Leiterplattentechnisch - Der Entwicklungsweg der PCB Testability Technologie

Die Wiederbelebung der PCB-Prüftechnik ist ein unvermeidliches Ergebnis der Miniaturisierung von Oberflächenmontagegeräten und Leiterplatten. Sobald ein System so klein ist, dass es schwierig ist, das Innere der Basis zu erkennen, Es gibt nur einige Ein- und Ausgangskanäle, die mit der Außenseite des Systems interagieren, Und hier kommt der Funktionstest ins Spiel.

Diese Situation ist genau die gleiche wie in den Anfängen der Entwicklung von Funktionstests vor dreißig oder vierzig Jahren. Anders als in der Vergangenheit sind die heutigen internationalen Standards für Funktionstestinstrumente (wie PXI, VXI usw.) jedoch allmählich ausgereift, und Standardinstrumente und virtuelle Instrumentensoftware-Technologien wurden häufig verwendet, was die Vielseitigkeit und Vielseitigkeit zukünftiger Funktionstestinstrumente erheblich erhöht. Flexibilität und Kostensenkung. Gleichzeitig können die Testergebnisse des Prüfbarkeitsentwurfs der Leiterplatte und sogar die Testergebnisse des Prüfbarkeitsentwurfs der Super-großen hybriden integrierten Schaltung in die Funktionstesttechnologie überführt werden. Über die Standardschnittstelle der Boundary-Scan-Technologie und das entsprechende Prüfbarkeitsdesign kann das Funktionstester ebenso wie das Online-Prüfgerät das System online programmieren. Zweifellos wird uns der Funktionstester der Zukunft viel mehr Informationen sagen als das Urteil von "qualifiziert oder unqualifiziert".

Surface Mount Geräte und Schaltungen waren in einem endlosen Prozess der Miniaturisierung und treiben unermüdlich die Eliminierung und Weiterentwicklung einiger verwandter Testtechnologien voran. Unter dem evolutionären Druck der Miniaturisierung elektronischer Produkte folgt Technologie wie eine Spezies der einfachen Regel des "Überlebens der Stärkeren". Die Aufmerksamkeit auf die Entwicklung der Testtechnologie kann uns helfen, die Zukunft vorherzusagen.

Seit die Oberflächenmontagetechnologie (SMT) allmählich die Buchsenmontagetechnologie zu ersetzen begann, sind die auf der Leiterplatte montierten Geräte kleiner und kleiner geworden, und die Funktionen im Gerätebereich auf der Platine sind immer leistungsfähiger geworden.

Was passive Oberflächenmontagegeräte betrifft, werden 0805-Geräte, die vor zehn Jahren weit verbreitet waren, heute nur etwa 10% der Gesamtzahl ähnlicher Geräte verwendet; und die Anzahl der 0603-Geräte hat begonnen, vor vier Jahren zu sinken., Ersetzt durch 0402-Geräte. Aktuell gewinnen auch kleinere 0201-Geräte an Fahrt. Die Umstellung von 0805 auf 0603 dauerte etwa zehn Jahre. Zweifellos befinden wir uns in einer Ära beschleunigter Miniaturisierung. Schauen wir uns die integrierten Schaltungen an. Vom Quad Flat Package (QFP), das vor zehn Jahren dominierte, bis hin zur heutigen Chip Flip-Chip (FC)-Technologie ist eine Vielzahl von Verpackungsformen entstanden, wie dünnes kleines Bleipaket (TSOP), Kugelarray Package (BGA), Micro Ball Array Package (μBGA), Chip Scale Package (CSP), etc. Betrachtet man die Entwicklung der Chip Packaging Technologie, Sein Hauptmerkmal ist, dass die Oberfläche und Höhe des Gerätes erheblich reduziert werden, während die Stiftdichte des Gerätes schnell zunimmt. In Bezug auf einen Chip mit der gleichen Logikfunktionskomplexität beträgt der Bereich, der von der Flip-Chip-Vorrichtung belegt wird, nur ein Neuntel des Bereichs, der von der ursprünglichen Quad-Flat-Package-Vorrichtung belegt wird, und die Höhe beträgt nur etwa ein Fünftel des Originals.

Miniatur verpackte Bauteile und Leiterplatte mit hoher Dichte neue Herausforderungen an die Prüfung bringen

Die kontinuierliche Verkleinerung der Baugröße der Oberflächenmontagegeräte und die anschließende hochdichte Schaltungsinstallation haben große Herausforderungen an den Test gebracht. Die herkömmliche manuelle Sichtprüfung ist selbst für Leiterplatten mittlerer Komplexität (wie z.B. ein einzelnes Panel mit 300-Geräten und 3500-Knoten) ungeeignet. Jemand hat einmal einen solchen Test durchgeführt und vier erfahrene Inspektoren gebeten, die Qualität der Lötstellen derselben Platine viermal zu überprüfen. Infolgedessen entdeckte der erste Inspektor 44% der Mängel, der zweite Inspektor hatte 28% Konsistenz mit dem ersten und der dritte Inspektor entsprach dem vorherigen. Die beiden hatten eine 12% Vereinbarung, während der vierte Inspektor nur eine 6% Vereinbarung mit den ersten drei hatte. Dieser Test zeigte die Subjektivität der manuellen Sichtprüfung, die bei hochkomplexen Leiterplatten weder zuverlässig noch wirtschaftlich ist. Für oberflächenmontierte Leiterplatten, die winzige Kugelarrays ohne Verpackung, Chip-Scale-Verpackung und Flip-Chips verwenden, ist eine manuelle visuelle Inspektion praktisch unmöglich.

Nicht nur, dass, aufgrund der Abnahme des Stiftabstandes und der Zunahme der Stiftdichte von Oberflächenmontagegeräten, Bett-of-Nadel-Online-Tests auch vor dem Dilemma "no place to stand." Laut der North American Electronics Manufacturing Planning Organization wird erwartet, dass nach 2003, Online-Tests von hochdichten verpackten Surface-Mount-Leiterplatten können keine zufriedenstellende Testabdeckung erzielen. Basierend auf der 100% Testabdeckungsrate in 1998 wird geschätzt, dass die Testabdeckungsrate weniger als 50% nach 2003 sein wird, und die Testabdeckungsrate weniger als 10% nach 2009. Was die Probleme des Rückstromantriebs, der Testvorrichtungskosten und der Zuverlässigkeit angeht, die noch in der Online-Testtechnologie existieren, gibt es keine Notwendigkeit, darüber nachzudenken. Nur weil die zukünftige Testabdeckung weniger als 10%, beträgt, ist die Zukunft dieser Technologie zum Scheitern verurteilt.

Können wir also die Leiterplatte dem letzten Funktionstest übergeben, wenn das menschliche Sehvermögen inkompetent ist und die Maschinensonde nirgends zu erreichen ist? Können wir mehrere Minuten der Prüfung ertragen, aber nur wissen, ob die Leiterplatte beschädigt ist oder nicht. Aber weißt du nicht, was in dieser "Black Box" passiert ist?

Optische Inspektionstechnologie bringt neue Testerfahrungen. Die Entwicklung der Technologie wird aufgrund der oben genannten Schwierigkeiten niemals stagnieren. Hersteller von Prüf- und Inspektionsgeräten haben Produkte wie automatische optische Inspektionsgeräte und Röntgeninspektionsgeräte eingeführt, um die Herausforderungen zu meistern.

Tatsächlich wurden diese beiden Geräte in der Halbleiterchipherstellung und -verpackung weit verbreitet, bevor sie in der Leiterplattenherstellungsindustrie weit verbreitet waren. Sie benötigen jedoch weitere Innovationen, um die Prüfschwierigkeiten zu meistern, die durch die Miniaturisierung von Oberflächenmontagegeräten und Leiterplatten mit hoher Dichte verursacht werden.

Zur gleichen Zeit, Große Hersteller von Online-Test- und Funktionsprüfgeräten in der Leiterplattenindustrie den zukünftigen Entwicklungstrend nicht erfüllen konnten. Die Gegenmaßnahme bestand darin, relativ kleine Hersteller von automatischen optischen Inspektionsgeräten und Röntgeninspektionsgeräten zu erwerben, um relevante Technologien schnell zu beherrschen und schnell auf den Markt zu gelangen..

Ob automatische optische Inspektionstechnologie oder automatische Röntgeninspektionstechnologie, obwohl sie helfen können, Aufgaben zu erledigen, die für die manuelle visuelle Inspektion schwierig sind, ist ihre Zuverlässigkeit nicht vollständig zufriedenstellend. Diese Technologien sind in hohem Maße von der Computer-Bildverarbeitungstechnologie abhängig. Wenn das ursprüngliche optische Bild oder Röntgenbild unzureichende Informationen liefert oder der Bildverarbeitungsalgorithmus nicht effektiv genug ist, kann dies zu Fehleinschätzungen führen. Glücklicherweise haben Ingenieure umfangreiche Erfahrungen in der Anwendung von Optik und Röntgentechnik gesammelt. Daher wird in den nächsten Jahren erwartet, dass die Technologie zur Erzeugung von hochauflösenden Leiterplatten-optischen Bildern und echten dreidimensionalen Röntgenbildern zunehmen wird. Einige Fortschritte.