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PCB线路板测试技术

  PCB线路板功用测试技术的复兴是外表贴装器件和PCB线路板小型化的必定后果。任何零碎一旦小到难于探测基外部,所剩下原就只要一些和零碎外界打交道的输出输入通道了,而这正是功用测试的用武之地。

  这一状况,和三四十年以前,功用测试开展的晚期如出一辙。但是和过来不同的是,明天功用测试仪器的国际规范(如PXI、VXI等)已渐趋成熟,规范仪器模块和虚拟仪器软件技术曾经普遍运用,这大大添加了将来功用测试仪器的通用性和灵敏性,并有助于降低本钱。同时,PCB多层板可测试性设计效果、甚至超大规模混合集成电路的可测试性设计效果都能够被移植到功用测试技术中去。应用边界扫描技术的规范接口和相应的可测试性设计,功用测试仪和在线测试设备一样可以用来对零碎停止在线编程。无疑,将来的功用测试仪将通知我们比“合格或不合格”这样的判语多得多的信息。

  外表贴装器件和电路不断处于无休止的小型化进程中,并无情地驱使一些相关测试技术的淘汰和演化。在电子商品小型化的退化压力之下,技术也像物种一样,遵照着“适者生活”的复杂规律。留心看看测试技术的开展之路,可以协助我们预测将来。

  自从外表贴装技术(SMT贴片)开端逐步取代插孔式装置技术以来,电路板上装置的器件变得越来越小,而板上单位面积所包括的功用则越来越弱小。

  就无源外表贴装器件来说,十年前漫山遍野被少量运用的0805器件,明天的运用量只占同类器件总数的大约10%;而0603器件的用量也已在四年前就开端走下坡路,取而代之的是0402器件。目前,愈加粗大的0201器件则显得风头日盛。从0805转向0603大约阅历了十年工夫。无疑,我们正处在一个减速小型化的年代。再来看外表贴装的集成电路。从十年前占主导位置的四方扁平封装(QFP)到明天的芯片倒装(FC)技术,其间涌现出五花八门的封装方式,诸如薄型小引脚封装(TSOP)、球型阵列封装(BGA)、巨大球型阵列封装(μBGA)、芯片尺度封装(CSP)等。纵观芯片封装技术的演化,其次要特征是器件的外表积和高度明显减小,而器件的引脚密度则急聚添加。以同等逻辑功用复杂性的芯片来讲,倒装器件所占面积只要原来四方扁平封装器件所占面积的九分之一,而高度大约只要原来的五分之一。

  微型封装元件和高密度PCB线路板带来测试新应战

  外表贴装器件尺寸的不时减少和随之而来的高密度电路装置,对测试带来了极大的应战。传统的人工目检即便关于中等复杂水平的电路板(如300个器件、3500个节点的单面板)也显得无法适从。已经有人停止过这样的实验,让四位经历丰厚的检验员对同一块板子的焊点质量辨别作四次检验。后果是,第一位检验员查出了其中百分之四十四的缺陷,第二位检验员和第一位的后果有百分之二十八的分歧性,第三位检验员和前二位有百分之十二的分歧性,而第四位检验员和前三位只要百分之六的分歧性。这一实验表露了人工目检的客观性,关于高度复杂的外表贴装电路板,人工目检既不牢靠也不经济。而对采用巨大球型阵无封装、芯片尺度封装和倒装芯片的外表贴装PCB线路板,人工目检实践上是不能够的。

  不只如此,由于外表贴装器件引脚间距的减小和引脚密度的增大,针床式在线测试也面临着“无立锥之地”的窘境。据北美电子制造规划组织估计,在2003年后应用在线测试对高密度封装的外表贴装电路板检测将无法到达称心的测试掩盖率。以1998年100%的测试掩盖率爲基准,估量在2003年后这测试掩盖率将缺乏50%,而到2009年后,测试掩盖率将缺乏10%。至于在线测试技术还存在的反面电流驱动、测试夹具费用和牢靠性等成绩的困扰,已无需再更多思索仅仅由于将来缺乏10%的测试掩盖率,就曾经注定了这一技术在今后的命运。

  那麼,在人类眼力无法胜任,机器探针也无处触及的状况下我们能否把电路板交给最初的功用测试?我们能否忍耐好几分钟的测试却只晓得电路板是发了是坏,却不晓得这“黑箱”里终究发作了什麼?

  光学检测技术带来测试新体验技术的开展绝不会由于上述困难就停滞不前,测试检验设备制造商推出了像自动光学检验设备和X-射线检验设备这样的商品来应对应战。

  现实上,这两种设备在被少量用于电路板制造工业以前,就曾经在半导体芯片制造封装进程中失掉了普遍的使用。不过,它们还需求进一步的创新才干真正应对由外表贴装器件小型化和高密度电路板带来的测试困难。

  与此同时,业界次要的在线测试和功用测试设备厂商曾经无法满足将来开展的趋向。他们采取的对策是经过并购绝对较小的自动光学检验设备和X-射线检验设备厂商,来使本人迅速掌握相关的技术并很快地切入市场。

  无论是自动光学检验技术还是自动X-射线检验技术,虽然它们可以协助完成人工目检难以胜任的任务,其牢靠性还不完全令人称心。这些技术都高度依赖计算机图像处置技术,假如原始的光学图像或X-射线图像提供的信息缺乏,又或许图像处置算法不够无效,就能够招致误判。所幸的是,工程师在光学和X-射线技术使用方面曾经积聚了相当丰厚的经历,所以在将来几年里,估计高分辨率电路板光学图像和真三维X-射线图像生成方面的技术还将有所停顿。

  另外,明天绝对廉价的存储和计算技术,使得处置大容量图像信息成爲能够。这一范畴亟待创新的是图像处置的算法,以及将最根本的图像加强无力和形式辨认技术怀专家零碎相结合。这些专家零碎以电路板的计算机畏助设计和制造数据(CAD-CAM)爲根底,结合消费线上的经历数据,可以停止自我学习,并自我完善检验判别的算法。这一范畴的另一个能够的开展方向是拓展运用光谱的范围,目前业界曾经开端尝试对板子在加电的状况下,捕获并剖析电路板的红外图像。经过将红外图像和规范图象停止比拟,找出“过热”或“过冷”的点,从而反映出板子的制造缺陷。

  在线测试已是强弩之末

  对在线测试技术来说,制造商和业界正在努力寻求这样一个目的:经过尽能够多的电路板电功能缺陷信息。

  次要有三方面的任务正围绕这一目的展开:

  第一是增强PCB线路板可测试性设计的研讨和施行使用,包括应用已成爲工业规范的边界扫描技术(数字器件:IEEE1149.1;混合器件:IEEE1149.4)和其它内建测试技术。

  第二是充沛运用电路实际和PCB线路板的计算机辅佐设计数据,开发更先进的测试算法。这种算法使得经过测试局部节点,就可以推算其它一些节点的电形态。

  第三是均衡应用在线测试和其他测试设备的资源,优化总的测试检验架构。

  不过,虽然有这些努力,在线测试的重要性和主导位置曾经坚定。相反,已经由于在线测试的衰亡而绝对开展迟缓的功用测试技术将重新取得开展的动力。

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