PCB電測(cè)技術(shù)分析

??????一、電性測(cè)試
?????? PCB板在生產(chǎn)過(guò)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、細(xì)間距及多層次的演進(jìn)，若未能及時(shí)將不良板篩檢出來(lái)，而任其流入制程中，勢(shì)必會(huì)造成更多的成本浪費(fèi)，因此除了制程控制的改善外，提高測(cè)試的技術(shù)也是可以為PCB制造者提供降低報(bào)廢率及提升產(chǎn)品良率的解決方案。

?????? 在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，因瑕疵而造成成本的損失，在各個(gè)階段都有不同的程度，越早發(fā)現(xiàn)則補(bǔ)救的成本越低。" The Rule of 10''s "就是一個(gè)常被用來(lái)評(píng)估PCB在不同制程階段被發(fā)現(xiàn)有瑕疵時(shí)的補(bǔ)救成本。舉例而言，空板制作完成后，若板中的斷路能實(shí)時(shí)檢測(cè)出來(lái)，通常只需補(bǔ)線即可改善瑕疵，或者至多損失一片空板；但是若未能被檢測(cè)出斷路，待板子出貨至下游組裝業(yè)者完成零件安裝，也過(guò)爐錫及IR重熔，然而卻在此時(shí)被檢測(cè)發(fā)現(xiàn)線路有斷路的情形，一般的下游組裝業(yè)者會(huì)向讓空板制造公司要求賠償零件費(fèi)用、重工費(fèi)、檢驗(yàn)費(fèi)等。若更不幸的，瑕疵的板子在組裝業(yè)者的測(cè)試仍未被發(fā)現(xiàn)，而進(jìn)入整體系統(tǒng)成品，如計(jì)算機(jī)、手機(jī)、汽車(chē)零件等，這時(shí)再作測(cè)試才發(fā)現(xiàn)的損失，將是空板及時(shí)檢出的百倍、千倍，甚至更高。因此，電性測(cè)試對(duì)于PCB業(yè)者而言，為的就是及早發(fā)現(xiàn)線路功能缺陷的板子。

??????下游業(yè)者通常會(huì)要求PCB制造廠商作百分之百的電性測(cè)試，因此會(huì)與PCB制造廠商就測(cè)試條件及測(cè)試方法達(dá)成一致的規(guī)格，因此雙方會(huì)先就以下事項(xiàng)清楚的定義出來(lái)：

1、 測(cè)試資料來(lái)源與格式
2、 測(cè)試條件，如電壓、電流、絕緣及連通性
3、 設(shè)備制作方式與選點(diǎn)
4、 測(cè)試章
5、 修補(bǔ)規(guī)格

在PCB的制造過(guò)程中，有三個(gè)階段必須作測(cè)試：

1、 內(nèi)層蝕刻后
2、 外層線路蝕刻后
3、 成品

??????每個(gè)階段通常會(huì)有2~3次的100%測(cè)試，篩選出不良板再作重工處理。因此，測(cè)試站也是一個(gè)分析制程問(wèn)題點(diǎn)的最佳資料收集來(lái)源，經(jīng)由統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以獲得斷路、短路及其它絕緣問(wèn)題的百分比，重工后再行檢測(cè)，將數(shù)據(jù)資料整理之后，利用品管方法找出問(wèn)題的根源，加以解決。

二、電測(cè)的方法與設(shè)備

??????電性測(cè)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(dǎo)電布(膠)、電容式(Capacity)及刷測(cè)(ATG-SCAN MAN)，其中最常使用的設(shè)備有三種，分別是專用測(cè)試機(jī)、泛用測(cè)試機(jī)及飛針測(cè)試機(jī)。為了更了解各種設(shè)備的功能，以下將分別比較三種主要設(shè)備的特性。

??????1、專用型(Dedicated)測(cè)試
??????專用型的測(cè)試之所以為專用型，主要是因?yàn)槠渌褂玫闹尉?Fixture, 如電路板進(jìn)行電性測(cè)試的針盤(pán))僅適用于一種料號(hào)，不同料號(hào)的板子就無(wú)法測(cè)試，而且無(wú)法回收使用。測(cè)試點(diǎn)數(shù)方面，單面板在10,240點(diǎn)、雙面各8,192點(diǎn)以內(nèi)均可作測(cè)試，在測(cè)試密度方面，由于探針頭粗細(xì)的關(guān)系，較適合運(yùn)用于 pitch以上的板子。

????????2、泛用型(Universal Grid)測(cè)試
?????? 泛用型測(cè)試的基本原理是PCB線路的版面是依據(jù)格子(Grid)來(lái)設(shè)計(jì)，一般所謂線路密度就是指grid的距離，也就是以間距(Pitch)來(lái)表示(部份時(shí)候也可用孔密度 來(lái)表示)，而泛用測(cè)試就是依據(jù)此一原理，依據(jù)孔位置以一G10的基材作Mask，只有在孔的位置探針才能穿過(guò)Mask進(jìn)行電測(cè)，因此治具的制作簡(jiǎn)易而快速，而且探針可重復(fù)使用。泛用型測(cè)試具有極多測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)Grid固定大型針盤(pán)，可分別按不同料號(hào)而制作活動(dòng)式探針的針盤(pán)，量產(chǎn)時(shí)只要改換活動(dòng)針盤(pán)，就可以對(duì)不同料號(hào)量產(chǎn)測(cè)試。另外，為保證完工的PCB板線路系統(tǒng)通暢，需在使用高壓電(如250V)多測(cè)點(diǎn)的泛用型電測(cè)母機(jī)上，采用特定接點(diǎn)的針盤(pán)對(duì)板子進(jìn)行Open/Short電性測(cè)試，此種泛用型的測(cè)試機(jī)稱之為「自動(dòng)化測(cè)試機(jī)」 (ATE, Automatic Testing Equipment)。

??????泛用型測(cè)試點(diǎn)數(shù)通常在1萬(wàn)點(diǎn)以上，測(cè)試密度在 或是 的測(cè)試稱為on-grid測(cè)試，若是運(yùn)用于高密度板，由于間距太密，已脫離on-grid設(shè)計(jì)，因此屬于off-grid測(cè)試，其治具就必須要特殊設(shè)計(jì)，通常泛用型測(cè)試的測(cè)試密度可達(dá) QFP。

?????? 3、飛針(Flying Probe)測(cè)試

????????飛針測(cè)試的原理很簡(jiǎn)單，僅僅需要兩根探針作x、y、z的移動(dòng)來(lái)逐一測(cè)試各線路的兩個(gè)端點(diǎn)，因此不需要另外制作昂貴的治具。但是由于是端點(diǎn)測(cè)試，因此測(cè)速極慢，約為10~40 points/sec，所以較適合樣品及小量產(chǎn)；在測(cè)試密度方面，飛針測(cè)試可適用于極高密度板( )，如MCM。