SMT實(shí)裝電路板可測性的設(shè)計(jì)

1、精品 料推薦testabilitysmt實(shí)裝電路板可測性的設(shè)計(jì)參考對電路板可測性的要求： smt 的基板測試設(shè)計(jì)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(jì)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

2、須在產(chǎn)品發(fā)展早期階段就考慮到如依照可測試性的要求，電路將保證其測試性。但偏移了設(shè)計(jì)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(fèi)用，產(chǎn)生效益較低。但增加的成本不能轉(zhuǎn)嫁到消費(fèi)者身上，否則公司的競爭力將會衰退。此設(shè)計(jì)參考目的是：提供訊息給基板設(shè)計(jì)者；同時也可用到表面貼著技術(shù)1精品 料推薦上的治具制作。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：一 探測性的考慮（ pro

3、bing ）二 電氣設(shè)計(jì)的考慮（ electrical ）探測性的考慮（ probing consideration）在下列的第一項(xiàng)參考中，所說明的是影響探針與待測物（device undertest）dut 實(shí)際接觸的最大可能因素。 誤插的分析尺寸是單點(diǎn)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(diǎn)的直徑。但是，沒有考慮統(tǒng)計(jì)分析接觸上的錯誤，因?yàn)樵谧魅魏螠y試點(diǎn)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

4、接觸探針。參考一提供精確的定位孔由 dut datum至 test pad 的誤差應(yīng)在 0.05 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(xiàng)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(dú)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。2精品 料推薦至少在 dut 上放置二

5、個以上的定位孔，距離越遠(yuǎn)越好，每個孔的誤差應(yīng)在 0.05 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)行。定位孔不可以基板的邊緣定位，因?yàn)榛逋庑偷木嚯x通常是無精確的控制以取得精確的datum 。定位應(yīng)該至少為3.1mm 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0.08mm和-0.01mm 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 boarddatum pointtol .002 ”to

6、oling(.05mm)tol .002 ” hole(.05mm)tol.002testpad(.05mm)圖一定位的誤差示意圖參考二測試點(diǎn)的直徑不可小于0.89/1.00mm。采用參考一的誤差范圍，此為保證探針接觸性的最小測點(diǎn)的直徑。影響測試點(diǎn)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(diǎn) (0.61mm)是可能的， 但設(shè)計(jì)者最好確認(rèn)一下治具的價格及設(shè)計(jì)規(guī)格的公差。3精品 料推薦圖二顯示 pad-to-pad 最小限度的距離要求.0500.050 ”(1.27mm).035 ”(0.89mm).015 ” separ

7、ation(0.38mm)圖二最小的測試點(diǎn)位置要求參考三dut探測側(cè)的零件高度不可超過6.4mm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度探針的放置性。治具挖孔最好將測試點(diǎn)放在零件周圍5.0mm外，以防止偏差。參考四在 dut邊緣 3.2mm范圍內(nèi)不可放置零件或測試點(diǎn)。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(diǎn)環(huán)狀周圍0.46mm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(diǎn)短

8、路，這是假設(shè)沒有超過 6.4mm高度的零件。如果有高的零件在測試點(diǎn) 5.1mm 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 0.250in 高度時，測試點(diǎn)的自由空間。component4精品 料推薦height0.240.04.255 ”heightfree(6.4mm)area0.2.200 ”.200(5.08mm)(5.08mm)mtall componentfree area.圖三高零件與測試點(diǎn)的位置關(guān)系(高度大于 0.255 )sideview當(dāng)零件沒有大于0.25in 高度時.018”free area(0.46mm)vitoptesttestviewp

9、adpad0.18.018”.018”(0.46mm)(0.46mm)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(diǎn)邊緣至少0.1mm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(diǎn)是被證實(shí)為最好的探測原料，錫點(diǎn)的氧化物較輕且易貫穿，可以提供好的探測接觸，也可幫助延長探針尖端的壽命。5精品 料推薦參考八測試點(diǎn)不可被防焊或油墨覆蓋如果測試點(diǎn)份被防焊或文字油墨覆蓋，則此區(qū)可使用的接觸點(diǎn)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)actu

10、al probe area less than.”035solder resistsolder resist.035”(.89mm)圖五 apad 與防焊情況probe tipsolder 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?yàn)楫?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

11、礙治具修改或測試偵錯時的測試工作。6精品 料推薦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(diǎn)。參考十在定位孔的環(huán)狀周圍3.2mm內(nèi)，不可有零件或測試點(diǎn)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(diǎn)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?。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(jì)成只需用非零件面測試，如此可

12、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(diǎn)間距 ( 中心距離 ) 最好在 2.54mm以上，最好不要小于1.27mm。距離測試點(diǎn)中心較寬的測試點(diǎn)，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(fèi)用也較便宜。配合 1.27mm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(jì)的考慮 (electrical design conside

13、rations)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(diǎn)都必須有一個測試點(diǎn)7精品 料推薦1. 節(jié)點(diǎn)的定義 : 指二個或二個以上， analog 或 digital 零件的連接點(diǎn)包括：ic、connector腳這些不被使用的部份。而測試點(diǎn)也提供所有的 i/o 、power、ground及信號 (return signal) 。2. 每個 ic 也必須有 power及 ground的測試點(diǎn)，且盡可能接近此零件。當(dāng)治具有更多的 power及 ground時，就可附加一些測試點(diǎn)。一般而言， powern及ground最好在距離 ic 2.54mm 范圍內(nèi)。當(dāng)測試頻率

14、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(xiǎn)絲、 switches 被當(dāng)作兩端元件，由二個電氣節(jié)點(diǎn)連接，因此每個接點(diǎn)皆須有測試點(diǎn)。參考二不要依賴 edge connector或電路的 trace為測試點(diǎn)1. 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 .2. 金手指也很容易被探針傷害。3. 最好的途徑是采用分離的焊錫式測試點(diǎn)。如必須直接探測 trace時，可把要導(dǎo)通點(diǎn)的 trace放大到 40mil 寬。參考三將 test pads均衡地分布在 p

15、c 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(diǎn)，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1. 在 cpu的部分，至少有三種主要型態(tài)的點(diǎn)要考慮到 :(1)external instruction access pin(ea)(2)initialize pin(3)utputs enable pin2. 在基板設(shè)計(jì)的時候，可以考慮將控制端 open串接防止 noise用的電阻，不要對這些

16、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。8精品 料推薦2-1probing的考量no.descriptionspecification提供精確的定位孔 (tooling holes)a由 dut datum至 test pad間的誤差0.05mm一b在 dut放置兩個 tooling holes，兩者距0.05mm離越遠(yuǎn)越好且不同邊c tooling hole的直徑誤差+0.89/-1.00mm二probe pads的直徑+0.89/-1.00mm三在 probe side的所有零件高度不可超出 6.4mm四在 dut的邊緣不可有零件或

17、 test pads3.2mm在每個 test pad的環(huán)狀周圍不可有零件及其他0.46mm五遮蔽物六在零件面的 testpads其邊緣需與零件保持距離1.0mm所有 probing的區(qū)域應(yīng)該 soldercoated或相等七之傳導(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 在 tooling holes的環(huán)狀周圍不可有零件與3.2mm十test padsprobe test pads或引線，不可在零件或零件腳十一上十二避免在兩側(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 1.27mm2.54mm以上最佳9精品 料推薦2-2 電路測試的考慮nodescription在每個電路節(jié)點(diǎn)都需要有 test pada節(jié)點(diǎn)的定