| SMT的高組裝密度使得傳統(tǒng)的測試方法陷入困境,在電路和SMB(Surface Mount Board)設(shè)計階段就進(jìn)行可測性設(shè)計是當(dāng)今業(yè)界所普遍采用的方法,其目的是提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低測試成本和縮短產(chǎn)品的制造周期。就可測性設(shè)計DFT（Design For Testability）的概念而言,是一個包括集成電路的可測性設(shè)計（芯片設(shè)計）、系統(tǒng)級可測試性設(shè)計、板級可測試性設(shè)計以及電路結(jié)構(gòu)的可測試性設(shè)計等方面的新興的系統(tǒng)工程。它與現(xiàn)代的CAD/CAM技術(shù)緊密地聯(lián)系在一起,對電子產(chǎn)品的質(zhì)量控制,提高產(chǎn)品的可制造性,降低產(chǎn)品的測試成本,縮短產(chǎn)品的制造周期起著至關(guān)重要的作用。SMT的可測性設(shè)計主要是針對目前ICT裝備情況。將后期產(chǎn)品制造的測試問題在電路和表面安裝印制板SMB設(shè)計時就考慮進(jìn)去。
可測性設(shè)計的考慮
提高可測性設(shè)計要考慮工藝設(shè)計和電氣設(shè)計兩個方面的要求。
1.工藝設(shè)計的要求
定位的精度、基板制造程序、基板的大小、探針的類型都是影響探測可靠性的因素。
(1)精確的定位孔。在基板上設(shè)定精確的定位孔,定位孔誤差應(yīng)在 0.05mm以內(nèi),至少設(shè)置兩個定位孔,且距離愈遠(yuǎn)愈好。采用非金屬化的定位孔,以減少焊錫鍍層的增厚而不能達(dá)到公差要求。如基板是整片制造后再分開測試,則定位孔就必須設(shè)在主板及各單獨的基板上。
(2)測試點的直徑不小于0.4mm,相鄰測試點的間距最好在2.54mm以上,不要小于1.27mm。
(3)在測試面不能放置高度超過6.4mm的元器件,過高的元器件將引起在線測試夾具探針對測試點的接觸不良。
(4)最好將測試點放置在元器件周圍1.0mm以外,避免探針和元器件撞擊損傷。定位孔環(huán)狀周圍3.2mm以內(nèi),不可有元器件或測試點。
(5)測試點不可設(shè)置在PCB邊緣4mm的范圍內(nèi),這4mm的空間用以保證夾具夾持。通常在輸送帶式的生產(chǎn)設(shè)備與SMT設(shè)備中也要求有同樣的工藝邊。
(6)所有探測點最好鍍錫或選用質(zhì)地較軟、易貫穿、不易氧化的金屬傳導(dǎo)物,以保證可靠接觸,延長探針的使用壽命。
(7)測試點不可被阻焊劑或文字油墨覆蓋,否則將會縮小測試點的接觸面積,降低測試的可靠性。
2.電氣設(shè)計的要求
(1)要求盡量將元件面的SMC/SMD的測試點通過過孔引到焊接面,過孔直徑應(yīng)大于1mm。這樣可使在線測試采用單面針床來進(jìn)行測試,從而降低了在線測試成本。
(2) 每個電氣節(jié)點都必須有一個測試點,每個IC必須有POWER及GROUND的測試點,且盡可能接近此元器件,最好在距離IC 2.54mm范圍內(nèi)。
(3)在電路的走線上設(shè)置測試點時,可將其寬度放大到40mil 寬。
(4)將測試點均衡地分布在印制板上。如果探針集中在某一區(qū)域時,較高的壓力會使待測板或針床變形,進(jìn)一步造成部分探針不能接觸到測試點。
(5)電路板上的供電線路應(yīng)分區(qū)域設(shè)置測試斷點,以便于電源去耦電容或電路板上的其它元器件出現(xiàn)對電源短路時,查找故障點更為快捷準(zhǔn)確。設(shè)計斷點時,應(yīng)考慮恢復(fù)測試斷點后的功率承載能力。
下圖所示為測試點設(shè)計的一個示例。通過延伸線在元器件引線附近設(shè)置測試焊盤或利用過孔焊盤測試節(jié)點,測試節(jié)點嚴(yán)禁選在元器件的焊點上,這種測試可能使虛焊節(jié)點在探針壓力作用下擠壓到理想位置,從而使虛焊故障被掩蓋,發(fā)生所謂?quot;故障遮蔽效應(yīng)"。由于探針因定位誤差引起的偏晃,可能使探針直接作用于元器件的端點或引腳上而造成元器件損壞。
免清洗焊接工藝的考慮
目前電子組裝業(yè)大部分都采用免清洗焊接工藝。實行免清洗工藝,必須保證其與在線測試尤其是針床測試的兼容性,使探針能扎透助焊劑殘留物。由于目前的免清洗焊膏絕大部分并不是針對雙回流焊探針測試技術(shù)而開發(fā),通常殘留物在回流焊后會馬上變硬/不粘手,在隨后的在線測試中被探針扎透而變成碎屑,粘附在測試夾具及探針頭上,使探針測試越來越困難,最終導(dǎo)致電氣接觸失效。因此,為與在線測試良好兼容,應(yīng)選擇面向雙面回流焊技術(shù)的低殘留焊膏,具體要求為：固態(tài)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3%以下;殘留物應(yīng)擴(kuò)散一致,一般應(yīng)無色透明;殘留物經(jīng)回流焊后應(yīng)軟而不粘,即使在某些焊點上有輕微殘留物堆積,也不會影響探針測試;同時在選擇探針上也要有所考慮,如對焊縫下凹的的互連通孔（VIA）,因其易積聚殘留物,所以應(yīng)選擇特殊的探針,一般應(yīng)選擇三點鑿子型探針,以便探針能扎在鍍通孔的外緣而不必去扎下凹焊縫內(nèi)堆積的殘留物。目前,已有與探針測試良好兼容的面向雙回流焊技術(shù)的免清洗焊膏問世：在不清洗的前提下,一次接觸完好率可達(dá)99%。
在考慮到其它因素后,剩下的就是對探針進(jìn)行定期清洗,一般3~4周,也可根據(jù)實際情況調(diào)整,以保證測試的良好接觸。
結(jié)束語
在具體的產(chǎn)品設(shè)計中會遇到許多不同情況,可依據(jù)前面所規(guī)定的設(shè)計原則去靈活運(yùn)用。SMT的可測性設(shè)計工作還處探索之中,尚需廣大科技人員和工藝技術(shù)人員努力去研究這一新課題。 |
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