PCB線路板電測技術分析

PCB線路板電測技術分析

一、電性測試

PCB板在生產過程中,難免因外在因素而造成短路、斷路及漏電等電性上的瑕疵,再加上PCB不斷朝高密度、細間距及多層次的演進,若未能及時將不良板篩檢出來,而任其流入製程中,勢必會造成更多的成本浪費,因此除了製程控制的改善外,提高測試的技術也是可以為PCB製造者提供降低報廢率及提升產品良率的解決方案。

在電子產品的生產過程中,因瑕疵而造成成本的損失,在各個階段都有不同的程度,越早發現則補救的成本越低。" The Rule of 10's "就是一個常被用來評估PCB在不同製程階段被發現有瑕疵時的補救成本。舉例而言,空板製作完成後,若板中的斷路能實時檢測出來,通常只需補線即可改善瑕疵,或者至多損失一片空板;但是若未能被檢測出斷路,待板子出貨至下游組裝業者完成零件安裝,也過爐錫及IR重熔,然而卻在此時被檢測發現線路有斷路的情形,一般的下游組裝業者會向讓空板製造公司要求賠償零件費用、重工費、檢驗費等。若更不幸的,瑕疵的板子在組裝業者的測試仍未被發現,而進入整體系統成品,如計算機、手機、汽車零件等,這時再作測試才發現的損失,將是空板及時檢出的百倍、千倍,甚至更高。因此,電性測試對於PCB業者而言,為的就是及早發現線路功能缺陷的板子。

下游業者通常會要求PCB製造廠商作百分之百的電性測試,因此會與PCB製造廠商就測試條件及測試方法達成一致的規格,因此雙方會先就以下事項清楚的定義出來:

1、 測試資料來源與格式

2、 測試條件,如電壓、電流、絕緣及連通性

3、 設備製作方式與選點

4、 測試章

5、 修補規格

在PCB的製造過程中,有三個階段必須作測試:

1、 內層蝕刻後

2、 外層線路蝕刻後

3、 成品

每個階段通常會有2~3次的100%測試,篩選出不良板再作重工處理。因此,測試站也是一個分析製程問題點的最佳資料收集來源,經由統計結果,可以獲得斷路、短路及其它絕緣問題的百分比,重工後再行檢測,將數據資料整理之後,利用品管方法找出問題的根源,加以解決。

二、電測的方法與設備

電性測試的方法有:專用型(Dedicated)、泛用型(Universal Grid)、飛針型(Flying Probe)、非接觸電子束(E-Beam)、導電布(膠)、電容式(Capacity)及刷測(ATG-SCAN MAN),其中最常使用的設備有三種,分別是專用測試機、泛用測試機及飛針測試機。為了更瞭解各種設備的功能,以下將分別比較三種主要設備的特性。

1、專用型(Dedicated)測試

專用型的測試之所以為專用型,主要是因為其所使用的治具(Fixture, 如電路板進行電性測試的針盤)僅適用於一種料號,不同料號的板子就無法測試,而且無法回收使用。測試點數方面,單面板在10,240點、雙面各8,192點以內均可作測試,在測試密度方面,由於探針頭粗細的關係,較適合運用於 pitch以上的板子。

2、泛用型(Universal Grid)測試

泛用型測試的基本原理是PCB線路的版面是依據格子(Grid)來設計,一般所謂線路密度就是指grid的距離,也就是以間距(Pitch)來表示(部份時候也可用孔密度 來表示),而泛用測試就是依據此一原理,依據孔位置以一G10的基材作Mask,只有在孔的位置探針才能穿過Mask進行電測,因此治具的製作簡易而快速,而且探針可重複使用。泛用型測試具有極多測點的標準Grid固定大型針盤,可分別按不同料號而製作活動式探針的針盤,量產時只要改換活動針盤,就可以對不同料號量產測試。

另外,為保證完工的PCB板線路系統通暢,需在使用高壓電(如250V)多測點的泛用型電測母機上,採用特定接點的針盤對板子進行Open/Short電性測試,此種泛用型的測試機稱之為「自動化測試機」 (ATE, Automatic Testing Equipment)。

泛用型測試點數通常在1萬點以上,測試密度在 或是 的測試稱為on-grid測試,若是運用於高密度板,由於間距太密,已脫離on-grid設計,因此屬於off-grid測試,其治具就必須要特殊設計,通常泛用型測試的測試密度可達 QFP。

3、飛針(Flying Probe)測試

飛針測試的原理很簡單,僅僅需要兩根探針作x、y、z的移動來逐一測試各線路的兩個端點,因此不需要另外製作昂貴的治具。但是由於是端點測試,因此測速極慢,約為10~40 points/sec,所以較適合樣品及小量產;在測試密度方面,飛針測試可適用於極高密度板。


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