在线测试技术的现状和发展(二)

2013-07-13 09:05:27来源: 互联网
2.3 数字器件的测量

  首先,我们要回顾一下数字器件的特点,数字器件只有2种电平:高电平和低电平,所以测试程序要能定义逻辑电位,数字器件比模拟器件多很多管脚,因而测试仪不可能在管脚间不停地切换模拟源和测量仪表。因此,测试仪要有一套能驱动数字芯片输入端到理想电位的数字驱动器,也要有一组能检测其输出逻辑电位的数字感应器。

  驱动器和感应器(Driver/Sensor)是成对存在的,驱动器的输出端总是与感应器的输入端相连,在程序控制下,同个测量节点在某个时候可能被驱动到某个电位,而另个时候,又有可能被感应器测量它的输出。

  

 

  (1)驱动器/感应器的编程

  为了说明程序是怎样控制驱动器/感应器,让我们看一个简单的二输入与非门例子,如图7。

  

 

  只有与非门输入端全为高电平时,输出端才为低电平,而其他状态的组合,输出端都为高,要对这个二输入与非门进行测量,测试程序应按以下工作:

  1)给被测板上电、接地

  2)定义高、低电平

  3)指定测试针

  4)定义驱动和感应测量时序

  对上述单个与非门,测试程序将会检查所有4种输入的工作情况。

  每一行程序语句代表一个测试矢量。IC、IH和IL连接驱动器到指定的输入端A和B,并给予赋制值;OS、OH和OL连感应测量端到输出端C,并告之期望值。所有驱动器和感应端值在程序命令改变之前保持不变。

  (2)数字芯片的隔绝和测量

  因为被测数字器件必须要上电才能测量,在板上器件间又存在连结,因此电源也会加到其他器件上,这样一来,当测试仪要给被测芯片的某输入端加驱动信号时(如高电平),此输入端可能被另一芯片的输出保持在相反电位(低电平)。

  数字驱动器在瞬间强制被测芯片的输出端到指定电平,而不管其他芯片影响,来解决这个问题,这种技术称背驱动技术。

  考虑一个典型的TTL芯片输出状态,如图8、9所示。图8中Q1导通,Q2截止时,输出为低电平,为瞬间使输出为高,测试仪强加一瞬间电流脉冲,从Q1发射极反流过集电极,使输出端产生高电位,类似图9,Q2导通,Q1截止时,输出为高,为使输出为低,测试仪在输出处加一低电平,吸收由此产生从Q2流经的电流。因数字测试速度很快,电流脉冲时间远小于10ms(通常为5-10μs),这么短的脉冲不会造成芯片的损坏。

  

 

  2.4 针床测试的局限

  

 

  针床测试的局限主要体现在机械精度方面,我们不妨计算一下从PCB制作,夹具制造直至测试个环节带来的误差总和,就不难得出结论:

  (1)夹具钻孔精度,状态很好的针床在钻厚度较厚的夹具板,精度很难控制在25μm以下,况且,对于某些高精度PCB测试用夹具,层数可高达8层之多。

  (2)PCB测试时,PCB与夹具之间和夹具与设备之间对位精度,为了让夹具便于在针床上放置取下,若采用销钉定位,销钉与销钉孔的直径应相差10-20μm。

  (3)PCB孔位与外层图形偏差。在多层PCB制造中,为避免内层破盘,提高合格率,常常采用层压后,根据各层图形相对位置,钻定位孔。层数越高,孔与外层图形对位置相差越大,PZB的上表面和下表面位置也可能相差±0.15mm。

  (4)测试探针的移动。在多层夹具中,若有细小的偏差,造成探针摩擦或卡住,就会造成开路误报。密度过高造成夹具的各层强度下降,发生弯曲等现象,又会造成探针位置偏差。

  (5)PCB尺寸稳定性和夹具与PCB尺寸一致性误差,对一类PCB,由于制造条件的差异(分批制造)环境温度、湿度会造成底片、基材的尺寸变化,导致同类PCB图形尺寸细小的差别。若板面较大,密度较高时,会直接影响测试精度,同样,夹具的尺寸也可能根据环境的变化出现微观差异,这些对测试准确性带来很大影响。

  (6)PCB翘曲造成与测试针对位置变化,严重时,探针无法接触被测表面,产生误报。

  综上所述,测试精度的局限是针床测试面临的最大问题,据统计,在保证重复测试正确性的 前提下,排除PCB上下两面位置的偏差,对100mm×100mm的PCB可测试的最小节距为0.25mm,对200mm×200mm的PCB可测试的最小节距为0.31mm,对300mm×300mm的PCB可测试的最小节距为0.44mm;对400mm×400mm的PCB可测试的最小节距为0.49mm。

  需要指出的是,随着密度的变化,测试产品和测试成本都相应变化,产量与中心距的平方函数成正比,测试成本与中心距函数成反比。

  另外,测试点数也是另一个局限因素,尤其是BGA广泛应用的今天,要求测试点密集,若PCB上分布的BGA较多,其间距有限,可能造成测试针分配不足的问题,对专用测试来讲,总的测试电枢也非常有限,对高密度封装板、局部测试点密集,可以被测试的面积也受到限制,例如,对常规的可测试面积为500mm×500mm,对高密度PCB可测面积仅为200mm×200mm,这就是总测试点数限制造成的结果。

  对专用测试夹具而言,进行高密度PCB测试时,弹簧测试针对精细节距测试造成不足,按目前PCB密度要求,测试针应当非常细,最好的0.3mm以下,其制造相当困难,夹具的钻孔定位,也是专用夹具必须面临的问题。

2.5 针床测试的改进

  面对高密度PCB测试中出现的越来越多的问题,针床测试技术不断发展改进,主要体现在针床的密度提高,夹具设计制造的创新和优化,辅助测试的引入,数据采用优化,测试技术(开关卡)的完善。

  (1)针床密度的变化

  一般的针床测试针的中心距为2540μm,称单密度针床,随着测试点数的增加和测试密度的提高,已有许多厂家推出双密度针床,测试针的中心距为1778μm,图10为单密度测试针床和双密度针床的比较,现在,也有厂家在研制四密度测试设备,虽然在一定程度上可以解决测试点数问题,但精度的问题仍然存在。

  (2)夹具设计制造技术的革新

  作为测试精度的主要影响因素,夹具的设计制造极为关键,在许多成功地进行高密度测试的针床测试设备中,夹具设计多都有独到之处,如ECT的夹具设计软件,仔细考虑了测试探针的倾斜度、摩擦力等问题,使制作出的夹具与探针中心正对测试点,保证了精度与设计一致,在探针较少的区域,夹具在x、y和z 3个方向受力均衡,不产生弯曲变形而造成偏差,自动对准系统还可以检测和补偿定位孔与外层图形间的偏差,在夹具材料的选择上,使用模块化、受温湿度影响下小的材料,保证尺寸精确、稳定。

  

 

  (3)导电橡胶模块的引入

  有些针床测试设备中,对于某些极为精细的部分,如TAB,倒装芯片,μBGA或QFP等,测试点中心距在0.1mm左右,用针测试定位困难。采用导电橡胶模块,进行局部测试,可以克服针床测试的不足,这个模块通过气动导管与夹具相连,由相应的夹具设计软件自动定位,若多个区域需要用到这个模块,模块可多次采用,但导电橡胶模块将所覆盖区域的所有测试点短连,其内部的短路无法测出,仅用于被测区域与外界的连通性,若要测试内部短路,必须将这些网选出,采用其他的方法(如移动探针)测试。

  (4)开关卡技术的改进

  为适应测试准确性的要求,开关卡要求能耐高压,在"关"的状态下无泄露,在"开"的状态下电阻能得到补偿,保证测试正确性,开关卡本身采用SMT封装,占用体积小,并有ESD(静电放电保护)。

  针床测试技术由于本身原理及方法限制,虽然面临严峻的技术挑战,但它某些方面,如效率等仍然存在其他方法所没有的优势,加之夹具技术的改进和新技术的配合使用,它还将在测试领域具有强壮的生命力。

  3 飞针式测试技术

  现今电子产品的设计和生产承受着上市时间的巨大压力,产品更新的时间周期越来越短,因此在最短时间内开发新产品和实现批量生产对电子产品制作上是至关重要的。飞针测试技术是目前电气测试一些主要问题的最新解决办法,它才探针来取代针床,使用多个由电动机驱动、能够快速移动的电气探针同器件的引脚进行接触并进行电气测量,这种仪器最初是为裸板而设计的,也需要复杂的软件和程序来支持,现在已经能够有效地进行模拟在线测试,飞针测试的出现已经改变了小批量与快速转换(quick -turn)装配产品的测试方法,以前需要几周时间开发的测试现在仅需几个小时,大大缩短了产品设计周期和投入市场的时间。

  3.1 飞针测试系统的结构特点

  飞针式测试仪是对传统针床在线测试仪的一种改进,它用探针来代替针床,在x-y机构上装有可分别高速移动的4个头共8根测试探针,最小测试间隙为0.2mm,如图11。工作时在测单元(UUT,unit under test)通过皮带或者其他UUT传送系统输送到测试机内,然后固定,测试仪的探针接触测试焊盘(test pad)和通路孔(via),从而测试在测单元(UUT)的单个元件,测试探针通过多路传输系统连接到驱动器(信号发生器、电源供应等)和传感器(数字万用表、频率计数器等)来测试UUT上的元件。当一个元件正在测试的时候,UUT上的其他元件通过探针器在电气上屏蔽以防止读数干扰。

飞针测试仪可以检查短路、

[1] [2]

关键字:在线测试

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/0713/article_18905.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
在线测试

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved