高密度封裝技術(shù)推動(dòng)測(cè)試技術(shù)發(fā)展
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自從表面貼裝技術(shù)（SMT）開始逐漸取代插孔式安裝技術(shù)以來，線路板上安裝的元件變得越來越小，而板上單位面積所包含的功能則越來越強(qiáng)大。
就無源表面貼裝元件來說，十年前鋪天蓋地被大量使用的0805元件，今天的使用量只占同類元件總數(shù)的大約10%；而0603元件的用量也已在四年前就開始走下坡路，取而代之的是0402元件。目前，更加細(xì)小的0201元件則顯得風(fēng)頭日盛。從0805轉(zhuǎn)向0603大約經(jīng)歷了10年時(shí)間。無疑，我們正處在一個(gè)加速小型化的年代。
再來看看表面貼裝的集成電路。從10年前占主導(dǎo)地位的四邊扁平封裝(QFP)到今天的倒裝芯片（FC）技術(shù)，其間涌現(xiàn)出五花八門的封裝形式，諸如薄型小引腳封裝(TSOP）、球型陣列封裝（BGA）、微小球型陣列封裝(μBGA）、芯片尺寸封裝（CSP）等?？v觀芯片封裝技術(shù)的演變，其主要特征是元件的表面積和高度顯著減小，而元件的引腳密度則急驟增加。特別是BGA技術(shù)，已成為現(xiàn)代高密度IC封裝技術(shù)的主流，如圖1所示的NVIDIA公司的GeForce FX圖形芯片（GPU）含有1152個(gè)焊腳，是同等尺寸大小QFP所容納引腳數(shù)的3-4倍。但高I/O數(shù)也給傳統(tǒng)電路接觸測(cè)試（如ICT）帶來挑戰(zhàn)，同時(shí)BGA焊點(diǎn)隱藏在封裝體下面，無法進(jìn)行人工目檢。。
表面貼裝元件尺寸的不斷縮小和隨之而來的高密度電路安裝，對(duì)測(cè)試帶來了極大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的人工目檢即使對(duì)于中等復(fù)雜程度的線路板（如300個(gè)元件、3500個(gè)節(jié)點(diǎn)的單面板）也顯得無所適從。
曾經(jīng)有人進(jìn)行過這樣的試驗(yàn)，讓四位經(jīng)驗(yàn)豐富的檢驗(yàn)員對(duì)同一塊板子的焊點(diǎn)質(zhì)量分別作四次檢驗(yàn)。
結(jié)果是，第一位檢驗(yàn)員查出了其中44%的缺陷，第二位檢驗(yàn)員和第一位的結(jié)果有28%的一致性，第三位檢驗(yàn)員和前二位有12%的一致性，而第四位檢驗(yàn)員和前三位只有6%的一致性。
這一試驗(yàn)暴露了人工目檢的主觀性，對(duì)于高度復(fù)雜的表面貼裝電路板，人工目檢既不可靠也不經(jīng)濟(jì)。而對(duì)采用微小球型陣列封裝、芯片尺寸封裝和倒裝芯片的表面貼裝線路板，人工目檢實(shí)際上是不可能的。
不僅如此，由于表面貼裝元件引腳間距的減小和引腳密度的增大，傳統(tǒng)的電路接觸式測(cè)試受到了極大限制。據(jù)北美電子制造規(guī)劃組織預(yù)計(jì)，在2003年后利用在線測(cè)試對(duì)高密度封裝的表面貼裝線路板檢測(cè)將無法達(dá)到滿意的測(cè)試覆蓋率。以1998年100%的測(cè)試覆蓋率為基準(zhǔn)，估計(jì)在2004年后這測(cè)試覆蓋率將不足50%，而到2010年后，測(cè)試覆蓋率將不足10%。另外在線測(cè)試技術(shù)還存在的背面電流驅(qū)動(dòng)、測(cè)試夾具費(fèi)用和可靠性等問題的困擾，種種跡象表明這一技術(shù)的發(fā)展已走到了盡頭。
柳暗花明: 光學(xué)檢測(cè)技術(shù)帶來測(cè)試新體驗(yàn)
技術(shù)的發(fā)展絕不會(huì)因?yàn)樯鲜隼щy就停滯不前，測(cè)試檢驗(yàn)設(shè)備制造商推出了像自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（Automatic Optical Inspection，簡稱AOI）設(shè)備和自動(dòng)X射線檢測(cè)（Automatic X-ray Inspection，簡稱AXI）設(shè)備等這樣的產(chǎn)品來應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。事實(shí)上，這兩種設(shè)備在被大量用于線路板制造工業(yè)以前，就已經(jīng)在半導(dǎo)體芯片制造封裝過程中得到了廣泛的應(yīng)用。不過，它們還需要進(jìn)一步的創(chuàng)新才能真正應(yīng)對(duì)由表面貼裝元件小型化和高密度線路板帶來的測(cè)試?yán)щy。
評(píng)論