SMT實裝電路板可測性的設(shè)計及及

1、TESTABILITYSMT實裝電路板可測性的設(shè)計參考 對電路板可測性的要求：SMT的基板測試設(shè)計要求比傳統(tǒng)元件的要求更加嚴(yán)格。其原因如下：被動零件的體積太小，且無引線。SMT的半導(dǎo)體用大量的50mil(甚至更小)的IC引腳代替100mil 。單位面積內(nèi)的零件密度增加，使零件放置得更緊密，且大量地采用兩面貼 著零件。缺乏可提供測試的途徑。SMT的基板測試不如傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式那樣方便，能自動地在焊接面（SOLDER SIDE）直接提供測試。 因此在電路板設(shè)計未完成之前，應(yīng)該考慮到可測性（TESTABILITY）和可生產(chǎn)性 (PRODUCTABILITY)?？蓽y性必須在產(chǎn)品發(fā)展早期階段就考慮到 如依

2、照可測試性的要求，電路將保證其測試性。但偏移了設(shè)計參考的指引或沒有考慮到可測試性，雖不會妨礙生產(chǎn)，但一定會造成如下情況：增加故障修理的時間。提供不準(zhǔn)確的測試結(jié)果。測試效率較低或測試應(yīng)用較差。使用令人不滿意的替代方法。最后的結(jié)果是增加生產(chǎn)費用，產(chǎn)生效益較低。但增加的成本不能轉(zhuǎn)嫁到消費者身上，否則公司的競爭力將會衰退。 此設(shè)計參考目的是：提供訊息給基板設(shè)計者；同時也可用到表面貼著技術(shù)上的治具制作。希望提供對測試性的保證及FUNCTIONAL或IN-CIRCUIT測試方法之最小限度的規(guī)則。 對可測試性的考慮，可分為兩個方向討論：探測性的考慮（PROBING）電氣設(shè)計的考慮（ELECTRICAL）探測

3、性的考慮（Probing Consideration）在下列的第一項參考中，所說明的是影響探針與待測物（Device Under Test）DUT實際接觸的最大可能因素。誤插的分析尺寸是單點探針（Spear Head）、探針與貼著處（Mounting）之間的最嚴(yán)重情況、有關(guān)于DUT放置排列上的誤差、及測試點的直徑。 但是，沒有考慮統(tǒng)計分析接觸上的錯誤，因為在作任何測試點上的接觸錯失所形成的誤差是不被接受及造成測試無效。 在較大的PC板中，下列的錯誤差將比小的基板更不容易控制。距離誤差直接地增加以達(dá)到與小基板相同，可靠的接觸探針。參考一 提供精確的定位孔由DUT DATUM 至TEST PAD

4、的誤差應(yīng)在 mm內(nèi)。定位PIN 的位置要嚴(yán)格要求,且每個固定PIN皆要求減小此項誤差，如果基板是整片的制造后再分開，DATUM 孔就必需設(shè)定在主板及各塊單獨的基板上。DATUM孔至少要兩個，要精確的設(shè)定在主板上，用以提供生產(chǎn)的精確度及隨后的測試與可能的熏工（REWORK）。如果有空間考慮，則可將DATUM孔放在可分離的Tabs上以提供制造的組立工作及DUT的測試。在裝配零件、放置基板測試上，一定要采用相同的DATUM孔以證探針的準(zhǔn)確性。至少在DUT上放置二個以上的定位孔，距離越遠(yuǎn)越好，每個孔的誤差應(yīng) 在 mm。 定位孔最好在相對的對角線上，以取得最好的探測精度，同時必須在第一階段的鉆孔作業(yè)中執(zhí)

5、行。定位孔不可以基板的邊緣定位，因為基板外型的距離通常是無精確的控制以取得精確的DATUM。定位應(yīng)該至少為的直徑孔，使治具能穩(wěn)定的維持及校正基板。如果需要用到雙面治具的方式時，定位孔必須夠長，以穿過治具的壓板。定位孔的直徑誤差必須在和以內(nèi)。最好采用非金屬的定位孔（不鍍錫或金）以減少因焊錫的增厚而不能達(dá)到的公差要求。噴錫或鍍金的貫穿孔是非常難控制的。 PC BOARD DATUM POINT TOL .002” TOOLING (.05mm) TOL .002” HOLE (.05mm) TOL .002 TESTPAD (.05mm)圖一 定位的誤差示意圖 參考二 測試點的直徑不可小于。 采用

6、參考一的誤差范圍，此為保證探針接觸性的最小測點的直徑。影響測試點的因素有:定位的精確性、基板制造程序、基板大小的物理性。如采用較小的基板(12IN平方內(nèi)) ，那用較小的測試點是可能的，但設(shè)計者最好確認(rèn)一下治具的價格及設(shè)計規(guī)格的公差。圖二顯示Pad-to-Pad最小限度的距離要求.050” .050” .0500.015” SEPARATION.035” .015” SEPARATION.035” 圖二 最小的測試點位置要求參考三 DUT探測側(cè)的零件高度不可超過 基板測試側(cè)的高零件，可以針對治具、挖孔或排架。雖然這樣可以適用，但特別處理所產(chǎn)生的成本、及減少治具強(qiáng)度的損失要考慮，治具挖孔也會限制測

7、度探針的放置性。 治具挖孔最好將測試點放在零件周圍外，以防止偏差。參考四 在DUT邊緣范圍內(nèi)不可放置零件或測試點。 如此可以保證零件不會干涉治具及探針。通常在輸送帶式的生產(chǎn)設(shè)備，SMT設(shè)備也同樣要求可使用的邊緣關(guān)系。參考五 在每個測試點環(huán)狀周圍內(nèi)，不可有零件或其他障礙物 這是在防止當(dāng)最壞的誤差產(chǎn)生且探針不是使用單尖針的頭時，會將零件或測試點短路，這是假設(shè)沒有超過高度的零件。如果有高的零件在測試點范圍內(nèi)時，應(yīng)該避免有放置探針座的空間存在。請參考圖三及圖四。 當(dāng)零件大于高度時，測試點的自由空間。 COMPONENTFREEAREA HEIGHT FREEAREA .255” height .200

8、”m.200 TALL COMPONENTFREE AREA. .200”m.200 TALL COMPONENTFREE AREA. 圖三 高零件與測試點的位置關(guān)系 (高度大于) SIDE SIDE VIEW .018”FREE AREA VI TOP TEST TEST VIEW PAD PAD .018” .018” COMPONENT FREE AREA 圖四 TESTPAD與其他布線的關(guān)系參考六 零件面的測試點邊緣至少范圍內(nèi)不能有任何零件 這是避免撞擊零件，造成探針或零件的被破壞。參考七 所有探測范圍最好鍍錫或是相等且不會氧化的傳導(dǎo)物 錫點是被證實為最好的探測原料，錫點的氧化物較輕且

9、易貫穿，可以提供好的探測接觸，也可幫助延長探針尖端的壽命。參考八 測試點不可被防焊或油墨覆蓋 如果測試點份被防焊或文字油墨覆蓋，則此區(qū)可使用的接觸點將被縮小。對采用較大接觸頭的探針，如鋸齒或皇冠狀，將防礙接觸。(參考圖五A及五B) ACTUAL PROBE AREA LESS ” SOLDER RESIST SOLDER RESIST .035” (.89mm) 圖五A PAD與防焊情況 PROBE TIP SOLDER RESIST .035” (.89mm) SOLDER PAD 圖五B 探針與防焊情況參考九 所有貫穿孔，應(yīng)該被填滿 填滿所有的孔，可減少真空式治具空氣的外泄，且預(yù)防單尖型的

10、探針刺入空的小孔。如不填滿這些孔，也會助長探針斷續(xù)的接觸，因為當(dāng)空氣由這些未填滿的小孔(VIAS)外泄時，探針可能會污損且造成斷續(xù)的接觸。 沒有填滿的孔在組立測試時，需用橡皮墊子或其他替代物覆蓋。這樣可以保證真空的密封性及治具的操作，這樣可能會阻礙治具修改或測試偵錯時的測試工作。 如采用回流焊錫方式，在基板的空間允許下，可以依不同需求區(qū)分，將VISA用防焊覆蓋上，以錫覆蓋測試點。參考十 在定位孔的環(huán)狀周圍內(nèi)，不可有零件或測試點 這是用以預(yù)防從治具上移開或放置基板時，對零件的損害。參考十一 避免在零件或零件腳上探測，應(yīng)探測測試點或VIAS 探針接觸的壓力可能引起OPEN，或使冷焊接合處變?yōu)楹玫摹?/p>

11、零件貼著位置的變化，也可能造成探針目標(biāo)不準(zhǔn)，造成治具引起的短路或探針的損壞。參考十二 避免在兩側(cè)探測，盡可能利用VIAS將測試置于同一邊(以非零件側(cè) 為佳 SOLDER SIDE) 最好將基板設(shè)計成只需用非零件面測試，如此可使用較簡單便宜更可靠的治具，雙面治具的制作、故障排除，有許多的限制性困難。參考十三 探針點間距(中心距離)最好在以上，最好不要小于。 距離測試點中心較寬的測試點，可以使用較低成本（可信賴的探針）。同時鉆孔及治具的繞線費用也較便宜。配合空間的較小探針較貴、較不可信賴，且易受損。參考十四 若以Visa為TEST PAD時兩面要開防焊。 以Visa為TEST PAD時，上下兩面要

12、開防焊，測試側(cè)開防焊是防止油墨覆蓋上，另一側(cè)開防焊則為防止油墨，經(jīng)由貫穿孔流到測試側(cè)而影響測試。. 電氣設(shè)計的考慮(Electrical Design Considerations) 除了上述的探測外，如再加上電氣的參考，可使可測性更為提高。參考一 每個電氣節(jié)點都必須有一個測試點1.節(jié)點的定義:指二個或二個以上，Analog 或Digital零件的連接點包括： IC、CONNECTOR腳這些不被使用的部份。而測試點也提供所有的I/O、POWER、 GROUND及信號(Return Signal)。每個IC也必須有POWER及GROUND的測試點，且盡可能接近此零件。當(dāng)治具 有更多的POWER及

13、GROUND時，就可附加一些測試點。一般而言，POWERN及 GROUND最好在距離IC 范圍內(nèi)。當(dāng)測試頻率超過5MHz時，將需要在每個IC上放置POWER及GROUND，以便取得更佳的電源。注意: Jumpers(0電阻)、保險絲、Switches被當(dāng)作兩端元件，由二個電氣節(jié)點 連接，因此每個接點皆須有測試點。參考二 不要依賴EDGE CONNECTOR或電路的TRACE為測試點在EDGE CONNECTOR的接腳處或電路的TRACE上探測，會產(chǎn)生差和不可依賴的 接觸性.金手指也很容易被探針傷害。最好的途徑是采用分離的焊錫式測試點。如必須直接探測TRACE時，可把要 導(dǎo)通點的TRACE放大到

14、40mil寬。參考三 將TEST PADS均衡地分布在PC BOARD上 如果探針沒有均衡的分布在壓板上或集中在一區(qū)域時，高的壓力會使DUT或治具變彎曲。如此會造成部份探針不能接觸到測試點，結(jié)果可能產(chǎn)生真空密封的問題或基板破損。因此要盡量將探針均勻地分布在治具上。參考四 不要把IC的控制線直接以COMMON RESISTOR接于GROUND或VCC上在CPU的部分，至少有三種主要型態(tài)的點要考慮到:(1)External instruction access pin(EA) (2)Initialize pin(3)utputs enable pin在基板設(shè)計的時候，可以考慮將控制端OPEN串接防

15、止NOISE用的電阻，不要 對這些信號線采用COMMON電阻方式，盡可能使用Pull-Down或Pull-Up的電 阻隔離。 2-1Probing的考量NO.DESCRIPTIONSPECIFICATION一提供精確的定位孔(TOOLING HOLES) A 由DUT DATUM至TEST PAD間的誤差 B 在DUT放置兩個TOOLING HOLES，兩者距 離越遠(yuǎn)越好且不同邊 C TOOLING HOLE的直徑誤差+二PROBE PADS的直徑+三在PROBE SIDE的所有零件高度不可超出四在DUT的邊緣不可有零件或TEST PADS 五在每個TEST PAD的環(huán)狀周圍不可有零件及其他遮蔽物 六在零件面的TEST PADS其邊緣需與零件保持距離七所有PROBING的區(qū)域應(yīng)該SOLDER COATED或相等之傳導(dǎo)物，表面不可氧化八TEST PADS不可防銲或被銘宇油墨覆蓋九所有THROUGH-HOLES應(yīng)填滿十在TOOLING HOLES的環(huán)狀周圍不可有零件與TEST PADS十一PROBE TEST PADS或引線，不可在零件或零件腳上十二避免在兩側(cè)PROBING，利用引線將TEST POINTS引至另一邊(SOLDER面最佳)十三各PROBE PADS間的距離最小不要小于以上最佳2-2電路測試的考慮NODESCRIPTION在每個電路節(jié)點都需要有TEST PA