PCB電測(cè)技術(shù)分析
一、電性測(cè)試
PCB板在生產(chǎn)過程中,難免因外在因素而造成短路、斷路及漏電等電性上的瑕疵,再加上PCB不斷朝高密度、細(xì)間距及多層次的演進(jìn),若未能及時(shí)將不良板篩檢出來,而任其流入制程中,勢(shì)必會(huì)造成更多的成本浪費(fèi),因此除了制程控制的改善外,提高測(cè)試的技術(shù)也是可以為PCB制造者提供降低報(bào)廢率及提升產(chǎn)品良率的解決方案。
在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,因瑕疵而造成成本的損失,在各個(gè)階段都有不同的程度,越早發(fā)現(xiàn)則補(bǔ)救的成本越低。
"The Rule of 10's"就是一個(gè)常被用來評(píng)估PCB在不同制程階段被發(fā)現(xiàn)有瑕疵時(shí)的補(bǔ)救成本。舉例而言,空板制作完成后,若板中的斷路能實(shí)時(shí)檢測(cè)出來,通常只需補(bǔ)線即可改善瑕疵,或者至多損失一片空板;但是若未能被檢測(cè)出斷路,待板子出貨至下游組裝業(yè)者完成零件安裝,也過爐錫及IR重熔,然而卻在此時(shí)被檢測(cè)發(fā)現(xiàn)線路有斷路的情形,一般的下游組裝業(yè)者會(huì)向讓空板制造公司要求賠償零件費(fèi)用、重工費(fèi)、檢驗(yàn)費(fèi)等。若更不幸的,瑕疵的板子在組裝業(yè)者的測(cè)試仍未被發(fā)現(xiàn),而進(jìn)入整體系統(tǒng)成品,如計(jì)算機(jī)、手機(jī)、汽車零件等,這時(shí)再作測(cè)試才發(fā)現(xiàn)的損失,將是空板及時(shí)檢出的百倍、千倍,甚至更高。因此,電性測(cè)試對(duì)于PCB業(yè)者而言,為的就是及早發(fā)現(xiàn)線路功能缺陷的板子。
下游業(yè)者通常會(huì)要求PCB制造廠商作百分之百的電性測(cè)試,因此會(huì)與PCB制造廠商就測(cè)試條件及測(cè)試方法達(dá)成一致的規(guī)格,因此雙方會(huì)先就以下事項(xiàng)清楚的定義出來:
1、測(cè)試資料來源與格式
2、測(cè)試條件,如電壓、電流、絕緣及連通性
3、設(shè)備制作方式與選點(diǎn)
4、測(cè)試章
5、修補(bǔ)規(guī)格
在PCB的制造過程中,有三個(gè)階段必須作測(cè)試:
1、內(nèi)層蝕刻后
2、外層線路蝕刻后
3、成品
每個(gè)階段通常會(huì)有2~3次的100%測(cè)試,篩選出不良板再作重工處理。因此,測(cè)試站也是一個(gè)分析制程問題點(diǎn)的最佳資料收集來源,經(jīng)由統(tǒng)計(jì)結(jié)果,可以獲得斷路、短路及其它絕緣問題的百分比,重工后再行檢測(cè),將數(shù)據(jù)資料整理之后,利用品管方法找出問題的根源,加以解決。
二、電測(cè)的方法與設(shè)備
電性測(cè)試的方法有:專用型(Dedicated)、泛用型(Universal Grid)、飛針型(Flying Probe)、非接觸電子束(E-Beam)、導(dǎo)電布(膠)、電容式(Capacity)及刷測(cè)(ATG-SCAN MAN),其中最常使用的設(shè)備有三種,分別是專用測(cè)試機(jī)、泛用測(cè)試機(jī)及飛針測(cè)試機(jī)。為了更了解各種設(shè)備的功能,以下將分別比較三種主要設(shè)備的特性。
1、專用型(Dedicated)測(cè)試
專用型的測(cè)試之所以為專用型,主要是因?yàn)槠渌褂玫闹尉?Fixture, 如電路板進(jìn)行電性測(cè)試的針盤)僅適用于一種料號(hào),不同料號(hào)的板子就無法測(cè)試,而且無法回收使用。測(cè)試點(diǎn)數(shù)方面,單面板在10,240點(diǎn)、雙面各8,192點(diǎn)以內(nèi)均可作測(cè)試,在測(cè)試密度方面,由于探針頭粗細(xì)的關(guān)系,較適合運(yùn)用于 pitch以上的板子。
2、泛用型(Universal Grid)測(cè)試
泛用型測(cè)試的基本原理是PCB線路的版面是依據(jù)格子(Grid)來設(shè)計(jì),一般所謂線路密度就是指grid的距離,也就是以間距(Pitch)來表示(部份時(shí)候也可用孔密度 來表示),而泛用測(cè)試就是依據(jù)此一原理,依據(jù)孔位置以一G10的基材作Mask,只有在孔的位置探針才能穿過Mask進(jìn)行電測(cè),因此治具的制作簡(jiǎn)易而快速,而且探針可重復(fù)使用。泛用型測(cè)試具有極多測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)Grid固定大型針盤,可分別按不同料號(hào)而制作活動(dòng)式探針的針盤,量產(chǎn)時(shí)只要改換活動(dòng)針盤,就可以對(duì)不同料號(hào)量產(chǎn)測(cè)試。另外,為保證完工的PCB板線路系統(tǒng)通暢,需在使用高壓電(如250V)多測(cè)點(diǎn)的泛用型電測(cè)母機(jī)上,采用特定接點(diǎn)的針盤對(duì)板子進(jìn)行Open/Short電性測(cè)試,此種泛用型的測(cè)試機(jī)稱之為「自動(dòng)化測(cè)試機(jī)」 (ATE, Automatic Testing Equipment)。
泛用型測(cè)試點(diǎn)數(shù)通常在1萬點(diǎn)以上,測(cè)試密度在 或是 的測(cè)試稱為on-grid測(cè)試,若是運(yùn)用于高密度板,由于間距太密,已脫離on-grid設(shè)計(jì),因此屬于off-grid測(cè)試,其治具就必須要特殊設(shè)計(jì),通常泛用型測(cè)試的測(cè)試密度可達(dá) QFP。
3、飛針(Flying Probe)測(cè)試
飛針測(cè)試的原理很簡(jiǎn)單,僅僅需要兩根探針作x、y、z的移動(dòng)來逐一測(cè)試各線路的兩個(gè)端點(diǎn),因此不需要另外制作昂貴的治具。但是由于是端點(diǎn)測(cè)試,因此測(cè)速極慢,約為10~40 points/sec,所以較適合樣品及小量產(chǎn);在測(cè)試密度方面,飛針測(cè)試可適用于極高密度板( ),如MCM。
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