Technologie PCB - Analyse technique clé pour les tests universels de PCB

1. Introduction

Avec l'émergence continue de produits utilisant des circuits intégrés à grande échelle, l'installation et le test des cartes PCB correspondantes deviennent de plus en plus importants. Le test universel des circuits imprimés est une technique de test traditionnelle dans l'industrie des circuits imprimés.

Les premières techniques de test ge remontent à la fin des années 1970 et au début des années 1980. Parce que les composants de l'époque étaient tous dans un boîtier standard (avec un espacement de 100 mm) et que les PCB n'avaient qu'un niveau de densité tht (via Hole Technology), les fabricants européens et américains de machines de test ont conçu une machine de test de grille standard. Chaque point de test tombe sur un point de grille standard tant que les composants et le câblage sur le PCB sont alignés à une distance standard, car tous les PCB sont disponibles à ce moment - là, c'est ce qu'on appelle une machine de test universelle.

En raison du développement de la technologie d'encapsulation des semi - conducteurs, les composants ont commencé à avoir des boîtiers plus petits et des boîtiers SMT (Surface Mounted), et le test universel de densité standard n'est plus applicable. Ainsi, au milieu des années 1990, les fabricants de tests en Europe et aux États - Unis ont introduit le test de double densité. La machine, combinée à l'utilisation d'une certaine pente d'aiguille en acier pour fabriquer des pinces pour convertir les points de test PCB et la connexion de grille de la machine, avec la maturation progressive de la technologie de processus HDI, le test universel à double densité ne peut pas répondre pleinement aux besoins de test, de sorte que vers 2000, les fabricants européens de machines d'essai ont lancé la machine d'essai universelle à grille à quatre densités.

2. Techniques clés pour les tests universels

A. Éléments de commutation

Afin de répondre à la plupart des exigences de test HDI PCB, la zone de test doit être assez grande, généralement les tailles standard suivantes: 9,6 * 12,8 (pouces), 16x12,8 (pouces) et 24 * 19,2 (pouces), double densité complète. Dans le cas d'une grille complète, les points de test pour Les trois tailles ci - dessus sont 49512, 81920 et 184320 respectivement. Le nombre de composants électroniques atteint des centaines de milliers. L'élément de commutation est l'élément central qui garantit la stabilité du test, exige une haute résistance à la tension (> 300V), une faible fuite et d'autres caractéristiques, la valeur de la résistance et d'autres caractéristiques électriques doivent être équilibrées et cohérentes, de sorte que ces éléments doivent subir un criblage et un test rigoureux, généralement en utilisant un transistor ou un tube à effet de champ comme élément de commutation

Avantages et inconvénients des transistors:

Avantages: faible coût, forte résistance au choc électrostatique, haute stabilité;

Inconvénients: commande de courant, circuit plus complexe, besoin d'isoler l'influence du courant de base (IB), grande consommation d'énergie

Avantages et inconvénients de FET:

Avantages: tension pilotée, circuit simple, pas affecté par le courant de base (IB), faible consommation d'énergie

Inconvénients: coût élevé, susceptible de claquage électrostatique, nécessite des mesures de protection électrostatique, la stabilité n'est pas élevée et augmente donc les coûts de maintenance.

B. indépendance des points de grille

Grille complète

Chaque grille a un circuit de commutation indépendant, c'est - à - dire que chaque point occupe un ensemble d'éléments de commutation et de circuits, et toute la zone de test peut être dispersée avec une densité quatre fois supérieure.

Grille partagée

En raison du grand nombre d'éléments de commutation et du câblage complexe dans une grille complète, il est difficile à mettre en œuvre. Par conséquent, certains fabricants de tests utilisent la technologie de partage de grille, qui partage un ensemble d'éléments de commutation et de câblage en plusieurs points dans différentes zones, ce qui réduit la difficulté de câblage. Et le nombre d'éléments d'échange, que nous appelons la grille partagée. La grille de partage a un gros défaut. Si un point dans une zone a été entièrement occupé, le point dans la zone partagée ne peut plus être utilisé et la densité de cette zone est réduite à une densité unique. Il y a donc encore des goulots d'étranglement de densité dans les tests HDI sur de plus grandes surfaces.

C. composition de la structure

Structure modulaire

Tous les tableaux de commutation, les composants d'entraînement et les composants de commande sont hautement intégrés dans un ensemble de modules de cartes de commutation. La zone de test peut être librement combinée et interchangeable avec ce module. Le taux d'échec est faible, l'entretien et la mise à niveau sont simples, mais coûteux.

Structure enroulée

La grille est composée de broches à ressort bobinées et de cartes de commutation individuelles. Il est volumineux, n'a pas de place pour les mises à niveau et est difficile à entretenir en cas de panne.

D. composition des pinces

Pinces structurelles à longue aiguille

Il se réfère généralement à la structure de la pince avec une aiguille en acier de 3,75 "(95,25 mm). L'avantage est que la pente de déploiement de l'aiguille est plus grande, la quantité de points de déploiement de l'aiguille par unité de surface est supérieure de 20% ~ 30% à la structure de l'aiguille courte. Mais la résistance de la structure est mauvaise, la fabrication de la pince doit prêter attention au renforcement.

Pinces structurelles à aiguilles courtes

Il se réfère généralement à la structure de la pince avec une aiguille en acier de 2,0 "(50,8 mm). L'avantage est la structure solide, mais la pente de l'aiguille est plus petite.

E. Logiciel auxiliaire (CAM)

Un support Cam approprié est important dans le test universel haute densité, qui se compose principalement de deux parties:

Analyse de réseau et génération de points de test;

Aide à la production d'installations fixes.

Étant donné que de nombreux paramètres du processus de fabrication de la pince (tels que la structure de la pince, le diamètre du trou de perçage, la distance du trou de sécurité, la structure du pilier, etc.) peuvent grandement affecter l'effet de test de la pince, cette partie doit être formée par des ingénieurs qualifiés désignés par le fabricant et continue. Seule l'expérience résumée peut rendre la pince meilleure.

3. Comparaison de double densité et de quadruple densité

Tout d'abord, la quadruple densité peut compléter les plaques qui ne peuvent pas être testées avec une double densité. Étant donné que la densité de la grille de pin pogo sur la machine à aiguiller est différente de celle des points de test sur la carte, les aiguilles en acier des pinces de test doivent avoir une certaine pente pour convertir la grille. Devient hors réseau, mais l'inclinaison de l'aiguille en acier est limitée par la structure et ne peut pas augmenter indéfiniment. Dans des conditions normales, aiguilles en acier à double densité

La pente (distance de décalage horizontal de l'aiguille d'acier testée dans la pince) est de 700 mils maximum et de 400 mils en quadridensité. Ensuite, il est possible que l'aiguille ne puisse pas être implantée. On peut calculer combien il y a de telles aiguilles.

En outre, l'effet du test peut améliorer considérablement le taux de points imaginaires et le taux d'indentation du test. La densité de matrice de points à quatre densités est de 400 points par pouce carré et la double densité est de 200 points par pouce carré. Pour le même nombre de points, il est possible de réduire la surface de pulvérisation de l'aiguille sur la Sous - couche de la pince. L'utilisation de la quadridensité permet donc de réduire l'inclinaison de l'aiguille en acier. Avec la même hauteur de pince, la densité quadruple de la même plaque d'essai est sensiblement la moitié de la densité double, l'inclinaison de l'aiguille d'acier sera. Cela a une grande influence sur l'effet d'essai. Plus la pente est grande, plus la distance dans la direction verticale est faible, la pression sur la broche à ressort diminue donc et la résistance de chaque couche de la pince à la broche d'acier dans la direction verticale augmente, provoquant le contact de la broche avec le pad. Désagréable De plus, les extrémités des aiguilles en acier inclinées en contact avec le PCB lors du sertissage des moules supérieur et inférieur vont glisser relativement sur la surface du PAD. Si la force de la pince n'est pas bonne et se déforme, l'aiguille en acier se coincera dans la pince. À ce stade, l'aiguille en acier est sur le pad. La pression est beaucoup plus grande que la force élastique de la goupille de ressort de la machine à aiguilles et peut créer une indentation dans les cas graves. La pente de l'aiguille en acier à quatre densités est plus petite que celle de la double densité, il y a donc plus d'espace sur la pince pour installer la colonne de support, ce qui rend la structure de la pince plus stable. Un autre avantage d'une faible pente est la possibilité de réduire l'ouverture et donc la probabilité de rupture.

Pour un BGA avec un pas pad uniformément réparti de 20 mils, la pente maximale de déploiement de l'aiguille est de 600 mils pour une densité double et de 400 mils pour une densité quadruple. Le nombre de points pouvant être disposés par le test de double densité est de 441, soit environ 0,17 pouce 2, alors que le test de quadruple densité est utilisé. Le nombre de points pouvant être disposés à la fois est de 896, soit environ 0,35 pouce2. On y voit qu'il est sensiblement deux fois plus dense.