在線測試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展

(2)數(shù)字芯片的隔絕和測量

因為被測數(shù)字器件必須要上電才能測量，在板上器件間又存在連結(jié)，因此電源也會加到其他器件上，這樣一來，當(dāng)測試儀要給被測芯片的某輸入端加驅(qū)動信號時(如高電平)，此輸入端可能被另一芯片的輸出保持在相反電位(低電平)。

數(shù)字驅(qū)動器在瞬間強制被測芯片的輸出端到指定電平，而不管其他芯片影響，來解決這個問題，這種技術(shù)稱背驅(qū)動技術(shù)。

考慮一個典型的TTL芯片輸出狀態(tài)，如圖8、9所示。圖8中Q1導(dǎo)通，Q2截止時，輸出為低電平，為瞬間使輸出為高，測試儀強加一瞬間電流脈沖，從Q1發(fā)射極反流過集電極，使輸出端產(chǎn)生高電位，類似圖9，Q2導(dǎo)通，Q1截止時，輸出為高，為使輸出為低，測試儀在輸出處加一低電平，吸收由此產(chǎn)生從Q2流經(jīng)的電流。因數(shù)字測試速度很快，電流脈沖時間遠(yuǎn)小于10ms(通常為5-10μs)，這么短的脈沖不會造成芯片的損壞。

2.4 針床測試的局限

針床測試的局限主要體現(xiàn)在機械精度方面，我們不妨計算一下從PCB制作，夾具制造直至測試個環(huán)節(jié)帶來的誤差總和，就不難得出結(jié)論：

(1)夾具鉆孔精度，狀態(tài)很好的針床在鉆厚度較厚的夾具板，精度很難控制在25μm以下，況且，對于某些高精度PCB測試用夾具，層數(shù)可高達(dá)8層之多。

(2)PCB測試時，PCB與夾具之間和夾具與設(shè)備之間對位精度，為了讓夾具便于在針床上放置取下，若采用銷釘定位，銷釘與銷釘孔的直徑應(yīng)相差10-20μm。

(3)PCB孔位與外層圖形偏差。在多層PCB制造中，為避免內(nèi)層破盤，提高合格率，常常采用層壓后，根據(jù)各層圖形相對位置，鉆定位孔。層數(shù)越高，孔與外層圖形對位置相差越大，PZB的上表面和下表面位置也可能相差±0.15mm。

(4)測試探針的移動。在多層夾具中，若有細(xì)小的偏差，造成探針摩擦或卡住，就會造成開路誤報。密度過高造成夾具的各層強度下降，發(fā)生彎曲等現(xiàn)象，又會造成探針位置偏差。

(5)PCB尺寸穩(wěn)定性和夾具與PCB尺寸一致性誤差，對一類PCB，由于制造條件的差異(分批制造)環(huán)境溫度、濕度會造成底片、基材的尺寸變化，導(dǎo)致同類PCB圖形尺寸細(xì)小的差別。若板面較大，密度較高時，會直接影響測試精度，同樣，夾具的尺寸也可能根據(jù)環(huán)境的變化出現(xiàn)微觀差異，這些對測試準(zhǔn)確性帶來很大影響。

(6)PCB翹曲造成與測試針對位置變化，嚴(yán)重時，探針無法接觸被測表面，產(chǎn)生誤報。

綜上所述，測試精度的局限是針床測試面臨的最大問題，據(jù)統(tǒng)計，在保證重復(fù)測試正確性的 前提下，排除PCB上下兩面位置的偏差，對100mm×100mm的PCB可測試的最小節(jié)距為0.25mm，對200mm×200mm的PCB可測試的最小節(jié)距為0.31mm，對300mm×300mm的PCB可測試的最小節(jié)距為0.44mm;對400mm×400mm的PCB可測試的最小節(jié)距為0.49mm。

需要指出的是，隨著密度的變化，測試產(chǎn)品和測試成本都相應(yīng)變化，產(chǎn)量與中心距的平方函數(shù)成正比，測試成本與中心距函數(shù)成反比。

另外，測試點數(shù)也是另一個局限因素，尤其是BGA廣泛應(yīng)用的今天，要求測試點密集，若PCB上分布的BGA較多，其間距有限，可能造成測試針分配不足的問題，對專用測試來講，總的測試電樞也非常有限，對高密度封裝板、局部測試點密集，可以被測試的面積也受到限制，例如，對常規(guī)的可測試面積為500mm×500mm，對高密度PCB可測面積僅為200mm×200mm，這就是總測試點數(shù)限制造成的結(jié)果。

對專用測試夾具而言，進(jìn)行高密度PCB測試時，彈簧測試針對精細(xì)節(jié)距測試造成不足，按目前PCB密度要求，測試針應(yīng)當(dāng)非常細(xì)，最好的0.3mm以下，其制造相當(dāng)困難，夾具的鉆孔定位，也是專用夾具必須面臨的問題。

2.5 針床測試的改進(jìn)

面對高密度PCB測試中出現(xiàn)的越來越多的問題，針床測試技術(shù)不斷發(fā)展改進(jìn)，主要體現(xiàn)在針床的密度提高，夾具設(shè)計制造的創(chuàng)新和優(yōu)化，輔助測試的引入，數(shù)據(jù)采用優(yōu)化，測試技術(shù)(開關(guān)卡)的完善。

(1)針床密度的變化

一般的針床測試針的中心距為2540μm，稱單密度針床，隨著測試點數(shù)的增加和測試密度的提高，已有許多廠家推出雙密度針床，測試針的中心距為1778μm，圖10為單密度測試針床和雙密度針床的比較，現(xiàn)在，也有廠家在研制四密度測試設(shè)備，雖然在一定程度上可以解決測試點數(shù)問題，但精度的問題仍然存在。

(2)夾具設(shè)計制造技術(shù)的革新

作為測試精度的主要影響因素，夾具的設(shè)計制造極為關(guān)鍵，在許多成功地進(jìn)行高密度測試的針床測試設(shè)備中，夾具設(shè)計多都有獨到之處，如ECT的夾具設(shè)計軟件，仔細(xì)考慮了測試探針的傾斜度、摩擦力等問題，使制作出的夾具與探針中心正對測試點，保證了精度與設(shè)計一致，在探針較少的區(qū)域，夾具在x、y和z 3個方向受力均衡，不產(chǎn)生彎曲變形而造成偏差，自動對準(zhǔn)系統(tǒng)還可以檢測和補償定位孔與外層圖形間的偏差，在夾具材料的選擇上，使用模塊化、受溫濕度影響下小的材料，保證尺寸精確、穩(wěn)定。

(3)導(dǎo)電橡膠模塊的引入

有些針床測試設(shè)備中，對于某些極為精細(xì)的部分，如TAB，倒裝芯片，μBGA或QFP等，測試點中心距在0.1mm左右，用針測試定位困難。采用導(dǎo)電橡膠模塊，進(jìn)行局部測試，可以克服針床測試的不足，這個模塊通過氣動導(dǎo)管與夾具相連，由相應(yīng)的夾具設(shè)計軟件自動定位，若多個區(qū)域需要用到這個模塊，模塊可多次采用，但導(dǎo)電橡膠模塊將所覆蓋區(qū)域的所有測試點短連，其內(nèi)部的短路無法測出，僅用于被測區(qū)域與外界的連通性，若要測試內(nèi)部短路，必須將這些網(wǎng)選出，采用其他的方法(如移動探針)測試。

(4)開關(guān)卡技術(shù)的改進(jìn)

為適應(yīng)測試準(zhǔn)確性的要求，開關(guān)卡要求能耐高壓，在關(guān)的狀態(tài)下無泄露，在開的狀態(tài)下電阻能得到補償，保證測試正確性，開關(guān)卡本身采用SMT封裝，占用體積小，并有ESD(靜電放電保護(hù))。