Электрическое тестирование печатных плат

1. Обзор электрического тестирования

Электрическое тестирование печатных плат обеспечивает отсутствие таких дефектов, как обрывы и короткие замыкания, путем установления электрического контакта между тестовой системой и тестируемой ПП. Оценка тестирования основана на измеренных значениях сопротивления цепи и сопротивления изоляции:

• Обнаружение обрывов: сопротивление цепи меньше заданного порога (в омах) считается исправным
• Обнаружение коротких замыканий: сопротивление изоляции между цепями ниже порога (десятки МОм) считается коротким замыканием
• Выбор тестирования: программное обеспечение для электрического тестирования генерирует список тестируемых цепей, подверженных коротким замыканиям, на основе критериев близости

2. Сравнение основных методов тестирования

1. Тестирование летающими зондами

Область применения: подходит для мелко-, средне- и крупносерийного производства
Принцип работы: используется 4-8 подвижных зондов, которые последовательно подключаются к тестируемым цепям через контактные точки

Технические характеристики:

• Минимальный тестовый зазор: 0,2 мм
• Точность позиционирования: 5-15 микрон
• Поддержка двустороннего тестирования
• Использование технологии «мягкого контакта» для уменьшения повреждений
• Система автоматического оптического позиционирования для помощи в локализации

Преимущества:

• Быстрая смена тестовых программ, не требуются физические адаптеры
• Короткий цикл разработки (занимает несколько часов)
• Подходит для мелкосерийного производства и быстрой смены продукции
• Отсутствие затрат на оснастку

Ограничения:

• Более длительное время тестирования одной платы (около 8-10 минут)
• Ограничение по размеру платы (обычно ≤16×24 дюйма)
• Возможно оставление микроскопических следов на контактных площадках (можно смягчить технологией мягкого контакта)

2. Адаптерное тестирование (тестирование игольчатым стендом)

Область применения: крупносерийное, непрерывное производство
Принцип работы: для каждого типа ПП изготавливается индивидуальный тестовый адаптер (игольчатый стенд), обеспечивающий одновременный контакт со всеми тестовыми точками

Технические характеристики:

• Очень высокая скорость тестирования (короткое время тестирования одной платы)
• Адаптеры могут использоваться повторно

Преимущества:

• Высокая эффективность тестирования, подходит для крупносерийного производства
• Низкая стоимость одного теста (адаптер — разовые инвестиции)

Ограничения:

• Длительный цикл разработки адаптера (требуются недели)
• Высокая стоимость оснастки (примерно 1-5 тысяч долларов)
• Недостаточная гибкость, не подходит для мелкосерийного производства

3. Эволюция технологий тестирования

Развитие технологии летающих зондов

1. Происхождение и расширение применения: от тестирования незаполненных плат до функционального имитационного онлайн-тестирования
2. Повышение точности: внедрение систем оптического позиционирования и алгоритмов обработки изображений с точностью до микрон
3. Совершенствование функциональности: поддержка обнаружения коротких замыканий, обрывов, проверки значений компонентов и идентификации отсутствующих элементов
4. Технологические инновации: мультиплексные системы, технологии электрического экранирования и гибкого контакта

Применение для тестирования пробных карт

Технология летающих зондов играет важную роль в проверке полупроводниковых пробных карт:

Области применения:

• Проверка и тестирование новых пробных карт
• Диагностика и устранение неисправностей пробных карт
• Проверка функциональности после ремонта

Технические преимущества:

• Прямой контакт с выводами пробной карты, не требуются специальные интерфейсные платы
• Поддержка проверки целостности соединений на PCB и керамических пластинах
• Подходит для пробных карт различных размеров (максимум 1200×668 мм)
• Обеспечивает неразрушающее тестирование, гарантируя целостность продукции

4. Стратегия выбора метода тестирования

5. Рекомендации по отраслевому применению

1. Этап НИОКР и прототипирования: предпочтительно тестирование летающими зондами для быстрого получения обратной связи по конструкции
2. Мелкосерийное производство: тестирование летающими зондами более экономично
3. Средне- и крупносерийное производство: адаптерное тестирование более рентабельно
4. Высокоплотные ПП: тестирование летающими зондами имеет явные преимущества в точности
5. Верификация пробных карт: тестирование летающими зондами предоставляет эффективные и точные решения для автономного тестирования

6. Будущие тенденции

1. Развитие интеллектуализации: применение адаптивных тестовых алгоритмов
2. Повышение точности: движение в сторону более высокой точности и меньших расстояний
3. Оптимизация эффективности: баланс между скоростью тестирования и охватом
4. Интеграция: объединение с технологиями контроля, такими как AOI
5. Стандартизация: стандартизация тестовых процессов и форматов данных

Заключение

Технологии электрического тестирования печатных плат сформировали комплексную систему решений. Тестирование летающими зондами, с его преимуществами гибкости, быстрого реагирования и экономичности для мелких серий, стало предпочтительным выбором для НИОКР и мелкосерийного производства; в то время как адаптерное тестирование, благодаря высокой эффективности и низкой стоимости, доминирует в области тестирования крупносерийного производства. По мере роста требований полупроводниковой отрасли к точности и эффективности тестирования, обе технологии продолжают развиваться, совместно способствуя повышению уровня контроля качества в электронной промышленности. Компании должны выбирать наиболее подходящую тестовую стратегию в зависимости от характеристик продукции, масштаба производства и структуры затрат, чтобы достичь оптимального баланса между качеством и эффективностью.