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PCB电测技术分析


一、电性测试
      PCB板在生产过程中,难免因外在因素而造成短路、断路及漏电等电性上的瑕疵,再加上PCB不断朝高密度、细间距及多层次的演进,若未能及时将不良板筛检出来,而任其流入制程中,势必会造成更多的成本浪费。因此除了制程控制的改善外,提高测试的技术也是可以为PCB制造者提供降低报废率及提升产品良率的解决方案。
      在电子产品的生产过程中,因瑕疵而造成成本的损失,在各个阶段都有不同的程度,越早发现则补救的成本越低。
      "TheRuleof10's"就是一个常被用来评估PCB在不同制程阶段被发现有瑕疵时的补救成本。举例而言,空板制作完成后,若板中的断路能实时检测出来,通常只需补线即可改善瑕疵,或者至多损失一片空板;但是若未能被检测出断路,待板子出货至下游组装业者完成零件安装,也过炉锡及IR重熔,然而却在此时被检测发现线路有断路的情形,一般的下游组装业者会向让空板制造公司要求赔偿零件费用、重工费、检验费等。若更不幸的,瑕疵的板子在组装业者的测试仍未被发现,而进入整体系统成品,如计算机、手机、汽车零件等,这时再作测试才发现的损失,将是空板及时检出的百倍、千倍,甚至更高。因此,电性测试对于PCB业者而言,为的就是及早发现线路功能缺陷的板子。
      下游业者通常会要求PCB制造厂商作百分之百的电性测试,因此会与PCB制造厂商就测试条件及测试方法达成一致的规格,因此双方会先就以下事项清楚的定义出来:
      1、测试资料来源与格式
      2、测试条件,如电压、电流、绝缘及连通性
      3、设备制作方式与选点
      4、测试章
      5、修补规格
      在PCB的制造过程中,有三个阶段必须作测试:
      1、内层蚀刻后
      2、外层线路蚀刻后
      3、成品
      每个阶段通常会有2~3次的100%测试,筛选出不良板再作重工处理。因此,测试站也是一个分析制程问题点的最佳资料收集来源,经由统计结果,可以获得断路、短路及其它绝缘问题的百分比,重工后再行检测,将数据资料整理之后,利用品管方法找出问题的根源,加以解决。
      二、电测的方法与设备
      电性测试的方法有:专用型(Dedicated)、泛用型(UniversalGrid)、飞针型(FlyingProbe)、非接触电子束(E-Beam)、导电布(胶)、电容式(Capacity)及刷测(ATG-SCANMAN),其中最常使用的设备有三种,分别是专用测试机、泛用测试机及飞针测试机。为了更了解各种设备的功能,以下将分别比较三种主要设备的特性。
      1、专用型(Dedicated)测试
      专用型的测试之所以为专用型,主要是因为其所使用的治具(Fixture,如电路板进行电性测试的针盘)仅适用于一种料号,不同料号的板子就无法测试,而且无法回收使用。
      测试点数方面,单面板在10,240点、双面各8,192点以内均可作测试,在测试密度方面,由于探针头粗细的关系,较适合运用于pitch以上的板子。
      2、泛用型(UniversalGrid)测试
      泛用型测试的基本原理是PCB线路的版面是依据格子(Grid)来设计,一般所谓线路密度就是指grid的距离,也就是以间距(Pitch)来表示(部份时候也可用孔密度来表示),而泛用测试就是依据此一原理,依据孔位置以一G10的基材作Mask,只有在孔的位置探针才能穿过Mask进行电测,因此治具的制作简易而快速,而且探针可重复使用。泛用型测试具有极多测点的标准Grid固定大型针盘,可分别按不同料号而制作活动式探针的针盘,量产时只要改换活动针盘,就可以对不同料号量产测试。另外,为保证完工的PCB板线路系统通畅,需在使用高压电(如250V)多测点的泛用型电测母机上,采用特定接点的针盘对板子进行Open/Short电性测试,此种泛用型的测试机称之为「自动化测试机」(ATE,AutomaticTestingEquipment)。
      泛用型测试点数通常在1万点以上,测试密度在或是的测试称为on-grid测试,若是运用于高密度板,由于间距太密,已脱离on-grid设计,因此属于off-grid测试,其治具就必须要特殊设计,通常泛用型测试的测试密度可达QFP。
      3、飞针(FlyingProbe)测试
      飞针测试的原理很简单,仅仅需要两根探针作x、y、z的移动来逐一测试各线路的两个端点,因此不需要另外制作昂贵的治具。但是由于是端点测试,因此测速极慢,约为10~40points/sec,所以较适合样品及小量产;在测试密度方面,飞针测试可适用于极高密度板(),如MCM。
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