PCB設(shè)計的可測試性概念

產(chǎn)品設(shè)計的可測試性(De sign For Testability. OFT) 也是產(chǎn)品可制造性的主要內(nèi)容從生產(chǎn)角度考慮也是設(shè)計的工藝性之一。它是指在設(shè)計時考慮產(chǎn)品性能能夠檢測的難易程度，也就是說設(shè)計產(chǎn)品時應(yīng)考慮如何以最簡單的方法對產(chǎn)品的性能和加工質(zhì)量進行檢測，或者產(chǎn)品的設(shè)計盡量能使產(chǎn)品容易按規(guī)定的方法對其性能和質(zhì)量進行檢測。尤其是電子產(chǎn)品的設(shè)計，對產(chǎn)品的性能測試是必不可少的。 DFT 好的產(chǎn)品設(shè)計，可以簡化生產(chǎn)過程中檢驗和產(chǎn)品最終檢測的準(zhǔn)備工作，提高測試效率、減少測試費用，并且容易發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的缺陷和故障，進而保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性。 DFT 設(shè)計不好的產(chǎn)品不僅要增加測試的時間和費用，甚至?xí)捎陔y于測試而無法保證產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。所以對產(chǎn)品設(shè)計與測試的方法和設(shè)備相兼容的可測試性設(shè)計，是電子產(chǎn)品設(shè)計必須考慮的重要內(nèi)容之一。

一、印制板設(shè)計的可測試性印制極設(shè)計的可測試性與可制造性同屬于印制板的工藝性設(shè)計，同樣包括了印制板制造及成品印制板(光板)的可測試性和印制板組裝件的可測試性兩個部分。這兩部分的測試方法和內(nèi)容完全不同，但是要在同一塊印制板的設(shè)計中反映出來，對設(shè)計者來說，既需要了解印制板上需要測試的性能和方法，又要了解印制板組裝件的安裝測試要求和方法。對于印制板光板的測試方法和性能要求有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，只要查閱相關(guān)印制板的標(biāo)準(zhǔn)就可以找到。對于印制板組裝件的測試，應(yīng)根據(jù)電路和結(jié)構(gòu)的特性和要求由設(shè)計人員通盤考慮，在布局布線時采取適當(dāng)措施合理設(shè)置測試點或者將測試分解在安裝工序中進行。特別是隨著電子產(chǎn)品的小型化，元器件的節(jié)距越來越小，安裝密度越來越大可供測試的電路節(jié)點越來越少，因而對印制板組裝件的在線測試難度也越來越大，所以設(shè)計時應(yīng)充分考慮印制板可測試性的電氣條件和物理、機械條件，以及采用適當(dāng)?shù)臋C械電子設(shè)備。

二、印制板的光板測試印制板的光板測試是保證待安裝元器件印制板質(zhì)量的重要手段，也是保證印制板組裝件質(zhì)量和減少返修、返工及廢品損失的有力措施。光板測試的質(zhì)量有保證，可以提高印制板的安裝效率、降低成本。如果光板的質(zhì)量不能保證，待印制板安裝后再發(fā)現(xiàn)板的質(zhì)量問題時需要拆下元器件，不但費工費時而且可能要損壞元器件，其時間和經(jīng)濟的損失更大。所以在國內(nèi)外的電子行業(yè)都非常重視對印制板各項性能的測試，制定了許多檢測標(biāo)準(zhǔn)和方法。主要的檢測項目有外觀檢測、機械性能測試、電氣性能測試、物理化學(xué)性能測試和可靠性(環(huán)境適應(yīng)性)測試等方面。印制板光板的測試項目很多，但對設(shè)計的限制較少。

外觀檢測一般是在成品印制板上通過目檢或適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)儀器進行檢測，主要是檢查制造的質(zhì)量，外觀檢測對設(shè)計的可測試性要求不多。在這些性能的測試中受印制板設(shè)計布局布線影響強大的是電氣性能測試，它包括耐電壓、絕緣電阻、特性阻抗、電路通斷等測試項目且測試點設(shè)計應(yīng)符合測試要求。與設(shè)計的可測試性關(guān)系最大的是電路通斷測試，而該項測試又是保證印制板質(zhì)量的關(guān)鍵性能需要對每塊印制板進行l(wèi)00%的邏輯通斷測試。所以進行印制板設(shè)計時。應(yīng)考慮測試時可能采用測試設(shè)備的測試探頭與測試電路物理尺寸的匹配問題。否則將會由于印制板上被測點的位置和尺寸誤差。引起測試的差錯或測試的可重復(fù)性差的問題。對于有破壞性的機械、物理、化學(xué)性能測出一般采取從同批產(chǎn)品中抽樣或設(shè)計專用的試驗板或附連試驗板按標(biāo)準(zhǔn)進行試驗和評定。設(shè)計時應(yīng)當(dāng)熟悉測試板和附連試驗板的設(shè)計及測試要求和方法。

三、印制板組裝件的測試性印制板組裝件的測試是指對安裝了元器件后的印制板進行的電氣和物理測試。影響印制板組裝件測試的困難很多，其檢測的方法要比印制板的光板檢測復(fù)雜得多。對組裝件的可測試性設(shè)計應(yīng)包括系統(tǒng)的可測試性問題。系統(tǒng)的可測試性功能要求應(yīng)提交整機總體設(shè)計的概念進行評審。印刷板組裝件可測試性必須與設(shè)計的集成、測試和維護的完整性相兼容。

PCB組裝件的可測試性在設(shè)計開始之前。應(yīng)同印制板的制造、安裝和測試等技術(shù)人員進行評審。以保證可測試性的效果。評審的內(nèi)容應(yīng)涉及電路圖形的可視程度、安裝密度、測試操作方法、測試區(qū)域的劃分、特殊的測試要求以及測試的規(guī)范等。

PCB組裝件級的測試主要有兩種類型，一種是對有獨立電氣功能的組裝件進行功能測試，在組裝件的輸入端施加預(yù)定的激勵信號，通過監(jiān)測輸出端的結(jié)果來確認設(shè)計和安裝是否正確。另一種測試是對組裝件進行光學(xué)檢測和在線測試，光學(xué)檢測對設(shè)計沒有明確的制約，只要保持電路有一定的可視性就可以檢測，該法主要檢查安裝和焊接的質(zhì)量。在線測試對印制板的限制主要是測試點應(yīng)設(shè)計在坐標(biāo)網(wǎng)格上能與測試針床匹配的地方，并且能在焊接面測試。如果用飛針測試，則既要保證測試點位于坐標(biāo)網(wǎng)格上，又要在布局時保持有足夠的空間能使探頭(飛針)撞觸被測試點，飛針測試可在板的兩面進行，主要檢測組裝焊接質(zhì)量和加工中元器件有無損壞。

常用的測試方法有人工檢測和儀器自動測試。人工測試通過萬用表、數(shù)字電壓表、絕緣電阻測試儀等儀器進行檢測，效率低、記錄和數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，并且受組裝密度的限制，小型化的高密度組裝的印制板難于靠人工檢測。自動化儀器檢測具有精度高、可靠性好、重復(fù)性好、效率高的特點并且有的儀器還具有自動判定、記錄、顯示和自動故障分析的能力。

常用的自動化測試技術(shù)有自動光學(xué)檢測(AOD)、自動X 射線幢測(AX I)、在線測試(ICT) 和功能測試等。在印制板設(shè)計時就應(yīng)考慮印制板組裝件的測試兼容性，如果不考慮采用的測試方法和必要的測試機械規(guī)則即使在電氣方面具有良好的可測試性電路在印刷板組裝件上也比較難于測試，如測試點的位置、大小以及測試點的節(jié)距與測試探頭或針床的匹配問題。在線測試時電氣條件設(shè)置問題、防止測試對元器件的損壞等都是測試性要考慮和解決的問題。