现代PCB测试的技术基础.doc

现代PCB测试的策略为测试着想的设计(DFT, design for test)不是单个人的事情，而是由设计工程部、测试工程部、制造部和采购部的代表所组成的一个小组的工作。设计工程必须规定功能产品及其误差要求。测试工程必须提供一个以最低的成本、最少的返工达到仅尽可能高的第一次通过合格率(FPY, first-pass yield)的策略。制造部和品质部必须提供生产成本输入、在过去类似的产品中什么已经做过、什么没有做过、以及有关为产量着想的设计(DFV, design for volume)提高产量的帮助。采购部必须提供可获得元件，特别是可靠性的信息。测试部和采购部在购买在板(on-board)测试硬件的元件时，必须一起工作以保证这些元件是可获得的和易于实施的。通常把测试系统当作收集有关历史数据的传感器使用，达到过程的改善，这应该是品质小组的目标。所以这些功能应该在放置/拿掉任何节点选取之前完成。 　　参数　　在制订测试环境的政策之前，准备和了解是关键的。影响测试策略的参数包括：　　可访问性。完全访问和大的测试焊盘总是为制造设计电路板的目标。通常不能提供完全访问有四个原因： 板的尺寸。设计更小；问题是测试焊盘的“额外的”占板空间。不幸的是，多数设计工程师认为测试焊的可访问性是印刷电路板上(PCB)较不重要的事情。当由于不能使用在线测试仪(ICT, in-circuit tester)的简单诊断，产品必须由设计工程师来调试的时候，情况就会是另一回事。如果不能提供完全访问，测试选择是有限的。 功能。在高速设计中损失的性能影响板的部分，但可以逐步缩小在产品可测试性上的影响。 板的尺寸/节点数。这是当物理板得尺寸在任何现有的设备上都不能测试的时候。庆幸的是，这个问题可以在新的测试设备上或者使用外部的测试设施上增加预算来得到解决。当节点数大于现有的ICT，问题更难解决。DFT小组必须了解测试方法，这些方法将允许制造部门使用最少的时间与金钱来输出好的产品。嵌入式自测、边界扫描(BS, boundary scan)和功能块测试可做到这点。诊断必须支持测试下的单元(UUT, unit under test)；这个只能通过对使用的测试方法、现有测试设备与能力、和制造环境的故障频谱的深入了解才做得到。 DFT规则没有使用、遵守或理解。历史上，DFT规则由理解制造环境、过程与功能测试要求和元件技术的一个工程师或工程师小组强制执行。在实际环境中，过程是漫长的，要求设计、计算机辅助设计(CAD)与测试之间的相互沟通。这个泛味的重复性工作容易产生人为错误，经常由于到达市场的时间(time-to-market)压力而匆匆而过。现在工业上已经有开始使用自动“可生产性分析仪”，利用DFT规则来评估CAD文件。当合约制造商(CM, contract manufacturer)使用时，可分类出多套规则。规则的连续性和无差错产品评估是这个方法的优点。 　　测试设备的可获得性　　DFT小组应该清楚现有的测试策略。随着OEM转向依靠CM越来越多，使用的设备厂与厂之间都不同。没有清楚地理解制造商工艺，可能会采用太多或太少的测试。现存的测试方法包括： 手工或自动视觉测试，使用视觉与比较来确认PCB上的元件贴装。这个技术有几种实施方法： 手动视觉是最广泛使用的在线测试，但由于制造产量增加和板与元件的缩小，这个方法变得不可行。 它的主要优点是低的预先成本和没有测试夹具，而它的主要缺点是高长期成本、不连续的缺陷发觉、数据收集困难、无电气测试和视觉上的局限。 自动光学检查(AOI, automated optical inspection)，通常在回流前后使用，是较新的确认制造缺陷的方法。它是非电气的、无夹具的、在线技术，使用了“学习与比较(learn and compare)”编程来使装料(ramp-up)时间最小。自动视觉对极性、元件存在与不存在的检查较好，只要后面的元件与原来所“学”的元件类似即可。它的主要优点是易于跟随诊断、快速容易程序开发、和无夹具。其主要缺点是对短路识别较差、高失效率和不是电气测试。 自动X光检查(AXI, automated X-ray inspection)是现时测试球栅阵列(BGA, ball grid array)焊接质量和被遮挡的锡球的唯一方法。它是早期查找过程缺陷的、非电气、非接触的技术，减少了过程工作(WIP, work-in-process)。这个领域的进步包括通过/失效数据和元件级的诊断。现在有两种主要的AXI方法：两维(2-D)，看完整的板，三维(3-D)，在不同角度拍摄多个图象。其主要优点是唯一的BGA焊接质量和嵌入式元件检查工具、无夹具成本。其主要缺点是速度慢、高失效率、检测返工焊点困难、高的每块板成本、和长的程