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摘要

移動(dòng)探針測(cè)試（飛針測(cè)試）是一種有效的印制板最終檢驗(yàn)方法。它能根椐用戶設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)邏輯關(guān)系來(lái)判斷印制板的電連接性能是否與用戶的設(shè)計(jì)一致。它的操作可以說(shuō)是完全依靠軟件的應(yīng)用，軟件應(yīng)用得合理測(cè)試就會(huì)發(fā)揮最大的優(yōu)勢(shì)。一般情況下用戶不是十分了解測(cè)試的實(shí)現(xiàn)方法，在設(shè)計(jì)過程中往往只注意他的設(shè)計(jì)是否與他預(yù)期的目標(biāo)一致。因此他們所提供的印制板加工資料有時(shí)就不太適合我們的實(shí)際操作，或者是在我們操作時(shí)達(dá)不到最佳的工作效率。這就要求我們的技術(shù)人員對(duì)用戶的資料進(jìn)行優(yōu)化以提高測(cè)試的真實(shí)性和工作效率。

一.概述

一般而言,印制板測(cè)試主要有兩中方法。一種是針床通斷測(cè)試，另一種是移動(dòng)探針測(cè)試(flying probe test system)也就是我們通常所說(shuō)的飛針測(cè)試。對(duì)于針床通斷測(cè)試而言，它是針對(duì)待測(cè)印制板上焊點(diǎn)的位置，加工若干個(gè)相應(yīng)的帶有彈性的直立式接觸探針真陣列(也就是通常所說(shuō)的針床)，它是通過壓力與探針相連接。探針另一端引人測(cè)試系統(tǒng)，完成接電源、電和信號(hào)線、測(cè)量線的連接。從而完成測(cè)試。這種測(cè)試方法受印制板上焊點(diǎn)間距的限制很大。眾所周知，印制板的布線越來(lái)越高，導(dǎo)通孔孔徑、焊盤越來(lái)越小。隨著BGA的I/O數(shù)不斷增加，它的焊點(diǎn)間距不斷減小。

對(duì)針床測(cè)試所用的測(cè)試針的直徑要求越來(lái)越細(xì)。探針的直徑越來(lái)越細(xì)，它的價(jià)格就越昂貴。無(wú)疑印制板的測(cè)試成本就相應(yīng)的增加許多。另外,針床測(cè)試一般都需要鉆測(cè)試模板.但是針床通斷測(cè)試的測(cè)試速度要比移動(dòng)探針測(cè)試快的多。
移動(dòng)探針測(cè)試是根據(jù)印制板的網(wǎng)絡(luò)邏輯來(lái)關(guān)系,利用2-4-8根可以在印制板板面上任意移動(dòng)的探針來(lái)進(jìn)行測(cè)試。探針在程序的指引下插入并接觸到印制板上待測(cè)兩端,在探針上施加電壓、測(cè)量電流，從而判斷印制板的通斷情況。移動(dòng)探針的測(cè)試不需要針床的支持，因而省去了加工特種探針的費(fèi)用以及制造針床的成本。它的測(cè)試點(diǎn)是八根可以移動(dòng)的探針而不是緊密排列的針床，因此它能檢測(cè)布線密度很高的印制板。但是，移動(dòng)探針測(cè)試儀是依據(jù)印制板的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)測(cè)試點(diǎn)一一測(cè)試，因此它的測(cè)試速度比針床測(cè)試要慢的多。

二.飛針測(cè)試的特性和軟件支持

2.1 測(cè)試范圍和軟件特性

本公司的飛針測(cè)試儀是德國(guó)AGT公司的A3型號(hào)測(cè)試儀，它的最大測(cè)試面積550×430mm，最大板厚為6mm。操作系統(tǒng)是WINNT4.0，所需軟件主要有A3 TEST PLAYER，A3 DEBUGGER，DPSwinzard，VIEW2000，IGI（Launch EXT6.58）,Browser等等。
IGI是處理A3 TEST PLAYER所需數(shù)據(jù)的軟件，它對(duì)GERBER數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。定義層名，排層序，檢查焊盤的屬性、圖形的坐標(biāo)，優(yōu)化孔。最重要的一項(xiàng)就是提取網(wǎng)表，輸出A3測(cè)試文件。在做孔的優(yōu)化的時(shí)候還要注意，環(huán)寬過小，很大的孔（如定位孔），應(yīng)手工優(yōu)化掉，防止斷針。
DPS是用于輸出印制板的位置坐標(biāo)、拼板、測(cè)試孔數(shù)以及加掃描點(diǎn)的軟件。從OUTPUT文件夾中調(diào)入*.les文件，軟件會(huì)有提示，根據(jù)提示Select pads to be used for scanning進(jìn)入加掃描點(diǎn)，頂、底層每層最多加4個(gè)。若測(cè)試時(shí)印制板板過大、過密，應(yīng)在軟件中多分幾個(gè)區(qū)域，多加幾個(gè)掃描點(diǎn)，但應(yīng)注意隔離線不應(yīng)壓在圖形元件上，以防止機(jī)器出現(xiàn)錯(cuò)誤指令，不能正常工作。
若DPS軟件最后生成不了測(cè)試程序，可能有以下幾點(diǎn)原因：
a）IGI軟件中圖形不在第一象限，這樣就引以測(cè)試范圍超大，應(yīng)將其移入正常使用區(qū)域
b）天線點(diǎn)選擇不正確，反復(fù)試驗(yàn)，將天線點(diǎn)上、下交換，即可達(dá)到目的
c）選擇天線時(shí)不應(yīng)選擇太小的網(wǎng)絡(luò)，這樣不能作為測(cè)試全板的標(biāo)準(zhǔn)
A3 DEBUGGER是校正飛針測(cè)試儀的軟件。測(cè)試儀在經(jīng)過一定時(shí)間的測(cè)試后8支測(cè)試頭會(huì)產(chǎn)生誤差，因此機(jī)器要定期校正，以保證測(cè)試的準(zhǔn)確性。
BROWSER是用來(lái)糾錯(cuò)的，當(dāng)印制板有開路或短路的時(shí)候，用它來(lái)找到確切的位置，然后在該處標(biāo)記。A3 TEST PLAYER就是測(cè)試軟件，應(yīng)用這個(gè)軟件選擇測(cè)試模式（多采用Supervisor模式），測(cè)試類型，探針壓力（pressure）、移動(dòng)速度（strokes）、高度。還要確定如何選擇掃描點(diǎn)，有人工（MANUAL）和自動(dòng)（AUTOMATIC）兩種。第一次進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候要先人工定義由在DPS給出的掃描點(diǎn)，以后再測(cè)試的時(shí)候用自動(dòng)的就可以了。在關(guān)閉A3系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)先托架歸于零點(diǎn)，以防8支測(cè)試頭彈下時(shí)撞折測(cè)試。

2.2 測(cè)試參數(shù)

通常印制板的測(cè)試主要是進(jìn)行斷路/短路測(cè)試。它的測(cè)試方法是利用兩點(diǎn)電流/電壓法。測(cè)試參數(shù)主要有：探針壓力、移動(dòng)速度、高度等。一般情況下，印制板的布線密度大，焊點(diǎn)間距近的情況下壓力大一些，移動(dòng)速度要慢一些；如果印制板比較厚，壓力要設(shè)置小一些，高度要高一些，以防損壞探針或印制板。通常情況下探針壓力（pressure）為25g、移動(dòng)速度（strokes）為60mm/s、高度為4mm。

三、飛針測(cè)試的誤報(bào)處理

3.1 測(cè)試過程

飛針測(cè)試所需的數(shù)據(jù)主要有該文件的信號(hào)層、電源地層、機(jī)械層等數(shù)據(jù)。由用戶的原PCB文件產(chǎn)生基本數(shù)據(jù)：用Prote198或99SE把用戶的PCB文件轉(zhuǎn)換成RS274、2.3格式的基本gerber數(shù)據(jù)。在Report菜單中用NCDILL導(dǎo)出鉆孔數(shù)據(jù)。在V2001中產(chǎn)生IGI所需的測(cè)試數(shù)據(jù)。調(diào)入基本GERBER，用F10快鍵改文件名，存出擴(kuò)展GERBER。這里就包括測(cè)試所需的信號(hào)層、電源地層、機(jī)械層、鉆孔等數(shù)據(jù)。
如果有電源的文件還需在V3001中調(diào)入電源地，把文件存成THIRMAL型的文件。之后就可以用IGI軟件對(duì)文件進(jìn)行處理了。定義文件名：頂、底層為SIG；內(nèi)層為PLN；（COPPER為正，CLEAR為負(fù)）內(nèi)層有花焊盤的為負(fù)，其它的為正。阻焊為SM；打孔為DRL；邊框線為1O。

3.2飛針測(cè)試的誤報(bào)

3.2.1人為因素
一般而言，用戶帶來(lái)的生產(chǎn)印制板的資料是由用戶自己設(shè)計(jì)的PCB文件。我們的CAM部門一方面要對(duì)用戶的文件進(jìn)行工藝性檢查，使其符合我們的生產(chǎn)工藝；另一方面對(duì)其PCB文件進(jìn)行處理產(chǎn)生生產(chǎn)上所需的數(shù)據(jù)，比如光繪用的GERBER數(shù)據(jù)，鉆孔用的DRILL數(shù)據(jù)等。飛針測(cè)試時(shí)所需的數(shù)據(jù)也是由用戶PCB文件導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，與CAM部門的數(shù)據(jù)重疊。為了防止由于誤操作引起的對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，一般情況下，操作者要直接調(diào)用用戶的PCB文件對(duì)其進(jìn)行處理，產(chǎn)生測(cè)試所需的數(shù)據(jù)。而不能使用CAM人員處理后的數(shù)據(jù)。如果CAM人員對(duì)用戶PCB文件有所改動(dòng)，則應(yīng)在用戶文件中加以說(shuō)明。
3.2.2測(cè)試結(jié)果顯示有許多開路
如果測(cè)試結(jié)果顯示印制板上有許多不應(yīng)有的開路，經(jīng)用萬(wàn)用表測(cè)量某幾處證實(shí)確實(shí)是誤報(bào)。那么應(yīng)當(dāng)首先檢查如下方面：
a) 鉆孔數(shù)據(jù)與各層的焊盤是否沒有對(duì)準(zhǔn)。尤其是環(huán)寬很小的高密度印制板更容易發(fā)生這種情況。
b）有的用戶不太了解印制板的加工工藝花焊盤和隔離盤的大小做的不夠，而測(cè)試所用的文件是直接調(diào)用用戶的原始文件沒經(jīng)過CAM人員的修改。如果是這種情況那么只需修改花焊盤或隔離盤的大小就能解決。
c)有的焊點(diǎn)被字符線蓋住，探針無(wú)法接觸到焊點(diǎn)處金屬而造成誤報(bào)。
d)有的在阻焊曝光時(shí)對(duì)位不準(zhǔn)或阻焊盤過小引起的焊點(diǎn)暴露的金屬太小，探針接觸不到金屬造成誤報(bào)。這種情況常見于布線密度很高的印制板，比如I/O數(shù)很多的BGA等。
e)由于板面翹曲嚴(yán)重，板面焊點(diǎn)又比較小，探針接觸不到焊點(diǎn)。這種情況多見于薄板，布線分布不均或?qū)訅航Y(jié)構(gòu)不合理的多層板。
f)如果測(cè)試模式采用的是AUTO模式，有可能是自動(dòng)掃描時(shí)沒有對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)，或者是對(duì)準(zhǔn)的是與設(shè)置的基準(zhǔn)點(diǎn)相似的圖形造成的誤報(bào)。
g)電源地層的隔離線是否成一閉合區(qū)域。
h)電源地層的花焊盤是否已改成THIRMAL型。
3.2.3測(cè)試結(jié)果顯示有許多短路
如果測(cè)試結(jié)果顯示印制板上有許多不應(yīng)有的短路，經(jīng)用萬(wàn)用表測(cè)量某幾處證實(shí)確實(shí)是誤報(bào)。那么應(yīng)當(dāng)首先檢查如下方面：
a)查看邊框線是否與板內(nèi)圖形相連；
b)有的電地層隔離線太粗而遮住花盤（熱隔離盤）；
c)帶有插頭的

四、合理安排工藝順序，增加測(cè)試的真實(shí)性

通常飛針測(cè)試是在印制板加工完成后進(jìn)行。在測(cè)試過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些誤報(bào)現(xiàn)象，仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)大部分是由于工藝順序不合理導(dǎo)致的。因此合理安排工藝順序有助于提高一次測(cè)試合格率和測(cè)試效率。

4.1 絲印字符蓋住焊點(diǎn)

隨著布線密度的增高，焊點(diǎn)設(shè)計(jì)的過小。在絲印字符時(shí)油墨蓋住了焊點(diǎn)，測(cè)試時(shí)就出現(xiàn)了大量的開路報(bào)告。對(duì)于這種情況，應(yīng)將飛針測(cè)試放在線印前進(jìn)行。這樣就大大提高了測(cè)試效率和一次測(cè)試合格率。

4.2 印制板尺寸過小

對(duì)于印制板尺寸過小的印制板，在測(cè)試時(shí)一方面夾具很難將其固定，另一方面定位也有一定困難。為提高測(cè)試效率應(yīng)將測(cè)試放在外形銑前進(jìn)行。

4.3 軟板、撓性板的測(cè)試

軟板、撓性板因無(wú)法固定而無(wú)法測(cè)試。因此在測(cè)試前要加工剛性板框，將軟板固定在板框上。測(cè)試參數(shù)如探針壓力、移動(dòng)速度、高度等要合理設(shè)定才能使測(cè)試順利進(jìn)行。

4.4 含非金屬化孔的二次鉆印制板

非金屬化孔一般是在外形銑前鉆孔形成的。一般情況下，非金屬化孔的焊盤與孔徑相同。如果不加處理，在測(cè)試時(shí)探針就會(huì)進(jìn)入孔內(nèi)，很容易就折斷探針或損傷印制板。因此，對(duì)于含有非金屬化孔的印制板或者將測(cè)試放在二次鉆孔前進(jìn)行，或者將非金屬化孔處的測(cè)試點(diǎn)刪除。第二種方法存在弊端，如果該非金屬化孔與內(nèi)層隔離不好的情況下就會(huì)造成短路漏測(cè)。

五、總結(jié)

移動(dòng)探針測(cè)試是一種有效的印制板最終檢驗(yàn)方法。它能根椐用戶設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)邏輯關(guān)系來(lái)判斷印制板的電連接性能是否與用戶的設(shè)計(jì)一致。它的操作可以說(shuō)是完全依靠軟件的應(yīng)用，軟件應(yīng)用得合理測(cè)試就會(huì)發(fā)揮最大的優(yōu)勢(shì)。一般情況下用戶不是十分了解測(cè)試的實(shí)現(xiàn)方法，在設(shè)計(jì)過程中往往只注意他的設(shè)計(jì)是否與他預(yù)期的目標(biāo)一致。因此他們所提供的印制板加工資料有時(shí)就不太適合我們的實(shí)際操作，或者是在我們操作時(shí)達(dá)不到最佳的工作效率。這就要求我們的技術(shù)人員對(duì)用戶的資料進(jìn)行優(yōu)化以提高測(cè)試的真實(shí)性和工作效率。

印制板，原始文件是連在一起的，應(yīng)將其刪除。