Leiterplattentechnisch - Key Technology Analysis of PCB General Test

1. Einleitung

Mit dem kontinuierlichen Aufkommen von Produkten, die große integrierte Schaltungen verwenden, die Installation und Prüfung der entsprechenden Leiterplatten sind immer wichtiger geworden. Allgemeine Prüfung von Leiterplatten ist eine traditionelle Prüftechnik in der Leiterplattenindustrie.

Die früheste allgemeine elektrische Prüftechnik lässt sich bis in die späten 1970er und frühen 1980er Jahre zurückverfolgen. Da die Komponenten zu dieser Zeit alle in Standardpaketen waren (Pitch ist 100mil) und die Leiterplatte nur THT (Through Hole Technology) Dichteniveaus hatte, so dass europäische und amerikanische Prüfmaschinen Der Hersteller hat eine Standard-Rasterprüfmaschine entworfen. Solange die Komponenten und die Verdrahtung auf der Leiterplatte entsprechend dem Standardabstand angeordnet sind, fällt jeder Testpunkt auf den Standardrasterpunkt, da alle Leiterplatten zu diesem Zeitpunkt verwendet werden können. So wird es eine universelle Prüfmaschine genannt.

Aufgrund der Entwicklung der Halbleiterverpackungstechnologie begannen Komponenten kleinere Pakete und SMT-Pakete (Surface Mount) zu haben, und Standarddichtetests wurden nicht mehr anwendbar. Mitte der 1990er Jahre führten europäische und amerikanische Testhersteller Tests mit doppelter Dichte ein. Die Maschine, kombiniert mit der Verwendung einer bestimmten Stahlnadelneigung, um Vorrichtungen herzustellen, um die PCB-Testpunkte und die Maschinenrasteranbindung umzuwandeln, mit der allmählichen Reife der HDI-Prozesstechnologie, kann der allgemeine Test mit doppelter Dichte die Testanforderungen nicht vollständig erfüllen, so dass um 2000 herum europäische Prüfmaschinenhersteller eine Universalprüfmaschine mit vierfacher Dichte eingeführt haben.

2. Die Schlüsseltechnologie des allgemeinen Tests

a. Schaltelement

Um die meisten HDI zu erfüllen PCB Prüfanforderungen, die Prüffläche muss groß genug sein, in der Regel in folgenden Standardgrößen: 9.6*6*12.8(inch), 16 X12.8(inch), 24*19.2(inch), in doppelter Dichte voll Im Fall von Vollraster, Die Prüfpunkte der oben genannten drei Größen sind 49512, 81920, bzw. 184320. Die Anzahl der elektronischen Komponenten ist bis zu Hunderttausenden. Das Schaltelement ist ein Kernelement, um die Stabilität des Tests sicherzustellen, and it is required to have high voltage resistance (> 300V), geringe Leckage und andere Eigenschaften, und elektrische Eigenschaften wie Widerstandswert müssen ausgeglichen und konsistent sein, Daher müssen diese Bauteile strengen Prüfungen und Prüfungen unterzogen werden., In der Regel werden Transistoren oder Feldeffekttransistoren als Schaltkomponenten eingesetzt

Die Vor- und Nachteile von Transistoren:

Vorteile: niedrige Kosten, starke antistatische Bruchfähigkeit, hohe Stabilität;

Nachteile: Stromantrieb, die Schaltung ist komplizierter, der Einfluss des Basisstroms (Ib) muss isoliert werden, und der Stromverbrauch ist groß

Die Vor- und Nachteile von FETs:

Vorteile: Spannungsantrieb, einfache Schaltung, nicht vom Basisstrom beeinflusst (Ib), geringer Stromverbrauch

Nachteile: hohe Kosten, elektrostatischer Ausfall ist leicht zu auftreten, elektrostatische Schutzmaßnahmen sind erforderlich, Stabilität ist nicht hoch, so dass es die Wartungskosten erhöht.

b. Unabhängigkeit der Rasterpunkte

Vollraster

Jedes Netz hat einen unabhängigen Schaltkreis, d.h. jeder Punkt nimmt eine Reihe von Schaltelementen und Schaltkreisen ein, und der gesamte Testbereich kann mit vierfacher Dichte gestreut werden.

Gitter teilen

Aufgrund der großen Anzahl an Schaltelementen in einem Vollnetz und der komplizierten Verdrahtung ist es schwierig zu implementieren. Daher verwenden einige Testhersteller Grid-Sharing-Technologie, um einen Satz von Schaltelementen und Verkabelungen an mehreren Punkten in verschiedenen Bereichen zu teilen, wodurch die Schwierigkeiten der Verkabelung verringert werden. Und die Anzahl der Schaltelemente nennen wir das Gitter teilen. Das gemeinsame Raster hat einen großen Fehler. Sind die Punkte in einem Bereich vollständig belegt, können die Punkte im gemeinsamen Bereich nicht mehr verwendet werden, und die Dichte des Bereichs wird auf eine einzige Dichte reduziert. Daher besteht bei der HDI-Prüfung größerer Flächen immer noch ein Dichteengpass.

c. Die Zusammensetzung der Struktur

Modularer Aufbau

Alle Schalterarrays, Antriebsteile und Steuerungskomponenten sind hochgradig in einen Satz Schalterkartenmodule integriert. Der Testbereich kann mit diesem Modul frei kombiniert und ausgetauscht werden. Die Ausfallrate ist gering, Wartung und Upgrades sind einfach, aber die Kosten sind hoch.

Drahtgewickelte Struktur

Das Gitter besteht aus wickelnden Pogo-Pins und separaten Schalterkarten. Es ist sperrig, hat keinen Upgrade-Platz und ist im Falle eines Ausfalls schwer zu warten.

d. Die Zusammensetzung der Vorrichtung

Befestigung mit langer Nadelstruktur

Es bezieht sich im Allgemeinen auf die Befestigungsstruktur mit einer Stahlnadel von 3.75" (95.25mm). Der Vorteil ist, dass die Nadelstreuungshöhe größer ist, und die Anzahl der Nadelstreuungspunkte pro Einheitsfläche 20%~30% mehr als die kürzere Nadelstruktur ist. Aber die strukturelle Festigkeit ist schlecht, und die Vorrichtung wird gemacht Notwendigkeit, Aufmerksamkeit zur Verstärkung zu zahlen.

Befestigung mit kurzer Nadelstruktur

Es bezieht sich im Allgemeinen auf die Befestigungsstruktur mit einer Stahlnadel von 2.0" (50.8mm). Der Vorteil ist, dass die Struktur stark ist, aber die Neigung der Nadel klein ist.

e. Hilfssoftware (CAM)

Bei hochdichten Universalprüfungen ist die richtige CAM-Unterstützung sehr wichtig und besteht hauptsächlich aus zwei Teilen:

Netzanalyse und Testpunktgenerierung;

Unterstützte Herstellung von Vorrichtungen.

Da viele Parameter des Vorrichtungsherstellungsprozesses (wie Vorrichtungzwischenschichtstruktur, Bohrlochdurchmesser, Sicherheitsabstand, Säulenstruktur usw.) den Vorrichtungstest-Effekt stark beeinflussen, muss dieses Teil von qualifizierten Ingenieuren geschult werden, die vom Hersteller ernannt werden, und kontinuierlich Nur durch Zusammenfassen der Erfahrung können wir die Vorrichtung besser machen.

3. Vergleich von doppelter und vierer Dichte

Zunächst einmal kann Four-Density das Board vervollständigen, das nicht mit Double-Density getestet werden kann. Da sich die Dichte des Pogo-Stiftgitters auf dem Nadelbett von der Dichte der Testpunkte auf der Leiterplatte unterscheidet, muss die Stahlnadel der Testvorrichtung eine bestimmte Neigung haben, um das On-Grid umzuwandeln. Werden Sie ein Off-Grid, aber die Neigung der Stahlnadel wird durch die Struktur begrenzt, und es ist unmöglich, sie unbegrenzt zu erhöhen. Unter normalen Umständen, die doppelte Dichte Stahlnadel

Die Neigung (der horizontale Versatzabstand der Teststahlnadel in der Vorrichtung) ist 700 mils am Maximum, und die Vier-Dichte ist 400 mils. Dann ist es möglich, dass die Nadel nicht gepflanzt werden kann. Wie viele solcher Nadeln können berechnet werden.

Darüber hinaus, Der Testeffekt kann die Falschpunktrate und die Eindrückung des Tests signifikant verbessern. Die Punktmatrix-Dichte mit vier Dichten beträgt 400 Punkte pro Quadratzoll, und die doppelte Dichte ist 200 Punkte. Der Bereich der Nadelstreuung auf der unteren Schicht der Vorrichtung kann für die gleiche Anzahl von Punkten reduziert werden. Daher, Die Verwendung von Vier-Dichte kann die Neigung der Stahlnadel verringern. Bei gleicher Einbauhöhe, Die Vier-Dichte des gleichen Testboards ist im Grunde die Hälfte der doppelten Dichte, und die Neigung der Stahlnadel wird sein Es hat einen großen Einfluss auf den Testeffekt. Je größer die Steigung, je kleiner der Abstand in vertikaler Richtung, Der Druck des Pogo-Stifts nimmt infolgedessen ab, und der Widerstand jeder Schicht der Vorrichtung zum Stahlstift in vertikaler Richtung erhöht sich, Auslösen des Kontakts des Stifts mit dem PAD. schlecht. Darüber hinaus, das Ende der geneigten Stahlnadel, das mit dem PCB Während des Pressvorgangs gleiten die oberen und unteren Formen relativ auf der Oberfläche des PAD. Wenn die Festigkeit der Klemme nicht gut und verformt ist, Die Stahlnadel steckt in der Klemme. Zur Zeit, Die Stahlnadel befindet sich auf dem PAD. Der Druck ist weit mehr als die elastische Kraft des Nadelbetts Pogo Pin, und es wird Eindrücke in schweren Fällen produzieren. Die Steigung der Vier-Dichte-Stahlnadel ist kleiner als die der doppelten Dichte, so gibt es mehr Platz, um die Stützsäule auf der Vorrichtung zu installieren, die Befestigungsstruktur stabiler macht. Ein weiterer Vorteil der kleinen Steigung ist, dass der Lochdurchmesser reduziert werden kann, dadurch die Möglichkeit des Lochbruchs zu verringern.

Bei einem BGA mit einer gleichmäßig verteilten PAD-Steigung von 20-Mils beträgt die maximale Steigung der Nadelspreizung 600 mils für doppelte Dichte und 400 mils für vier Dichte. Die Anzahl der Punkte, die durch Doppeldichte-Tests angeordnet werden können, beträgt 441, ca. 0,17 inch2, während Vier-Dichte-Tests verwendet werden. Die Anzahl der Punkte, die gleichzeitig angeordnet werden können, beträgt 896, etwa 0,35 inch2. Sie ist im Grunde doppelt so dicht wie die doppelte Dichte, wie man an ihr erkennen kann.