PCB科技 - PCB通用測試關鍵技術分析

1、引言

隨著使用大規模集成電路的產品的不斷出現, 安裝和測試相應的 印刷電路板電路板 變得越來越重要. 印刷電路板的一般測試是 印刷電路板行業.

最早的通用電氣測試技術可以追溯到20世紀70年代末和80年代初。 因為當時的元件都是標準封裝（間距為100mil），而印刷電路板只有THT（通孔科技）密度水准，所以歐美測試機製造商設計了一種標準的網格測試機。 只要印刷電路板上的元件和佈線按照標準距離排列，每個測試點都會落在標準網格點上，因為當時所有印刷電路板都可以使用，所以被稱為通用測試機。

由於電晶體封裝技術的發展，元件開始採用更小的封裝和表面貼裝（SMT）封裝，標準密度通用測試不再適用。 囙此，在20世紀90年代中期，歐洲和美國的測試製造商引入了雙密度測試。 該機結合使用一定的鋼針斜率來製作夾具來轉換印刷電路板測試點和機器的電網連接，隨著HDI工藝科技的逐漸成熟，雙密度通用測試已不能完全滿足測試需要，囙此2000年左右，歐洲測試機製造商推出了四密度電網通用測試機。

2、通用測試的關鍵技術

a、開關元件

滿足大多數HDI印刷電路板 測試要求, 測試區域必須足够大, 通常採用以下標準尺寸：9.6*6*12.8(inch), 16×12.8(inch), 24*19.2(inch), 在兩倍密度的情况下 全網格, 上述3種尺寸的測試點為49512, 81920, 和184320. 電子元件的數量高達數十萬. 開關元件是確保測試穩定性的覈心元件, and it is required to have high voltage resistance (> 300V), 低洩漏和其他特性, 電阻值等電力特性必須平衡一致, 囙此，這些部件必須經過嚴格的篩選和測試, 通常電晶體或場效應晶體管用作開關元件

電晶體的優缺點：

優點：成本低，抗靜電擊穿能力强，穩定性高；

缺點：電流驅動，電路更複雜，需要隔離基極電流（Ib）的影響，功耗大

場效應電晶體的優缺點：

優點：電壓驅動，電路簡單，不受基極電流（Ib）的影響，功耗低

缺點：成本高，容易發生靜電擊穿，需要靜電防護措施，穩定性不高，囙此會新增維護成本。

b、網格點的獨立性

全網格

每個柵極都有一個獨立的開關電路，即每個點佔據一組開關元件和電路，整個測試區域可以以四倍的密度分散。

共亯網格

由於整個電網中有大量開關元件和複雜的接線，囙此很難實現。 囙此，一些測試製造商使用電網共亯科技在不同區域的多個點共亯一組開關元件和佈線，從而降低佈線難度。 開關元件的數量，我們稱之為共亯電網。 共亯網格有一個很大的缺陷。 如果某個區域中的點已被完全佔用，則共亯區域中的點將不再使用，並且該區域的密度將降低為單個密度。 囙此，在更大面積的HDI測試中仍然存在密度瓶頸。

c、結構的組成

模組化結構

所有開關陣列、驅動部件和控制部件高度集成到一組開關卡模塊中。 測試區域可以與該模塊自由組合和互換。 故障率低，維護和陞級簡單，但成本高。

繞線結構

電網由繞組pogo引脚和單獨的開關卡組成。 它體積龐大，沒有陞級空間，故障時很難維護。

d、夾具的組成

長針結構夾具

一般指3.75“（95.25mm）鋼針的夾具結構。優點是鋪針坡度較大，組織面積鋪針點數比較短的針結構多20%-30%。但結構强度較差，製作夾具時需要注意加强。

短針結構夾具

它通常是指帶有2.0英寸（50.8mm）鋼針的夾具結構。優點是結構牢固，但針的斜率小。

e、輔助軟件（CAM）

在高密度通用測試中，適當的凸輪支撐非常重要，它主要由兩部分組成：

網絡分析和測試點生成；

協助生產固定裝置。

由於夾具製造過程中的許多參數（如夾具夾層結構、鑽孔直徑、安全孔距離、支柱結構等）對夾具測試效果有很大影響，囙此該部分必須由製造商指定的熟練工程師進行培訓，只有總結經驗才能使夾具變得更好。

3、雙密度和四密度的比較

首先，四密度可以完成無法用兩倍密度測試的電路板。 由於針床上pogo引脚晶格的密度不同於電路板上測試點的密度，囙此測試夾具的鋼針必須具有一定的坡度，以轉換網格上的。 變為離網，但鋼針的傾角受結構限制，不可能無限期地新增。 在正常情况下，雙密度鋼針

斜率（夾具中測試鋼針的水准偏移距離）最大為700密耳，四個密度為400密耳。 然後，可能無法種植針。 可以計算出這樣的針數。

此外, 測試效果可以顯著提高測試的假點率和壓痕. 四密度點陣密度為每平方英寸400點, 雙倍密度是200點. 對於相同數量的點，可以减少針在夾具底層的噴灑面積. 因此, 使用四種密度可以减少鋼針的傾斜. 在相同夾具高度的情况下, 同一測試板的四個密度基本上是兩倍密度的一半, 而鋼針的傾角對測試效果有很大影響. 坡度越大, 垂直方向上的距離越小, 囙此，pogo銷的壓力將降低, 並且夾具的每一層在垂直方向上對鋼銷的阻力新增, 使針腳接觸襯墊. 令人不快的. 此外, 傾斜鋼針的末端與 印刷電路板 在上下模具的壓裝過程中，模具將在襯墊表面相對滑動. 如果夾具的强度不好且變形, 鋼針卡在夾子裏. 此時, 鋼針在墊子上. 壓力遠大於針床pogo銷的彈力, 在嚴重情况下會產生壓痕. 四密度鋼針的斜率小於雙密度鋼針的斜率, 囙此，有更多的空間將支柱安裝在夾具上, 使夾具結構更加穩定. 小斜率的另一個優點是可以减小孔徑, 從而减少孔破裂的可能性.

對於焊盤間距均勻分佈為20密耳的BGA，針擴散的最大斜率為600密耳（雙密度）和400密耳（四密度）。 雙密度測試可安排的點數為441，約為0.17英寸2，而使用四密度測試。 一次可以安排的點數為896，約為0.35英寸2。 從中可以看出，它基本上是雙密度的兩倍。