PCB電測技術分析
發布時間:2011-10-13 來源:EEFOCUS
中心議題:
一、電性測試
PCB板在生產過程中,難免因外在因素而造成短路、斷路及漏電等電性上的瑕疵,再加上PCB不斷朝高密度、xijianjujiduocengcideyanjin,ruoweinengjishijiangbuliangbanshaijianchulai,errenqiliuruzhichengzhong,shibihuizaochenggengduodechengbenlangfei,yincichulezhichengkongzhidegaishanwai,tigaoceshidejishuyeshikeyiweiPCB製造者提供降低報廢率及提升產品良率的解決方案。
在電子產品的生產過程中,因瑕疵而造成成本的損失,在各個階段都有不同的程度,越早發現則補救的成本越低。
" The Rule of 10''''''''''''''''s "就是一個常被用來評估PCBzaibutongzhichengjieduanbeifaxianyouxiacishidebujiuchengben。julieryan,kongbanzhizuowanchenghou,ruobanzhongdeduanlunengshishijiancechulai,tongchangzhixubuxianjikegaishanxiaci,huozhezhiduosunshiyipiankongban;但是若未能被檢測出斷路,待板子出貨至下遊組裝業者完成零件安裝,也過爐錫及IR重熔,然而卻在此時被檢測發現線路有斷路的情形,一般的下遊組裝業者會向讓空板製造公司要求賠償零件費用、重工費、檢驗費等。若更不幸的,瑕疵的板子在組裝業者的測試仍未被發現,而進入整體係統成品,如計算機、手機、汽車零件等,這時再作測試才發現的損失,將是空板及時檢出的百倍、千倍,甚至更高。因此,電性測試對於PCB業者而言,為的就是及早發現線路功能缺陷的板子。
下遊業者通常會要求PCB製造廠商作百分之百的電性測試,因此會與PCB製造廠商就測試條件及測試方法達成一致的規格,因此雙方會先就以下事項清楚的定義出來:
1、 測試資料來源與格式
2、 測試條件,如電壓、電流、絕緣及連通性
3、 設備製作方式與選點
4、 測試章
5、 修補規格
在PCB的製造過程中,有三個階段必須作測試:
1、 內層蝕刻後
2、 外層線路蝕刻後
3、 成品
每個階段通常會有2~3次的100%測試,篩選出不良板再作重工處理。因此,測試站也是一個分析製程問題點的最佳資料收集來源,經由統計結果,可以獲得斷路、短路及其它絕緣問題的百分比,重工後再行檢測,將數據資料整理之後,利用品管方法找出問題的根源,加以解決。
二、電測的方法與設備
電性測試的方法有:專用型(Dedicated)、泛用型(Universal Grid)、飛針型(Flying Probe)、非接觸電子束(E-Beam)、導電布(膠)、電容式(Capacity)及刷測(ATG-SCAN MAN),其中最常使用的設備有三種,分別是專用測試機、泛用測試機及飛針測試機。為了更了解各種設備的功能,以下將分別比較三種主要設備的特性。
1、專用型(Dedicated)測試
專用型的測試之所以為專用型,主要是因為其所使用的治具(Fixture, 如電路板進行電性測試的針盤)僅適用於一種料號,不同料號的板子就無法測試,而且無法回收使用。測試點數方麵,單麵板在10,240點、雙麵各8,192點以內均可作測試,在測試密度方麵,由於探針頭粗細的關係,較適合運用於 pitch以上的板子。
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2、泛用型(Universal Grid)測試
泛用型測試的基本原理是PCB線路的版麵是依據格子(Grid)來設計,一般所謂線路密度就是指grid的距離,也就是以間距(Pitch)來表示(部份時候也可用孔密度 來表示),而泛用測試就是依據此一原理,依據孔位置以一G10的基材作Mask,隻有在孔的位置探針才能穿過Mask進行電測,因此治具的製作簡易而快速,而且探針可重複使用。泛用型測試具有極多測點的標準Grid固(gu)定(ding)大(da)型(xing)針(zhen)盤(pan),可(ke)分(fen)別(bie)按(an)不(bu)同(tong)料(liao)號(hao)而(er)製(zhi)作(zuo)活(huo)動(dong)式(shi)探(tan)針(zhen)的(de)針(zhen)盤(pan),量(liang)產(chan)時(shi)隻(zhi)要(yao)改(gai)換(huan)活(huo)動(dong)針(zhen)盤(pan),就(jiu)可(ke)以(yi)對(dui)不(bu)同(tong)料(liao)號(hao)量(liang)產(chan)測(ce)試(shi)。另(ling)外(wai),為(wei)保(bao)證(zheng)完(wan)工(gong)的(de)PCB板線路係統通暢,需在使用高壓電(如250V)多測點的泛用型電測母機上,采用特定接點的針盤對板子進行Open/Short電性測試,此種泛用型的測試機稱之為「自動化測試機」 (ATE, Automatic Testing Equipment)。
泛用型測試點數通常在1萬點以上,測試密度在 或是 的測試稱為on-grid測試,若是運用於高密度板,由於間距太密,已脫離on-grid設計,因此屬於off-grid測試,其治具就必須要特殊設計,通常泛用型測試的測試密度可達 QFP。
3、飛針(Flying Probe)測試
飛針測試的原理很簡單,僅僅需要兩根探針作x、y、z的移動來逐一測試各線路的兩個端點,因此不需要另外製作昂貴的治具。但是由於是端點測試,因此測速極慢,約為10~40 points/sec,所以較適合樣品及小量產;在測試密度方麵,飛針測試可適用於極高密度板( ),如MCM。
- PCB電測技術分析
- 專用型(Dedicated)測試
- 泛用型(Universal Grid)測試
- 飛針(Flying Probe)測試
一、電性測試
PCB板在生產過程中,難免因外在因素而造成短路、斷路及漏電等電性上的瑕疵,再加上PCB不斷朝高密度、xijianjujiduocengcideyanjin,ruoweinengjishijiangbuliangbanshaijianchulai,errenqiliuruzhichengzhong,shibihuizaochenggengduodechengbenlangfei,yincichulezhichengkongzhidegaishanwai,tigaoceshidejishuyeshikeyiweiPCB製造者提供降低報廢率及提升產品良率的解決方案。
在電子產品的生產過程中,因瑕疵而造成成本的損失,在各個階段都有不同的程度,越早發現則補救的成本越低。
" The Rule of 10''''''''''''''''s "就是一個常被用來評估PCBzaibutongzhichengjieduanbeifaxianyouxiacishidebujiuchengben。julieryan,kongbanzhizuowanchenghou,ruobanzhongdeduanlunengshishijiancechulai,tongchangzhixubuxianjikegaishanxiaci,huozhezhiduosunshiyipiankongban;但是若未能被檢測出斷路,待板子出貨至下遊組裝業者完成零件安裝,也過爐錫及IR重熔,然而卻在此時被檢測發現線路有斷路的情形,一般的下遊組裝業者會向讓空板製造公司要求賠償零件費用、重工費、檢驗費等。若更不幸的,瑕疵的板子在組裝業者的測試仍未被發現,而進入整體係統成品,如計算機、手機、汽車零件等,這時再作測試才發現的損失,將是空板及時檢出的百倍、千倍,甚至更高。因此,電性測試對於PCB業者而言,為的就是及早發現線路功能缺陷的板子。
下遊業者通常會要求PCB製造廠商作百分之百的電性測試,因此會與PCB製造廠商就測試條件及測試方法達成一致的規格,因此雙方會先就以下事項清楚的定義出來:
1、 測試資料來源與格式
2、 測試條件,如電壓、電流、絕緣及連通性
3、 設備製作方式與選點
4、 測試章
5、 修補規格
在PCB的製造過程中,有三個階段必須作測試:
1、 內層蝕刻後
2、 外層線路蝕刻後
3、 成品
每個階段通常會有2~3次的100%測試,篩選出不良板再作重工處理。因此,測試站也是一個分析製程問題點的最佳資料收集來源,經由統計結果,可以獲得斷路、短路及其它絕緣問題的百分比,重工後再行檢測,將數據資料整理之後,利用品管方法找出問題的根源,加以解決。
二、電測的方法與設備
電性測試的方法有:專用型(Dedicated)、泛用型(Universal Grid)、飛針型(Flying Probe)、非接觸電子束(E-Beam)、導電布(膠)、電容式(Capacity)及刷測(ATG-SCAN MAN),其中最常使用的設備有三種,分別是專用測試機、泛用測試機及飛針測試機。為了更了解各種設備的功能,以下將分別比較三種主要設備的特性。
1、專用型(Dedicated)測試
專用型的測試之所以為專用型,主要是因為其所使用的治具(Fixture, 如電路板進行電性測試的針盤)僅適用於一種料號,不同料號的板子就無法測試,而且無法回收使用。測試點數方麵,單麵板在10,240點、雙麵各8,192點以內均可作測試,在測試密度方麵,由於探針頭粗細的關係,較適合運用於 pitch以上的板子。
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2、泛用型(Universal Grid)測試
泛用型測試的基本原理是PCB線路的版麵是依據格子(Grid)來設計,一般所謂線路密度就是指grid的距離,也就是以間距(Pitch)來表示(部份時候也可用孔密度 來表示),而泛用測試就是依據此一原理,依據孔位置以一G10的基材作Mask,隻有在孔的位置探針才能穿過Mask進行電測,因此治具的製作簡易而快速,而且探針可重複使用。泛用型測試具有極多測點的標準Grid固(gu)定(ding)大(da)型(xing)針(zhen)盤(pan),可(ke)分(fen)別(bie)按(an)不(bu)同(tong)料(liao)號(hao)而(er)製(zhi)作(zuo)活(huo)動(dong)式(shi)探(tan)針(zhen)的(de)針(zhen)盤(pan),量(liang)產(chan)時(shi)隻(zhi)要(yao)改(gai)換(huan)活(huo)動(dong)針(zhen)盤(pan),就(jiu)可(ke)以(yi)對(dui)不(bu)同(tong)料(liao)號(hao)量(liang)產(chan)測(ce)試(shi)。另(ling)外(wai),為(wei)保(bao)證(zheng)完(wan)工(gong)的(de)PCB板線路係統通暢,需在使用高壓電(如250V)多測點的泛用型電測母機上,采用特定接點的針盤對板子進行Open/Short電性測試,此種泛用型的測試機稱之為「自動化測試機」 (ATE, Automatic Testing Equipment)。
泛用型測試點數通常在1萬點以上,測試密度在 或是 的測試稱為on-grid測試,若是運用於高密度板,由於間距太密,已脫離on-grid設計,因此屬於off-grid測試,其治具就必須要特殊設計,通常泛用型測試的測試密度可達 QFP。
3、飛針(Flying Probe)測試
飛針測試的原理很簡單,僅僅需要兩根探針作x、y、z的移動來逐一測試各線路的兩個端點,因此不需要另外製作昂貴的治具。但是由於是端點測試,因此測速極慢,約為10~40 points/sec,所以較適合樣品及小量產;在測試密度方麵,飛針測試可適用於極高密度板( ),如MCM。
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