PCB線路板電測技術(shù)詳解

一、電性測試

PCB板在生產(chǎn)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、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，而任其流入制程中，勢必會(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)檢測出來，通常只需補(bǔ)線即可改善瑕疵，或者至多損失一片空板；但是若未能被檢測出斷路，待板子出貨至下游組裝業(yè)者完成零件安裝，也過爐錫及IR重熔，然而卻在此時(shí)被檢測發(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)、汽車零件等，這時(shí)再作測試才發(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試，因此會(huì)與PCB制造廠商就測試條件及測試方法達(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：

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(shè)備制作方式與選點(diǎn)

4、 測試章

5、 修補(bǔ)規(guī)格

在PCB的制造過程中，有三個(gè)階段必須作測試：

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%測試，篩選出不良板再作重工處理。因此，測試站也是一個(gè)分析制程問題點(diǎn)的最佳資料收集來源，經(jīng)由統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以獲得斷路、短路及其它絕緣問題的百分比，重工后再行檢測，將數(shù)據(jù)資料整理之后，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(shè)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(dǎo)電布(膠)、電容式(Capacity)及刷測(ATG-SCANMAN)，其中最常使用的設(shè)備有三種，分別是專用測試機(jī)、泛用測試機(jī)及飛針測試機(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)測試

專用型的測試之所以為專用型，主要是因?yàn)槠渌褂玫闹尉?Fixture, 如電路板進(jìn)行電性測試的針盤)僅適用于一種料號(hào)，不同料號(hào)的板子就無法測試，而且無法回收使用。測試點(diǎn)數(shù)方面，單面板在10,240點(diǎn)、雙面各8,192點(diǎn)以內(nèi)均可作測試，在測試密度方面，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)測試

泛用型測試的基本原理是PCB線路的版面是依據(jù)格子(Grid)來設(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)來表示(部份時(shí)候也可用孔密度 來表示)，而泛用測試就是依據(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Mask進(jìn)行電測，因此治具的制作簡易而快速，而且探針可重復(fù)使用。泛用型測試具有極多測點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)Grid固定大型針盤，可分別按不同料號(hào)而制作活動(dòng)式探針的針盤，量產(chǎn)時(shí)只要改換活動(dòng)針盤，就可以對(duì)不同料號(hào)量產(chǎn)測試。

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)多測點(diǎn)的泛用型電測母機(jī)上，采用特定接點(diǎn)的針盤對(duì)板子進(jìn)行Open/Short電性測試，此種泛用型的測試機(jī)稱之為「自動(dòng)化測試機(jī)」 (ATE, Automatic Testing Equipment)。

泛用型測試點(diǎn)數(shù)通常在1萬點(diǎn)以上，測試密度在 或是 的測試稱為on-grid測試，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測試，其治具就必須要特殊設(shè)計(jì)，通常泛用型測試的測試密度可達(dá) 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(dòng)來逐一測試各線路的兩個(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)測試，因此測速極慢，約為10~40 points/sec，所以較適合樣品及小量產(chǎn)；在測試密度方面，飛針測試可適用于極高密度板。