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[资料] PCB设计与ICT测试

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发表于 2009-7-25 13:37:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
前言
今日电子产品愈轻薄短小,PCB之设计布线也愈趋复杂困难。除需兼顾功能性与安全性外,更需可生产及可测试。兹就可测性之需求提供规则供设计布线工程师参考,如能注意之,将可为贵公司省下可观之ICT治具制作费用并增进测试之可靠性与ICT治具之使用寿命。
可取用之规则
 虽然有双面ict治具,但最好将被测点放在同一面。
被测点优先顺序:A.测垫(Testpad) B.零件脚(Component Lead) C.贯穿孔(Via)
 两被测点或被测点与预钻孔之中心距不得小于0.050"(1.27mm)。以大于0.100"(2.54mm)为佳,其次是0.075"(1.905mm)
 被测点应离其附近零件(位于同一面者)至少0.100",如为高于3m/m零件,则应至少间距0.120"。
 被测点应平均分布于PCB表面,避免局部密度过高。
 被测点直径最好能不小于0.035"(0.9mm),如在上针板,则最好不小于0.040"(1.00mm),形状以正方形较佳(可测面积较圆形增加21%)。小于0.030"之被测点需额外加工,以导正目标。
 被测点的Pad及Via不应有防焊漆(Solder Mask)。
被测点应离板边或折边至少0.100"。
 PCB厚度至少要0.062"(1.35mm),厚度少于此值之PCB容易板弯,需特殊处理。
定位孔(Tooling Hole)直径最好为0.125"(.3.175mm)。其公差应在"+0.002"/-0.001"。其位置应在PCB之对角。
 被测点至定位孔位置公差应为+/-0.002"。
避免将被测点置于SMT零件上,非但可测面积太小,不可靠,而且容易伤害零件。
 避免使用过长零件脚(大于0.170"(4.3mm))或过大的孔径(大于1.5mm)为被测点,需特殊处理。
ICT治具制作所需资料
Layout CAD File:例如: PCADR-->* .pdf PADSR--> *.asc
PCB空板一片(请注意版本及连片问题)
 待测实体板一片
BOM
线路图
ICT治具PCB LAYOUT 配合事项
每一铜箔不论形状如,至少需要一个可测试点。
测试点位置考虑顺序:
1. ACI插件零件脚优先考虑为测试点。
2. 铜箔露铜部份(测试PAD),但最好吃锡。
3. 立式零件插件脚。
4. Through Hole不可有Mask。
测试点直径
1.1m/m以上,以一般控针可达到测试效果。
2.1m/m以下,则须用较精密探针增加制造成本。
3.PAD接触性须好。
测试点形状,圆形或正方形均可。

(均可,并无一定限制)

点与点间的间距须大于2m/m(中心点对中心点)。


双面PCB的要求:以能做成单面测试为考虑重点 1. SMD面走线最少须有1 through hole贯穿至dip面,以便充当为测试点,由dip面进行测试。 2. 若through hole须mask时,则须考虑于through hole旁lay测试pad。 3. 若无法做成单面,则以双面治具方式制作。
空脚在可允许的范围内,应考虑可测试性,无测试点时,则须拉点。
 Back Up Battery最好有Jumper,于ICT测试时,能有效隔离电路。
定位孔要求
1. 每一片PCB须有2个定位孔,且孔内不能沾锡。
2. 选择以对角线,距离最远之2孔为定位孔。
 



ICT在线测试仪的效益


 
1.产量增加:ICT在线测试仪的检测速度非常快,如300个元件的线路板约3秒钟全部检测,比人工检测时间大大缩短,产量可大大提高。
2.降低成本:
  A. 使维修工作简单化,维修速度加快,减少维修人员,降低维修成本,
  B.降低因误判而损坏的元件成本,
  C.减少维修备品库存!
3.使产品一次良品率提高:提供大量的统计数据,以便生产管理者对生产工艺进行及时监督,调整,管理。
4.减少误判错误:ICT在线测试仪对错误检测将准确稳定,避免人员对故障的错误猜测。
5.减少操作费用:ICT在线测试仪是一次性对整板进行测试,也可以同时测试多块联板,只需一个操作员工。
6.产品经过ICT测试以后,为后段的功能测试扫除一切隐藏性问题.
7.现代化的电子生产线,拥有ICT进行测试,是产品质量优良的卡片!是您接单的得力助手,是客户发单的信心保证!

ICT与飞针测试仪的详细分析比较   


(上海伊腾忠-腾新机械)ICT想必大家都不会陌生,他是针对每1个种类PCBA,制作专门的针床夹具,通过ICT测试仪进行PCBA的电性测试.
由于ICT的测试速度快,并且相比AOI和AXI能够提供较为可靠的电性测试,所以在一些大批量进行PCBA生产的OEM,EMS企业中,成为了测试的主流设备.
但是,ICT也有个致命的缺点,既市场反应速度慢,因为为一块PCBA制作和调试ICT针床夹具,往往需要花费1周甚至几周时间,并且一块针床夹具的价格不菲.对于一些研发类和对市场敏感度较高的企业,往往在急切研制和推出新产品时,ICT针床夹具无法及时上马,或者频繁的产品更新,造成大量ICT针床报废产生极大的成本浪费,或者产品线过于宽大,导致需要大量不同的ICT针床夹具,使得成本急剧上升.正是以上种种原因,TAKAYA公司在1986年推出了世界上第一台飞针测试仪APT-2200.
所谓飞针测试仪,就是通过移动的测针进行自由组合灵活的测量PCBA表面上的元件,只需要对每一块PCBA板制作程序既可测量,另外由于他的测针存在角度,因而他的测试覆盖率要远高于传统的ICT测试仪,对一些高密度PCBA板也能进行测量,普通的ICT测试通常覆盖率只有60-70%,而飞针测试仪能达到90%以上.目前TAKAYA飞针能测试的项目为:电阻,微小电阻,继电器,电容,电解电容,元器件极性,IC,光藕,晶振,AC阻抗,二及/三及管,短路开路,DC,AC电压,电流,电感,附带AOI测试等.
该产品推出后,在国际上引起了巨大的反响,对于一些少批量多品种的PCBA厂商以及ODM,研发类企业提供了解决燃眉之急.飞针凭借其特有的高精度,高覆盖率,高灵活性,高市场反应,在PCBA的高密度区域局部检测,功能测后的修理台前检测,高价值PCBA检测,PCBA产品导入研发等岗位发挥着巨大作用.想必对于2200,一些老牌的中国企业也并不陌生,在北京昌平区的一家电子公司,至今仍然使用着这台20年前的设备. 在TAKAYA推出飞针测试仪后不久,世界上一些其他厂商也纷纷效仿TAKAYA推出自己的飞针测试仪瞄准了这块市场.
然而飞针毕竟不可能完全替代传统ICT,因为两者针对的市场并不是完全相同的,对于一些大批量PCBA生产的企业飞针很难满足他们的需求,在经历了严酷的市场竞争后,不少测试设备厂商纷纷退出飞针领域,目前主要形成飞针市场TAKAYA,SPEA,SEICA三分天下的局面,TAKAYA当然凭借着其技术性能优势占据了全球飞针市场的70%.

就目前的SMT测试行业来看,没有一种测试设备是完美的,飞针也有飞针的强项和弱项,但相信只要将其放在其能够发挥作用的岗位上,与其他设备相配合,一定会为SMT企业提供一个强大的产品品质保证.


以上是个人对于飞针的一些见解,如果大家有对飞针有详细了解需求的话,可以直接打电话或者邮件进行技术方面的交流.
二、ICT测试技术
电气测试使用的最基本仪器是在线测试仪(ICT),传统的在线测试仪测量时使用专门的针床与已焊接好的线路板上的元器件接触,并用数百毫伏电压和10毫安以内电流进行分立隔离测试,从而精确地测出所装电阻、电感、电容、二极管、三极管、可控硅、场效应管、集成块等通用和特殊元器件的漏装、错装、参数值偏差、焊点连焊、线路板开短路等故障,并将故障是哪个元件或开短路位于哪个点准确告诉用户。针床式在线测试仪优点是测试速度快,适合于单一品种民用型家电线路板极大规模生产的测试,而且主机价格较便宜。但是随着线路板组装密度的提高,特别是细间距SMT组装以及新产品开发生产周期越来越短,线路板品种越来越多,针床式在线测试仪存在一些难以克服的问题:测试用针床夹具的制作、调试周期长、价格贵;对于一些高密度SMT线路板由于测试精度问题无法进行测试。
基本的ICT近年来随着克服先进技术局限的技术而改善。例如,当集成电路变得太大以至于不可能为相当的电路覆盖率提供探测目标时,ASIC工程师开发了边界扫描技术。边界扫描(boundary scan)提供一个工业标准方法来确认在不允许探针的地方的元件连接。额外的电路设计到IC内面,允许元件以简单的方式与周围的元件通信,以一个容易检查的格式显示测试结果。 另一个非矢量技术(vectorlees technique)将交流(AC)信号通过针床施加到测试中的元件。一个传感器板靠住测试中的元件表面压住,与元件引脚框形成一个电容,将信号偶合到传感器板。没有偶合信号表示焊点开路。 用于大型复杂板的测试程序人工生成很费时费力,但自动测试程序产生(ATPG, automated test program generation)软件的出现解决了这一问题,该软件基于PCBA的CAD数据和装配于板上的元件规格库,自动地设计所要求的夹具和测试程序。虽然这些技术有助于缩短简单程序的生成时间,但高节点数测试程序的论证还是费时和和具有技术挑战性。

ICT在线测试仪原理摘要:
本文介绍在线测试的基本知识和基本原理。
1 慨述
1.1 定义
ICT在线测试仪,ICT,In-Circuit Test,是通过对在线元器件的电性能及电气连接进行测试来检查生产制造缺陷及元器件不良的一种标准测试手段。它主要检查在线的单个元器件以及各电路网络的开、短路情况,具有操作简单、快捷迅速、故障定位准确等特点。
飞针ICT基本只进行静态的测试,优点是不需制作夹具,程序开发时间短。
针床式ICT可进行模拟器件功能和数字器件逻辑功能测试,故障覆盖率高,但对每种单板需制作专用的针床夹具,夹具制作和程序开发周期长。
1.2 ICT的范围及特点
检查制成板上在线元器件的电气性能和电路网络的连接情况。能够定量地对电阻、电容、电感、晶振等器件进行测量,对二极管、三极管、光藕、变压器、继电器、运算放大器、电源模块等进行功能测试,对中小规模的集成电路进行功能测试,如所有74系列、Memory 类、常用驱动类、交换类等IC。
它通过直接对在线器件电气性能的测试来发现制造工艺的缺陷和元器件的不良。元件类可检查出元件值的超差、失效或损坏,Memory类的程序错误等。对工艺类可发现如焊锡短路,元件插错、插反、漏装,管脚翘起、虚焊,PCB短路、断线等故障。
测试的故障直接定位在具体的元件、器件管脚、网络点上,故障定位准确。对故障的维修不需较多专业知识。采用程序控制的自动化测试,操作简单,测试快捷迅速,单板的测试时间一般在几秒至几十秒。
1。3意义
在线测试通常是生产中第一道测试工序,能及时反应生产制造状况,利于工艺改进和提升。ICT在线测试仪测试过的故障板,因故障定位准,维修方便,可大幅提高生产效率和减少维修成本。因其测试项目具体,是现代化大生产品质保证的重要测试手段之一。
ICT测试理论做一些简单介绍
1基本测试方法
1.1模拟器件测试
利用运算放大器进行测试。由“A”点“虚地”的概念有:
∵Ix = Iref
∴Rx = Vs/ V0*Rref
Vs、Rref分别为激励信号源、仪器计算电阻。测量出V0,则Rx可求出。
若待测Rx为电容、电感,则Vs交流信号源,Rx为阻抗形式,同样可求出C或L。
1.2 隔离(Guarding)
上面的测试方法是针对独立的器件,而实际电路上器件相互连接、相互影响,使Ix笽ref,测试时必须加以隔离(Guarding)。隔离是在线测试的基本技术。
在上电路中,因R1、R2的连接分流,使Ix笽ref ,Rx = Vs/ V0*Rref等式不成立。测试时,只要使G与F点同电位,R2中无电流流过,仍然有Ix=Iref,Rx的等式不变。将G点接地,因F点虚地,两点电位相等,则可实现隔离。实际实用时,通过一个隔离运算放大器使G与F等电位。ICT测试仪可提供很多个隔离点,消除外围电路对测试的影响。
1.2 IC的测试
对数字IC,采用Vector(向量)测试。向量测试类似于真值表测量,激励输入向量,测量输出向量,通过实际逻辑功能测试判断器件的好坏。
如:与非门的测试
对模拟IC的测试,可根据IC实际功能激励电压、电流,测量对应输出,当作功能块测试。
2 非向量测试
随着现代制造技术的发展,超大规模集成电路的使用,编写器件的向量测试程序常常花费大量的时间,如80386的测试程序需花费一位熟练编程人员近半年的时间。SMT器件的大量应用,使器件引脚开路的故障现象变得更加突出。为此各公司非向量测试技术,Teradyne推出MultiScan;GenRad推出的Xpress非向量测试技术。
2.1 DeltaScan模拟结测试技术
DeltaScan利用几乎所有数字器件管脚和绝大多数混合信号器件引脚都有的静电放电保护或寄生二极管,对被测器件的独立引脚对进行简单的直流电流测试。当某块板的电源被切断后,器件上任何两个管脚的等效电路如下图中所示。
1 在管脚A加一对地的负电压,电流Ia流过管脚A之正向偏压二极管。测量流过管脚A的电流Ia。
2 保持管脚A的电压,在管脚B加一较高负电压,电流Ib流过管脚B之正向偏压二极管。由于从管脚A和管脚B至接地之共同基片电阻内的电流分享,电流Ia会减少。
3 再次测量流过管脚A的电流Ia。如果当电压被加到管脚B时Ia没有变化(delta),则一定存在连接问题。
DeltaScan软件综合从该器件上许多可能的管脚对得到的测试结果,从而得出精确的故障诊断。信号管脚、电源和接地管脚、基片都参与DeltaScan测试,这就意味着除管脚脱开之外,DeltaScan也可以检测出器件缺失、插反、焊线脱开等制造故障。
GenRad类式的测试称Junction Xpress。其同样利用IC内的二极管特性,只是测试是通过测量二极管的频谱特性(二次谐波)来实现的。
DeltaScan技术不需附加夹具硬件,成为首推技术。
2.2 FrameScan电容藕合测试
FrameScan利用电容藕合探测管脚的脱开。每个器件上面有一个电容性探头,在某个管脚激励信号,电容性探头拾取信号。如图所示:
1 夹具上的多路开关板选择某个器件上的电容性探头。
2 测试仪内的模拟测试板(ATB)依次向每个被测管脚发出交流信号。
3 电容性探头采集并缓冲被测管脚上的交流信号。
4 ATB测量电容性探头拾取的交流信号。如果某个管脚与电路板的连接是正确的,就会测到信号;如果该管脚脱开,则不会有信号。
GenRad类式的技术称Open Xpress。原理类似。
此技术夹具需要传感器和其他硬件,测试成本稍高。
3 Boundary-Scan边界扫描技术
ICT测试仪要求每一个电路节点至少有一个测试点。但随着器件集成度增高,功能越来越强,封装越来越小,SMT元件的增多,多层板的使用,PCB板元件密度的增大,要在每一个节点放一根探针变得很困难,为增加测试点,使制造费用增高;同时为开发一个功能强大器件的测试库变得困难,开发周期延长。为此,联合测试组织(JTAG)颁布了IEEE1149.1测试标准。
IEEE1149.1定义了一个扫描器件的几个重要特性。首先定义了组成测试访问端口(TAP)的四(五〕个管脚:TDI、TDO、TCK、TMS,(TRST)。测试方式选择(TMS)用来加载控制信息;其次定义了由TAP控制器支持的几种不同测试模式,主要有外测试(EXTEST)、内测试(INTEST)、运行测试(RUNTEST);最后提出了边界扫描语言(Boundary Scan Description Language),BSDL语言描述扫描器件的重要信息,它定义管脚为输入、输出和双向类型,定义了TAP的模式和指令集。
具有边界扫描的器件的每个引脚都和一个串行移位寄存器(SSR)的单元相接,称为扫描单元,扫描单元连在一起构成一个移位寄存器链,用来控制和检测器件引脚。其特定的四个管脚用来完成测试任务。
将多个扫描器件的扫描链通过他们的TAP连在一起就形成一个连续的边界寄存器链,在链头加TAP信号就可控制和检测所有与链相连器件的管脚。这样的虚拟接触代替了针床夹具对器件每个管脚的物理接触,虚拟访问代替实际物理访问,去掉大量的占用PCB板空间的测试焊盘,减少了PCB和夹具的制造费用。
作为一种测试策略,在对PCB板进行可测性设计时,可利用专门软件分析电路网点和具扫描功能的器件,决定怎样有效地放有限数量的测试点,而又不减低测试覆盖率,最经济的减少测试点和测试针。
边界扫描技术解决了无法增加测试点的困难,更重要的是它提供了一种简单而且快捷地产生测试图形的方法,利用软件工具可以将BSDL文件转换成测试图形,如Teradyne的Victory,GenRad的Basic Scan和Scan Path Finder。解决编写复杂测试库的困难。
用TAP访问口还可实现对如CPLD、FPGA、Flash Memroy的在线编程(In-System Program或On Board Program)。
4 Nand-Tree
Nand-Tree是Inter公司发明的一种可测性设计技术。在我司产品中,现只发现82371芯片内此设计。描述其设计结构的有一一般程*.TR2的文件,我们可将此文件转换成测试向量。
ICT测试要做到故障定位准、测试稳定,与电路和PCB设计有很大关系。原则上我们要求每一个电路网络点都有测试点。电路设计要做到各个器件的状态进行隔离后,可互不影响。对边界扫描、Nand-Tree的设计要安装可测性要求。
发表于 2010-11-17 21:58:15 | 显示全部楼层
呵呵
说的挺详细的
要是有图多好
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发表于 2011-5-5 16:27:17 | 显示全部楼层
学习了,谢谢
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发表于 2011-6-30 16:27:43 | 显示全部楼层
免费的,一定要顶
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发表于 2011-12-13 08:28:47 | 显示全部楼层
冒个泡泡
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发表于 2012-9-23 17:01:24 | 显示全部楼层
好东西,支持免费
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