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1、在线测试环境的 DFT 准则设计2000-11-17随着印刷电路板节点数的增加，PCB 测试变得越来越难，从而给生产者提出了新的挑战。同时，激烈的竞争和用户对高质量 PCB 的需求，使人们对 PCB 性能和缺陷检测提出了更高的要求。在这样的压力下要想在较短的时间内推出更可靠的产品，工程师们必须全面关注 PCB 制造的过程。通过对整个流程进行评测，可以发现设计阶段在改进整个 PCB 的可测性方面具有巨大的潜力。PCB 测试方法已有了相应改进( 图 l)。目前，复杂的 PCB 要求制造过程使用多种测试方法：自动 X 射线检测、简化的 ICT 测试和功能测试。基本的测试策略是利用每一种测试技术，包括
2、 X 射线检测 /ICT 测试/功能测试，以最大限度的检测故障并使测试冗余最小。X 射线检测能够检测出通常的焊接错误如短路呼开路、或焊料的不足和过量。简化的 ICT 测试无需进行全部节点访问并减少了夹具探针的数量，因而减少了夹具接触问题和重复测试的发生。功能测试主要是检查 PCB 的整个运行情况。表 l 表明了在应用这一策略进行 ICT 测试时需要的探测访问次数。DFT 的重要性可测性设计(DFT)技术使得工程师能够使用最先进的技术进行全面快速地测试 PCB 及各组件。由于 DFT 能够有效地提高 PCB 质量并显著减少测试开发时间和费用，因而应用日益广泛。为了使每块电路板以最低的成本进行精确
3、地检测、诊断和修复生产过程中的故障，某些制造商采用两种或两种以上的 PCB 测试手段。其中最有效的方法是将自动化 X 射线检测与改进的传统 ICT 测试相结合。这种方法改变了整个测试模式，并对复杂 P C B 的 DFT 准则产生很大的影晌。新的测试准则，必须在保护 ICT 需求的同时，确保自动化 X 射线系统测试的有效。DFT 在适应多测试性能方面是非常重要的，也为 PCB 制造商带来了实质性的利益。通过缩短开发周期，DFT 有利于提高测试的可重复性、测试诊断性和测试吞吐量，从而降低了总体费用。高效的测试也优化了的生产速度，从而加快产品投放市场的步伐。通过高效地检测潜在的生产缺陷，DFT 使
4、设计工程师有更多的时间进行未来策略的研究。DFT 测试准则由于制造商使用混合 X 射线/ICT 的测试策略，新的 DFT 准则使整个生产过程更高效。主要的内容有：ICT、节点访问、策略使用、策略设计和常规表面装配工艺(SMT)。目前大多数的 ICT 准则都适用于混合 X 射线/ICT 测试环境。它们包括测试焊盘的尺寸和位置、器件非使能端和初始化、数字输入节点及边界扫描的使用。ICT 准则在混合测试方法中进行全节点访问时容易改变。在 X 射线检测之前，简化的 ICT 不需要全部的探测访问。节点访问提供了对数字功能、边界扫描、二极管中的单个电阻、以及分立模拟器件最少量的测试。节点访问还排除了未连接
5、管脚器件的检测(图 2)。在混合测试环境中，X 射线检测能够查出所有的不应该出现的短路点，并将 ICT 从被访问节点的探测中释放出来。在 ICT 测试过程中，PCB 时钟必须暂停，总线数字器件必须处于非工作状态。去掉测试焊盘时，必须维持节点的访问以使时钟和数字器件处于非工作态。另一个应用是作为一种软件工具，以决定在复杂 PCB 中哪一个探针应该去掉?简化的 ICT 过程能够智能地去掉测试夹具探针。然而， PCB 需保留大量的电源和地节点的测试焊盘，这可以保证因氧化或不清洁产生的接触电阻引起的电压下降的幅度最小。因此，需根据 N+l 原则保留对电源和地测试焊盘的接触，其中 N 是电源电流，单位是
6、安培。使用地测试焊盘的数量要比电源焊盘的数量大约多 4 到 5 倍。元件的使用和设计元件的使用准则要确保充分利用电阻器包，并使每一电阻器包内的电阻数最大。这是由于在一个混合 X 射线/ICT 测试的环境 3 所有分立模拟器件和每一电阻器包里的每一电阻都需要探测访问。DFT 准则尽可能的利用大型多元件数字器件。一个包内元件数量的增大会提高探测利用效率。大规模数字电路也需使用边界扫描技术，以减少 ICT 探测的数量。用边界扫描信号写一个测试过程，有利于验证器件的类型、方位和操作。这应该符合 IEEE ll49.l 标准，尽可能使用识别寄存器和标准边界扫描 DFT 建议。X 射线束以一定的角度旋转并
7、穿透 PCB，可以观测焊点。一个 PCB会偶尔包含一种从多角度严重衰减 X 射线的元件。所以 3 在器件使用准则中指出，要避免在 IC 焊盘下直接出现电容、微词电路和 BGA 封装的器件。选择管脚 l 大于其它管脚的器件有助于以手工视觉检测。在 X 射线检测系统中，这种器件增加了测试开发时间。建议尽量避免器件管脚 l 的不同尺寸。应标明器件的极性或方向。器件设计准则中强调，在不使用边界扫描时， ASIC 应使用最少的管脚数来完成器件功能的一个子集。使用这些功能，在没有拓扑冲突的条件下使PCB 布线接触与这些管脚相连的节点。为了简化 ICT 探针的搬移，准则提供了 N A N D 树设计的最小器
8、件管脚数。器件的设计也保证仅用几个管脚来实现内建自测试（BIST），而其它的管脚浮空处于任意状态。常规 SMT 准则优化了焊接表面焊盘和引脚的尺寸，防止长焊盘上出现短引脚。常规 SMT 利用回流焊接过程来减少焊料变化及 BGA 和 CGA 器件的椭圆形焊盘。如图 3 所示。其它的建议准则为精确观察焊点图象，X 射线检测系统必须测定 PCB 表面到 X 射线源的距离。系统通过使用一个激光源和表面焊点图来完成。要有一个激光可见的电源和地线层的表面焊点图。电源和地层应靠近 PCB 表面，并覆盖整个板的同一个布线层。焊点、元件和测试焊盘必须与 PCB 边缘保持一定的距离。当在传送 PCB时，所有的焊点
9、和元件必须距离 PCB 边缘至少 3 毫米。同样，应该保持测试点与 PCB 边缘同样的距离。CAD 数据的测试转化通常是自动化的，这个转化取决于测试过程，测试过程可能只对相对于一个参考标识的元件进行转化。给器件分配一个参考标识之后，如 RF 屏蔽，它的 AD 数据转化过程中可能不会出现。在同一功能中尽可能用同一种器件，若 PCB 中器件有细微的差别，测试开发时间将增加，从而使测试工程师花费更多的时间用于复制元件号和测试不同器件的差别。测试程序和仪器信息在 DFT 过程中是很重要的。使用测试系统的PCB 参数规范是非常明智的。这包括最大尺寸，最小/ 最大厚度，顶层/底层清除，重量和节点命名规则。遵守这些 DFT 准则，将改进 PCB 测试的各个方面。细心设计会减少测试费用，提高效率，并使用户满意。然而，使用 DFT 准则通常需要对其它设计和生产过程需求做出一些妥协。最好的办法是与测试工程师一起检查，以决定每一准则在生产环境中的效果如何。
