Технология PCB - Ключевой технический анализ общего тестирования PCB

1. Введение

По мере того, как продукты, использующие крупномасштабные интегральные схемы, продолжают появляться, установка и тестирование соответствующих плат PCB становится все более важным. Общее тестирование печатных плат является традиционной технологией тестирования в индустрии PCB.

Самые ранние технологии тестирования General Electric относятся к концу 1970 - х и началу 1980 - х годов. Поскольку в то время компоненты были стандартной упаковкой (с интервалом 100 мм), в то время как PCB имел только уровень плотности THT (технология сквозных отверстий), европейские и американские производители испытательных машин разработали стандартную сеточную испытательную машину. Пока компоненты и проводка на PCB расположены на стандартном расстоянии, каждая тестовая точка падает на стандартную точку сетки, потому что в то время все PCB доступны, поэтому он называется универсальным тестовым аппаратом.

Из - за развития технологии упаковки полупроводников компоненты начали иметь меньшие упаковки и упаковки поверхности (SMT), стандартные общие тесты плотности больше не применяются. Таким образом, в середине 1990 - х годов европейские и американские производители тестов внедрили тесты с двойной плотностью. Машина, в сочетании с использованием определенного наклона стальной иглы для изготовления приспособлений для преобразования точки тестирования PCB и сеточного соединения машины, по мере того, как технология HDI становится все более зрелой, универсальные тесты с двойной плотностью не могут полностью удовлетворить потребности тестирования, поэтому около 2000 года европейские производители испытательных машин запустили универсальные тестовые машины с четырехкратной плотностью сетки.

2. Ключевые методы общего тестирования

a. Элементы переключения

Чтобы соответствовать большинству требований тестирования HDI PCB, область тестирования должна быть достаточно большой, как правило, следующие стандартные размеры: 9.6 * 12,8 (дюйм), 16X12.8 (дюйм) и 24 * 19.2 (дюйм) с полной двойной плотностью. В случае полной сетки точки тестирования для этих трех размеров составляют соответственно 49512, 81920 и 184320. Количество электронных компонентов достигает сотен тысяч. Элементы переключателя являются основными компонентами, обеспечивающими стабильность испытаний, требуют высокой прочности (> 300В), низкой утечки и других характеристик, значение сопротивления и другие электрические характеристики должны быть сбалансированными и последовательными, поэтому такие элементы должны быть тщательно отфильтрованы и протестированы, как правило, транзисторы или полевые трубки в качестве переключателей

Преимущества и недостатки транзисторов:

Преимущества: низкая стоимость, сильная способность к статическому удару током, высокая стабильность;

Недостатки: привод тока, схема более сложная, необходимо изолировать влияние тока базы (Ib), большой энергопотребление

Преимущества и недостатки FET:

Преимущества: привод напряжения, простая схема, не подвержена влиянию тока базы (Ib), низкое энергопотребление

Недостатки: высокая стоимость, подверженность электростатическому пробою, необходимость принятия электростатических мер защиты, стабильность невелика, поэтому увеличит затраты на обслуживание.

b. Независимость точек сетки

Полная сетка

Каждая сетка имеет отдельную схему переключения, то есть каждая точка занимает набор переключателей и схем, и вся тестовая область может быть распределена с четырехкратной плотностью.

Общая сетка

Из - за большого количества переключающих элементов во всей сетке проводка сложна, поэтому ее трудно реализовать. Таким образом, некоторые производители тестов используют технологию совместного использования сетки для совместного использования набора переключателей и проводок в нескольких точках в разных регионах, что снижает сложность проводки. Количество переключателей, которые мы называем общей сеткой, имеет большой недостаток. Если точка в области полностью занята, точка в общей области больше не будет использоваться, и плотность области будет уменьшена до единой плотности. Таким образом, узкие места плотности все еще существуют в тестах HDI на больших площадях.

c. Состав структуры

Модульная структура

Все переключательные решетки, приводные компоненты и элементы управления высоко интегрированы в набор модулей карт переключения. Области тестирования могут свободно комбинироваться и обмениваться с модулем. Коэффициент отказов низкий, техническое обслуживание и модернизация просты, но дорогостоящи.

Оборотная структура

Сетка состоит из проволочных пружинных выводов и отдельных карт переключателя. Он огромен и не имеет места для обновления, и его трудно поддерживать в случае сбоя.

d. Состав приспособлений

Структурные приспособления с длинной иглой

Обычно относится стальная игла 3,75 "(95,25 мм) конструкция зажима. Преимущество заключается в том, что игла имеет большой наклон развертки, количество точек разложения иглы на единицу площади относительно короткой структуры иглы больше 20% ~ 30%. Однако конструкционная прочность хуже, изготовление приспособления требует внимания к усилению.

Структурные приспособления с укороченной иглой

Обычно это относится к конструкции зажима со стальной иглой 2,0 "(50,8 мм). Преимущество заключается в прочности конструкции, но наклон иглы меньше.

е. Вспомогательное программное обеспечение (CAM)

В универсальных тестах высокой плотности очень важна надлежащая поддержка CAM, которая состоит в основном из двух частей:

Сетевой анализ и создание тестовых точек;

Помощь в производстве арматуры.

Поскольку многие параметры процесса изготовления приспособлений (например, многослойная конструкция приспособления, диаметр скважины, расстояние безопасного отверстия, конструкция стойки и т. Д.) сильно влияют на эффективность испытаний приспособления, эта часть должна быть обучена квалифицированным инженером, назначенным изготовителем, и является непрерывной. Только обобщение опыта может сделать приспособление лучше.

Сравнение двух и четырех плотностей

Во - первых, четыре плотности могут выполнять пластины, которые не могут быть протестированы с удвоенной плотностью. Поскольку плотность игольчатой решетки pogo на иголочном станке отличается от плотности тестовой точки на монтажной плате, игла испытательного зажима должна иметь определенный наклон, чтобы перейти в онлайн. Станьте оффлайн, но наклон иглы ограничен структурой и не может быть бесконечно увеличен. В нормальных условиях стальная игла двойной плотности

Наклон (расстояние горизонтального смещения испытательной иглы в зажиме) составляет до 700 м, а плотность четыре - 400 м. Затем, возможно, не удастся имплантировать иглу. Можно подсчитать, сколько таких игл.

Кроме того, результаты тестирования могут значительно улучшить скорость виртуальных точек и частоту царапин теста. Плотность решетки с четырьмя плотностями составляет 400 точек на квадратный дюйм, а двойная плотность - 200 точек. Для такого же количества точек площадь распыления иглы на дне приспособления может быть уменьшена. Таким образом, использование четырех плотностей может уменьшить наклон иглы. При одинаковой высоте зажима четыре плотности одной и той же тестовой пластины в основном вдвое плотнее, а наклон иглы будет равен. Это оказывает большое влияние на результаты теста. Чем больше наклон, тем меньше расстояние в вертикальном направлении, тем меньше давление пружинного штифта, и сопротивление каждого слоя зажима стальному штифту в вертикальном направлении увеличивается, что приводит к контакту штифта с PAD. Неприятный. Кроме того, конец наклонной стальной иглы, которая контактирует с PCB во время прессования верхней и нижней форм, будет относительно скользить по поверхности PAD. Если зажим имеет плохую прочность и деформируется, иголка застряла в зажиме. В этот момент стальная игла находится на PAD. Давление намного больше, чем эластичность иглы иглы иглы иголки, и в тяжелых случаях возникают царапины. Игла с четырьмя плотностями имеет меньший наклон, чем игла с двойной плотностью, поэтому пространство для установки опорной колонны на зажиме больше, что делает конструкцию зажима более стабильной. Еще одним преимуществом малого наклона является то, что он уменьшает апертуру, тем самым уменьшая вероятность пористости.

Для BGA с равномерно распределенным расстоянием PAD в 20 м максимальный наклон стрелки составляет 600 м для двойной плотности и 400 м для четырех. Количество точек, которые могут быть установлены с помощью теста на двойную плотность, составляет 441, около 0,17 дюйма 2, в то время как используется тест на четыре плотности. Количество точек, которые можно разместить за один раз, составляет 896, около 0,35 дюйма 2. Из этого видно, что он в основном в два раза плотнее.