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PCBA板几种测试技术应用前景分析

时间:2022-10-07 17:03:45 点击次数:3

在线测试仪ICT(In-circuit tester)
电气测试使用的最基本仪器是在线ICT测试仪(在线ICT),传统的在线ICT测试仪测量时使用专门的针床与已焊接好的线路板上的元器件接触,并用数百毫伏电压和10毫安以内电流进行分立隔离测试,从而精确地测出所装电阻、电感、电容、二极管、三极管、可控硅、场效应管、集成块等通用和特殊元器件的漏装、错装、参数值偏差、焊点连焊、线路板开短路等故障,并将故障是哪个元件或开短路位于哪个点准确告诉用户。针床式在线ICT测试仪优点是测试速度快,适合于单一品种民用型家电线路板极大规模生产的测试,而且主机价格较便宜。

但是随着线路板组装密度的提高,特别是细间距SMT组装以及新产品开发生产周期越来越短,线路板品种越来越多,针床式在线测试仪存在一些难以克服的问题:测试用针床夹具的制作、调试周期长、价格贵;对于一些高密度SMT线路板由于测试精度问题无法进行测试。基本的ICT近年来随着克服先进技术局限的技术而改善。例如,当集成电路变得太大以至于不可能为相当的电路覆盖率提供探测目标时,ASIC工程师开发了边界扫描技术。边界扫描(boundary scan)提供一个工业标准方法来确认在不允许探针的地方的元件连接。额外的电路设计到IC内面,允许元件以简单的方式与周围的元件通信,以一个容易检查的格式显示测试结果。另一个非矢量技术(vectorlees technique)将交流(AC)信号通过针床施加到测试中的元件。一个传感器板压在测试中的元件表面,与元件引脚框形成一个电容,将信号耦合到传感器板。没有耦合信号表示焊点开路。

ICT在线测试是目前生产过程中最常用的测试方法,具有较强的故障能力和较快的测试速度等优点。该技术对于批量大,产品定型的厂家而言,是非常方便、快捷的。但是,对于批量不大,产品多种多样的用户而言,需要经常更换针床,因此不太适合。同时由于目前线路板越来越复杂,传统的电路接触式测试受到了极大限制,通过在线ICT测试和FCT功能测试很难诊断出缺陷。随着大多数复杂线路板的密度不断增大,传统的测试手段只能不断增加在线测试仪的测试接点数。然而随着接点数的增多,测试编程和针床夹具的成本也呈指数倍上升。开发测试程序和夹具通常需要几个星期的时间,更复杂的线路板可能还要一个多月。另外,增加ICT接点数量会导致ICT测试出错和重测次数的增多。

FCT功能测试 (Functional Tester)
ICT能够有效地查找在SMT/DIP组装过程中发生的各种缺陷和故障,但是它不能够评估整个线路板所组成的系统在时钟速度时的性能。而FCT功能测试就可以测试整个系统是否能够实现设计目标,它将线路板上的被测单元作一个功能体,对其提供输入信号,按照功能体的设计要求检测输出信号。这种测试是为了确保线路板能否按照设计要求正常工作。所以FCT功能测试最简单的方法,是将组装好的某电子设备上的专用线路板连接到该设备的适当电路上,然后加电压,如果设备正常工作,就表明线路板合格。这种方法简单、投资少,但不能自动诊断故障。

在线AXI是近几年才兴起的一种新型测试技术。当组装好的线路板(PCBA)沿导轨进入机器内部后,位于线路板上方有一X发射管,其发射的X射线穿过线路板后被置于下方的探测器(一般为摄像机)接受,由于焊点中含有可以大量吸收X射线的铅,因此与穿过玻璃纤维、铜、硅等其它材料的X射线相比,照射在焊点上的X射线被大量吸收,而呈黑点产生良好图像,使得对焊点的分析变得相当直观,故简单的图像分析算法便可自动且可靠地检验焊点缺陷。在线AXI技术已从以往的2D检验法发展到目前的3D检验法。前者为透射X射线检验法,对于单面板上的元件焊点可产生清晰的视像,但对于目前广泛使用的双面贴装线路板,效果就会很差,会使两面焊点的视像重叠而极难分辨。而3D X-RAY检验法采用分层技术,即将光束聚焦到任何一层并将相应图像投射到一高速旋转的接受面上,由于接受面高速旋转使位于焦点处的图像非常清晰,而其它层上的图像则被消除,故3D检验法可对线路板两面的焊点独立成像。3DX-RAY技术除了可以检验双面贴装线路板外,还可对那些不可见焊点如BGA等进行多层图像“切片”检测,即对BGA焊接连接处的顶部、中部和底部进行彻底检验。同时利用此方法还可测通孔(PTH)焊点,检查通孔中焊料是否充实,从而极大地提高焊点连接质量。

在线AXI技术是目前一种相对比较成熟的测试技术,其对工艺缺陷的覆盖率很高,通常达97%以上。而工艺缺陷一般要占总缺陷的80%-90%,并可对不可见焊点进行检查,但在线3DX-RAY技术不能测试电路电气性能方面的缺陷和故障。尽管如此,在线AXI技术在电子通信行业中的应用前景令人看好,例如上海贝尔、青岛朗讯等都已采用了这一新技术。

将在线AXI技术和在线ICT技术结合起来测试的情况来看,一方面,X射线主要集中在焊点的质量。它可确认元件是否存在,但不能确认元件是否正确,方向和数值是否正确。另一方面,在线ICT可决定元件的方向和数值但不能决定焊接点是否可接受,特别是焊点在封装体底部的元件,如BGA、CSP等。

如果不考虑BGA,CSP等隐蔽性的检测,AOI也非常适合的。在DIP段可以用炉前插件AOI检查元件错漏反,用DIP炉后波峰焊AOI检查焊点缺陷再结合在线ICT和FCT功能测试,基本上PCBA缺陷问题就能够检测出来。

通过减小在线ICT/在线3D X-RAY/AOI多余的测试覆盖面可大大减小ICT的接点数量。这种简化的ICT测试只需原来测试接点数的30%就可以保持目前的高测试覆盖范围,而减少ICT测试接点数可缩短ICT测试时间、加快ICT编程并降低ICT夹具和编程费用。在过去的两三年里,采用组合测试技术,特别是在线AXI/ICT组合测试复杂线路板的情况出现了惊人的增长,而且增长速度还在加快,因为有更多的行业领先生产厂家意识到了这项技术的优点并将其投入使用。



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