PCB設(shè)計(jì)的可測(cè)試性概念 專(zhuān)業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)

產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可測(cè)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(jì)的工藝性之一。它是指在設(shè)計(jì)時(shí)考慮產(chǎn)品性能能夠檢測(cè)的難易程度，也就是說(shuō)設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)應(yīng)考慮如何以最簡(jiǎn)單的方法對(duì)產(chǎn)品的性能和加工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，或者產(chǎn)品的設(shè)計(jì)盡量能使產(chǎn)品容易按規(guī)定的方法對(duì)其性能和質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。尤其是電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，對(duì)產(chǎn)品的性能測(cè)試是必不可少的。DFT 好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程中檢驗(yàn)和產(chǎn)品最終檢測(cè)的準(zhǔn)備工作，提高測(cè)試效率、減少測(cè)試費(fèi)用，并且容易發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的缺陷和故障，進(jìn)而保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性。DFT 設(shè)計(jì)不好的產(chǎn)品不僅要增加測(cè)試的時(shí)間和費(fèi)用，甚至?xí)捎陔y于測(cè)試而無(wú)法保證產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。所以對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與測(cè)試的方法和設(shè)備相兼容的可測(cè)試性設(shè)計(jì)，是電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須考慮的重要內(nèi)容之一。

一、印制板設(shè)計(jì)的可測(cè)試性印制極設(shè)計(jì)的可測(cè)試性與可制造性同屬于印制板的工藝性設(shè)計(jì)，同樣包括了印制板制造及成品印制板(光板)的可測(cè)試性和印制板組裝件的可測(cè)試性?xún)蓚€(gè)部分。這兩部分的測(cè)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(jì)中反映出來(lái)，對(duì)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，既需要了解印制板上需要測(cè)試的性能和方法，又要了解印制板組裝件的安裝測(cè)試要求和方法。對(duì)于印制板光板的測(cè)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(duì)于印制板組裝件的測(cè)試，應(yīng)根據(jù)電路和結(jié)構(gòu)的特性和要求由設(shè)計(jì)人員通盤(pán)考慮，在布局布線(xiàn)時(shí)采取適當(dāng)措施合理設(shè)置測(cè)試點(diǎn)或者將測(cè)試分解在安裝工序中進(jìn)行。特別是隨著電子產(chǎn)品的小型化，元器件的節(jié)距越來(lái)越小，安裝密度越來(lái)越大可供測(cè)試的電路節(jié)點(diǎn)越來(lái)越少，因而對(duì)印制板組裝件的在線(xiàn)測(cè)試難度也越來(lái)越大，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮印制板可測(cè)試性的電氣條件和物理、機(jī)械條件，以及采用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械電子設(shè)備。

二、印制板的光板測(cè)試印制板的光板測(cè)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(cè)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(wèn)題時(shí)需要拆下元器件，不但費(fèi)工費(fèi)時(shí)而且可能要損壞元器件，其時(shí)間和經(jīng)濟(jì)的損失更大。所以在國(guó)內(nèi)外的電子行業(yè)都非常重視對(duì)印制板各項(xiàng)性能的測(cè)試，制定了許多檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和方法。主要的檢測(cè)項(xiàng)目有外觀檢測(cè)、機(jī)械性能測(cè)試、電氣性能測(cè)試、物理化學(xué)性能測(cè)試和可靠性(環(huán)境適應(yīng)性)測(cè)試等方面。印制板光板的測(cè)試項(xiàng)目很多，但對(duì)設(shè)計(jì)的限制較少。

外觀檢測(cè)一般是在成品印制板上通過(guò)目檢或適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)儀器進(jìn)行檢測(cè)，主要是檢查制造的質(zhì)量，外觀檢測(cè)對(duì)設(shè)計(jì)的可測(cè)試性要求不多。在這些性能的測(cè)試中受印制板設(shè)計(jì)布局布線(xiàn)影響強(qiáng)大的是電氣性能測(cè)試，它包括耐電壓、絕緣電阻、特性阻抗、電路通斷等測(cè)試項(xiàng)目且測(cè)試點(diǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)符合測(cè)試要求。與設(shè)計(jì)的可測(cè)試性關(guān)系最大的是電路通斷測(cè)試，而該項(xiàng)測(cè)試又是保證印制板質(zhì)量的關(guān)鍵性能需要對(duì)每塊印制板進(jìn)行l(wèi)00%的邏輯通斷測(cè)試。所以進(jìn)行印制板設(shè)計(jì)時(shí)。

應(yīng)考慮測(cè)試時(shí)可能采用測(cè)試設(shè)備的測(cè)試探頭與測(cè)試電路物理尺寸的匹配問(wèn)題。否則將會(huì)由于印制板上被測(cè)點(diǎn)的位置和尺寸誤差。引起測(cè)試的差錯(cuò)或測(cè)試的可重復(fù)性差的問(wèn)題。對(duì)于有破壞性的機(jī)械、物理、化學(xué)性能測(cè)出一般采取從同批產(chǎn)品中抽樣或設(shè)計(jì)專(zhuān)用的試驗(yàn)板或附連試驗(yàn)板按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)和評(píng)定。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)熟悉測(cè)試板和附連試驗(yàn)板的設(shè)計(jì)及測(cè)試要求和方法。

三、印制板組裝件的測(cè)試性印制板組裝件的測(cè)試是指對(duì)安裝了元器件后的印制板進(jìn)行的電氣和物理測(cè)試。影響印制板組裝件測(cè)試的困難很多，其檢測(cè)的方法要比印制板的光板檢測(cè)復(fù)雜得多。對(duì)組裝件的可測(cè)試性設(shè)計(jì)應(yīng)包括系統(tǒng)的可測(cè)試性問(wèn)題。系統(tǒng)的可測(cè)試性功能要求應(yīng)提交整機(jī)總體設(shè)計(jì)的概念進(jìn)行評(píng)審。印刷板組裝件可測(cè)試性必須與設(shè)計(jì)的集成、測(cè)試和維護(hù)的完整性相兼容。

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

PCB組裝件級(jí)的測(cè)試主要有兩種類(lèi)型，一種是對(duì)有獨(dú)立電氣功能的組裝件進(jìn)行功能測(cè)試，在組裝件的輸入端施加預(yù)定的激勵(lì)信號(hào)，通過(guò)監(jiān)測(cè)輸出端的結(jié)果來(lái)確認(rèn)設(shè)計(jì)和安裝是否正確。另一種測(cè)試是對(duì)組裝件進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)和在線(xiàn)測(cè)試，光學(xué)檢測(cè)對(duì)設(shè)計(jì)沒(méi)有明確的制約，只要保持電路有一定的可視性就可以檢測(cè)，該法主要檢查安裝和焊接的質(zhì)量。在線(xiàn)測(cè)試對(duì)印制板的限制主要是測(cè)試點(diǎn)應(yīng)設(shè)計(jì)在坐標(biāo)網(wǎng)格上能與測(cè)試針床匹配的地方，并且能在焊接面測(cè)試。如果用飛針測(cè)試，則既要保證測(cè)試點(diǎn)位于坐標(biāo)網(wǎng)格上，又要在布局時(shí)保持有足夠的空間能使探頭(飛針)撞觸被測(cè)試點(diǎn)，飛針測(cè)試可在板的兩面進(jìn)行，主要檢測(cè)組裝焊接質(zhì)量和加工中元器件有無(wú)損壞。

常用的測(cè)試方法有人工檢測(cè)和儀器自動(dòng)測(cè)試。人工測(cè)試通過(guò)萬(wàn)用表、數(shù)字電壓表、絕緣電阻測(cè)試儀等儀器進(jìn)行檢測(cè)，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(cè)。自動(dòng)化儀器檢測(cè)具有精度高、可靠性好、重復(fù)性好、效率高的特點(diǎn)并且有的儀器還具有自動(dòng)判定、記錄、顯示和自動(dòng)故障分析的能力。

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