em que etapa do processo de produção um determinado produto está, mesmo não estando no mesmo local do processo produtivo.

Para maior cobertura nos sistemas de teste funcionais, estes incorporaram alguns equipamentos utilizados em outras etapas do processo, como sistemas de imagem, que garantem que, através de múltiplas aquisições de imagens, cada pixel de um display esteja sendo acionado com a intensidade necessária. Antes, este tipo de atividade era realizado por usuários que, em sua maioria, precisavam ficar muito atentos aos testes e, mesmo assim, às vezes, nos padrões de intensidade/cor, isto era relativo de usuário para usuário. Nestes novos sistemas isto não ocorre.

Existem outros sistemas de teste funcionais que são aplicados nas fábricas para garantir a durabilidade do produto, como o teste de burn-in, que realiza uma oscilação controlada de temperatura e umidade, enquanto são realizados múltiplos acessos no produto. Isto garante que não ocorra nenhuma queima prematura de componentes no produto. Normalmente este tipo de teste tem duração de algumas horas e não necessita a intervenção do usuário. Devido aos vários métodos utilizados em complemento, hoje, os sistemas de teste garantem uma cobertura quase que total dos componentes embarcados nos produtos, sejam estes mecânicos ou eletrônicos.

José Pedro Pierezan, Projetista de Produtos e Sistemas

Sobre o autor
José Pedro Pierezan iniciou sua trajetória na Altus em 1997 como estagiário e, desde então, tem desenvolvido sua carreira junto à equipe de P&D. Hoje, ocupa a posição de Projetista de Produtos e Sistemas, sendo responsável pelo processo de testes de todos os itens desenvolvidos e fabricados em nossa unidade industrial.