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PCB打样厂分析PCB电性测试技术趋势

  1、PCB打样厂分析随着半导体制造技术的高速发展,IC器件集成度迅速提高,安装技术已经从插装技术(THT),过渡到表面安装技术,并已走向芯片级封装技术。同时由于通迅技术的发展需要,要求信号的高速传递,PCB作为传送信号的主要渠道,致使PCB向高密度(HDI)发展成为必然。

  高密度(HDI)PCB的制程设备发展已经较为成熟。其表现是:第一,激光钻孔技术已经大量应用;第二,高密度(HDI)的主要应用技术,如HDI制造工艺ALIVH、B2IT在国外大量应用。但是关于HDI的测试手段,却没有太多的文献考究,而且由于PCB密度的提高,导致开短路故障比率大幅提升。故绝大部分PCB厂商在投资测试设备时都不具备完善的评估手段。

  2、PCB电性测试技术

  电性能测试主要是测试基板线路的导通性(Continuity)及绝缘性(Isolation),导通性测试是指通过测量同一网络内结点间的电阻值是否小于导通阀值从而判断该线路是否有断开现象,即通常所说的开路;绝缘测试是指通过测量不同网络的结点间的电阻值是否大于绝缘阀值从而判断绝缘网络是否有短路现象。随着线路密度的增加,电性能测试的难度也虽之增加,相继产生了新的测试技术以应对PCB行业的发展。导致测试难度增加的主要因素有:基板表面的PAD大小、PAD跨距(Pitch)、导线间距缩小使导通孔径缩小,PAD表面镀层的压痕限制、测量阻值精度要求的提高、测试速度要求的提高等因素。下面将从测试原理上对当今PCB测试的解决方案加以阐述。

  PCB电性能测试从原理上可分为两类:电阻法测试和电容法测试;电阻法测试又可分成二端式测试、四端式测试;按照测试探头是否与PCB完全接触划分又可分为接触式测试和非接触式测试.

  2.1两端式测试

  在接触式测试中两端式测试是目前普遍应用的一种方案,测试的精度虽然不高(1Ω),但是用来判断线路的开短路已经能满足绝大部分的线路板的需要,因四端式测试还不能满足高密度的线路板测试,只有在密度不高埋阻埋容类的线路板上应用.

  2.2四端式测试(四线测量/Kelvin测量)

  2.2.1.原理

  四线测量是将恒流源电流流入被测电阻Rpcb的两根电流线和电压测量端的两根电压线分离开,使得电压测量端的电压不再是恒流源两端的直接电压,四线测量法比通常的测量法多了两根馈线,分开了电压测量端与恒流源两端连线。

  由于电压测量端与恒流源端断开,恒流源与被测电阻Rpcb、馈线RL1、RL2构成一个回路。送至电压测量端的电压只有Rpcb两端的电压,馈线RL1、RL2电压没有送至电压测量端。因此,馈线电阻RL1和RL2对测量结果没有影响。馈线电阻RL3和RL4对测量有影响,但影响很小,由于测试回路的输入阻抗(MΩ级)远大于馈线电阻(Ω级),所以,四线测量法测量小电阻的准确度很高。这是对导通性能测试的最精确的方法此方法测量精度可分辨到10mΩ,最适合高频线路测试。

  2.2.2.实现方法

  由于四线测量需在每个测试点上种两根针,随着PCB的线路密度不断提高,四线测量的实

  现将越来越困难,目前公布可以用该方法测试的厂商并不多,主要有移动探针厂商Hioki和

  Microcraft,专用测试则有日本电产READ,专用测试的实现方法是与JSR材料搭配,很多技术数据并未公布,除日本外,其它地区目前并未有使用。

  2.1.电容法测试

  如图2-10所示,测试板下面有一个参考电极板,每个长度不同覆盖面积不同的线路与参考电极

  之间会产生一个固定的电容量,当有断路或短路发生时,该电容量将会有所变化,将测得的电容值与参考值对照来判断是否合格。当断路发生在距离网络端点很近的位置时,那么线路多的一侧电容变化将非常小,而线路短的一侧产生的电容变化将非常大,所以即使很小的断路也能被检测出来。

  用电容法进行测试时,每个端点只需要与测试探头接触一次,不象电阻法测试中那样需多次与同一点进行信号注入,省去了很多的测试步数,提高了测试速度。

  2.4.非接触式测试

  目前,应用触脚探针的测试方法在测试高密度电路板时会遇到几个主要问题。

  第一个问题是探针间距的物理极限。0.2mm的针间距应该是探针列阵的极限距离,如此高的

  密度需用特制的专用夹具来实现,这类技术一般都为专利技术,这些夹具的成本是非常昂贵的,往往令PCB厂家难以接受。

  第二个问题是,触脚探针在测试期间可能会遭到严重损坏或污染。要与高密度电路板的每个

  PAD进行精密的电接触,要求要有很高的压力,有时难免会产生压痕,对于一些要求高的线路板这是不充许的。当有压痕存在的PAD经焊接后的连接性能很容易受到机械力的影响,尤其是活动的端点。JP测试系统可以降低对PAD的损害,但是其寿命却很短,并且要定期更新。否则的话,它会把线路盘严重地污染掉。

  第三个问题是,在测试时线路板表面如果不够清洁,比如经常会不导电的粉尘介于探针与PAD

  之间,则有可能导致该线路的短路漏测。而该种现象发生后往往很难找到漏测的根本原因,因粉尘脱落后,测试设备往往又能检测出该短路的存在,会造成疑惑与争议,但又因没有证据而无法追究设备生产厂家的责任,因此而产生的争议往往是以不了了之而告终。

  总之以接触的方式进行电性能测试要通过各种方法来保证每一个接触点的良好接触,必然会

  有测试品质和成本的矛盾存在。因此,需要有一个适当的非接触电测试技术来解决接触测试中的技术屏障。

  2.4.1.非接触测试的基本原理

  非接触测试除测试夹具外,系统的基本构成同传统的接触式电性测试系统相似。在非接触测试

  线路设计中,夹具中装有非接触式传感器及信号输出器,代替了原来的探针,信号输出器从被测线路较稀疏的一端注入交流信号,由交流信号所产生的电磁波在线路较密集的另一端发射出来,非接触传感器可侦测到并解读电磁信号,从而判断线路是否断开,可探测到50微米线距及间距的高密度回路区域的电压变化。非接触式传感器部分包括FlashProbe、FlashShock、和FlashCommon,信号注入部分包括夹具及探针(同于接触式测试),探针置于测试点较稀疏的一测。最大测试密度可达1mil的线宽及1mil的间距,为日益讲求快速及低测试成本的IC基板测试提供了有效的解决方案。

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