在線測(cè)試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展

(2)數(shù)字芯片的隔絕和測(cè)量

因?yàn)楸粶y(cè)數(shù)字器件必須要上電才能測(cè)量，在板上器件間又存在連結(jié)，因此電源也會(huì)加到其他器件上，這樣一來，當(dāng)測(cè)試儀要給被測(cè)芯片的某輸入端加驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)(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(dòng)器在瞬間強(qiáng)制被測(cè)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(gè)問題，這種技術(shù)稱背驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

考慮一個(gè)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(shí)，輸出為低電平，為瞬間使輸出為高，測(cè)試儀強(qiáng)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(shí)，輸出為高，為使輸出為低，測(cè)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(cè)試速度很快，電流脈沖時(shí)間遠(yuǎn)小于10ms(通常為5-10μs)，這么短的脈沖不會(huì)造成芯片的損壞。

2.4 針床測(cè)試的局限

針床測(cè)試的局限主要體現(xiàn)在機(jī)械精度方面，我們不妨計(jì)算一下從PCB制作，夾具制造直至測(cè)試個(gè)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(duì)于某些高精度PCB測(cè)試用夾具，層數(shù)可高達(dá)8層之多。

(2)PCB測(cè)試時(shí)，PCB與夾具之間和夾具與設(shè)備之間對(duì)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(duì)位置，鉆定位孔。層數(shù)越高，孔與外層圖形對(duì)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(cè)試探針的移動(dòng)。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(huì)造成開路誤報(bào)。密度過高造成夾具的各層強(qiáng)度下降，發(fā)生彎曲等現(xiàn)象，又會(huì)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(duì)一類PCB，由于制造條件的差異(分批制造)環(huán)境溫度、濕度會(huì)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(shí)，會(huì)直接影響測(cè)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(duì)測(cè)試準(zhǔn)確性帶來很大影響。

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

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

需要指出的是，隨著密度的變化，測(cè)試產(chǎn)品和測(cè)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(cè)試成本與中心距函數(shù)成反比。

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

對(duì)專用測(cè)試夾具而言，進(jìn)行高密度PCB測(cè)試時(shí)，彈簧測(cè)試針對(duì)精細(xì)節(jié)距測(cè)試造成不足，按目前PCB密度要求，測(cè)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(cè)試的改進(jìn)

面對(duì)高密度PCB測(cè)試中出現(xiàn)的越來越多的問題，針床測(cè)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(jì)制造的創(chuàng)新和優(yōu)化，輔助測(cè)試的引入，數(shù)據(jù)采用優(yōu)化，測(cè)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(cè)試針的中心距為2540μm，稱單密度針床，隨著測(cè)試點(diǎn)數(shù)的增加和測(cè)試密度的提高，已有許多廠家推出雙密度針床，測(cè)試針的中心距為1778μm，圖10為單密度測(cè)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(cè)試設(shè)備，雖然在一定程度上可以解決測(cè)試點(diǎn)數(shù)問題，但精度的問題仍然存在。

(2)夾具設(shè)計(jì)制造技術(shù)的革新

作為測(cè)試精度的主要影響因素，夾具的設(shè)計(jì)制造極為關(guān)鍵，在許多成功地進(jìn)行高密度測(cè)試的針床測(cè)試設(shè)備中，夾具設(shè)計(jì)多都有獨(dú)到之處，如ECT的夾具設(shè)計(jì)軟件，仔細(xì)考慮了測(cè)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(duì)測(cè)試點(diǎn)，保證了精度與設(shè)計(jì)一致，在探針較少的區(qū)域，夾具在x、y和z 3個(gè)方向受力均衡，不產(chǎn)生彎曲變形而造成偏差，自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)還可以檢測(cè)和補(bǔ)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(cè)試設(shè)備中，對(duì)于某些極為精細(xì)的部分，如TAB，倒裝芯片，μBGA或QFP等，測(cè)試點(diǎn)中心距在0.1mm左右，用針測(cè)試定位困難。采用導(dǎo)電橡膠模塊，進(jìn)行局部測(cè)試，可以克服針床測(cè)試的不足，這個(gè)模塊通過氣動(dòng)導(dǎo)管與夾具相連，由相應(yīng)的夾具設(shè)計(jì)軟件自動(dòng)定位，若多個(gè)區(qū)域需要用到這個(gè)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(cè)試點(diǎn)短連，其內(nèi)部的短路無法測(cè)出，僅用于被測(cè)區(qū)域與外界的連通性，若要測(cè)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(dòng)探針)測(cè)試。

(4)開關(guān)卡技術(shù)的改進(jìn)

為適應(yīng)測(cè)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(bǔ)償，保證測(cè)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))。