高速PCB設計指南（8）：如何掌握IC封裝的特性
http://www.0-fzl.cn/emc-art/80028403
高速PCB設計指南（7）：PCB的可靠性設計
http://www.0-fzl.cn/emc-art/80028402

 

 

隨著微型化程度不斷提高，元件和布線技術也取得巨大發展，例如BGA外殼封裝的高集成度的微型IC
，以及導體之間的絕緣間距縮小到0.5mm，這zhe些xie僅jin是shi其qi中zhong的de兩liang個ge例li子zi。電dian子zi元yuan件jian的de布bu線xian設she計ji方fang式shi，對dui以yi後hou製zhi作zuo流liu程cheng中zhong的de測ce試shi能neng否fou很hen好hao進jin行xing，影ying響xiang越yue來lai越yue大da。下xia麵mian介jie紹shao幾ji種zhong重zhong要yao規gui則ze及ji實shi用yong提ti示shi。

 

通過遵守一定的規程（DFT-Design for Testability

，可測試的設計），可(ke)以(yi)大(da)大(da)減(jian)少(shao)生(sheng)產(chan)測(ce)試(shi)的(de)準(zhun)備(bei)和(he)實(shi)施(shi)費(fei)用(yong)。這(zhe)些(xie)規(gui)程(cheng)已(yi)經(jing)過(guo)多(duo)年(nian)發(fa)展(zhan)，當(dang)然(ran)
，若(ruo)采(cai)用(yong)新(xin)的(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)和(he)元(yuan)件(jian)技(ji)術(shu)
，它(ta)們(men)也(ye)要(yao)相(xiang)應(ying)的(de)擴(kuo)展(zhan)和(he)適(shi)應(ying)。隨(sui)著(zhe)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)結(jie)構(gou)尺(chi)寸(cun)越(yue)來(lai)越(yue)小(xiao)，目(mu)前(qian)出(chu)現(xian)了(le)兩(liang)個(ge)特(te)別(bie)引(yin)人(ren)注(zhu)目(mu)的(de)問(wen)題(ti)：一是可接觸的電路節點越來越少；二是像在線測試（In-Circuit-Test）這(zhe)些(xie)方(fang)法(fa)的(de)應(ying)用(yong)受(shou)到(dao)限(xian)製(zhi)。為(wei)了(le)解(jie)決(jue)這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)，可(ke)以(yi)在(zai)電(dian)路(lu)布(bu)局(ju)上(shang)采(cai)取(qu)相(xiang)應(ying)的(de)措(cuo)施(shi)，采(cai)用(yong)新(xin)的(de)測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)和(he)采(cai)用(yong)創(chuang)新(xin)性(xing)適(shi)配(pei)器(qi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。第(di)二(er)個(ge)問(wen)題(ti)的(de)解(jie)決(jue)還(hai)涉(she)及(ji)到(dao)使(shi)原(yuan)來(lai)作(zuo)為(wei)獨(du)立(li)工(gong)序(xu)使(shi)用(yong)的(de)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)承(cheng)擔(dan)附(fu)加(jia)任(ren)務(wu)。這(zhe)些(xie)任(ren)務(wu)包(bao)括(kuo)通(tong)過(guo)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)對(dui)存(cun)儲(chu)器(qi)組(zu)件(jian)進(jin)行(xing)編(bian)程(cheng)或(huo)者(zhe)實(shi)行(xing)集(ji)成(cheng)化(hua)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)自(zi)測(ce)試(shi)（Built-in Self Test
，BIST，內建的自測試）。jiangzhexiebuzhouzhuanyidaoceshixitongzhongqu，zongqilaikan，haishichuangzaolegengduodefujiajiazhi。weileshunlidishishizhexiecuoshi
，zaichanpinkeyankaifajieduan
，jiubixuyouxiangyingdekaolv。

 

可測試性的意義可理解為：測試工程師可以用盡可能簡單的方法來檢測某種元件的特性，看它能否滿足預期的功能。簡單地講就是：

 

檢測產品是否符合技術規範的方法簡單化到什麼程度
？

編製測試程序能快到什麼程度？

發現產品故障全麵化到什麼程度？

接入測試點的方法簡單化到什麼程度
？

為wei了le達da到dao良liang好hao的de可ke測ce試shi必bi須xu考kao慮lv機ji械xie方fang麵mian和he電dian氣qi方fang麵mian的de設she計ji規gui程cheng。當dang然ran，要yao達da到dao最zui佳jia的de可ke測ce試shi性xing，需xu要yao付fu出chu一yi定ding代dai價jia，但dan對dui整zheng個ge工gong藝yi流liu程cheng來lai說shuo，它ta具ju有you一yi係xi列lie的de好hao處chu，因yin此ci是shi產chan品pin能neng否fou成cheng功gong生sheng產chan的de重zhong要yao前qian提ti。

 

過guo去qu
，若ruo某mou一yi產chan品pin在zai上shang一yi測ce試shi點dian不bu能neng測ce試shi，那na麼me這zhe個ge問wen題ti就jiu被bei簡jian單dan地di推tui移yi到dao直zhi一yi個ge測ce試shi點dian上shang去qu。如ru果guo產chan品pin缺que陷xian在zai生sheng產chan測ce試shi中zhong不bu能neng發fa現xian，則ze此ci缺que陷xian的de識shi別bie與yu診zhen斷duan也ye會hui簡jian單dan地di被bei推tui移yi到dao功gong能neng和he係xi統tong測ce試shi中zhong去qu。

 

相(xiang)反(fan)地(di)，今(jin)天(tian)人(ren)們(men)試(shi)圖(tu)盡(jin)可(ke)能(neng)提(ti)前(qian)發(fa)現(xian)缺(que)陷(xian)，它(ta)的(de)好(hao)處(chu)不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)成(cheng)本(ben)低(di)，更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)今(jin)天(tian)的(de)產(chan)品(pin)非(fei)常(chang)複(fu)雜(za)，某(mou)些(xie)製(zhi)造(zao)缺(que)陷(xian)在(zai)功(gong)能(neng)測(ce)試(shi)中(zhong)可(ke)能(neng)根(gen)本(ben)檢(jian)查(zha)不(bu)出(chu)來(lai)。例(li)如(ru)某(mou)些(xie)要(yao)預(yu)先(xian)裝(zhuang)軟(ruan)件(jian)或(huo)編(bian)程(cheng)的(de)元(yuan)件(jian)
，就(jiu)存(cun)在(zai)這(zhe)樣(yang)的(de)問(wen)題(ti)。（如快閃存儲器或ISPs：In-System Programmable Devices係統內可編程器件）。這些元件的編程必須在研製開發階段就計劃好
，而測試係統也必須掌握這種編程。

 

ceshiyouhaodedianlushejiyaofeiyixieqian，raner，ceshikunnandedianlushejifeideqianhuigengduo。ceshibenshenshiyouchengbende，ceshichengbensuizheceshijishudezengjiaerjiada
；congzaixianceshidaogongnengceshiyijixitongceshi，ceshifeiyongyuelaiyueda。ruguotiaoguoqizhongyixiangceshi
，suohaofeiyongshenzhihuigengda。yibandeguizeshimeizengjiayijiceshifeiyongdezengjiaxishushi10倍。通過測試友好的電路設計，可以及早發現故障，從而使測試友好的電路設計所費的錢迅速地得到補償。

 

隻(zhi)有(you)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)元(yuan)件(jian)開(kai)發(fa)中(zhong)完(wan)整(zheng)的(de)數(shu)據(ju)資(zi)料(liao)，才(cai)有(you)可(ke)能(neng)編(bian)製(zhi)出(chu)能(neng)全(quan)麵(mian)發(fa)現(xian)故(gu)障(zhang)的(de)測(ce)試(shi)程(cheng)序(xu)。在(zai)許(xu)多(duo)情(qing)況(kuang)下(xia)
，開(kai)發(fa)部(bu)門(men)和(he)測(ce)試(shi)部(bu)門(men)之(zhi)間(jian)的(de)密(mi)切(qie)合(he)作(zuo)是(shi)必(bi)要(yao)的(de)。文(wen)件(jian)資(zi)料(liao)對(dui)測(ce)試(shi)工(gong)程(cheng)師(shi)了(le)解(jie)元(yuan)件(jian)功(gong)能(neng)

，製(zhi)定(ding)測(ce)試(shi)戰(zhan)略(lve)，有(you)無(wu)可(ke)爭(zheng)議(yi)的(de)影(ying)響(xiang)。

 

為(wei)了(le)繞(rao)開(kai)缺(que)乏(fa)文(wen)件(jian)和(he)不(bu)甚(shen)了(le)解(jie)元(yuan)件(jian)功(gong)能(neng)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)問(wen)題(ti)
，測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)製(zhi)造(zao)商(shang)可(ke)以(yi)依(yi)靠(kao)軟(ruan)件(jian)工(gong)具(ju)，這(zhe)些(xie)工(gong)具(ju)按(an)照(zhao)隨(sui)機(ji)原(yuan)則(ze)自(zi)動(dong)產(chan)生(sheng)測(ce)試(shi)模(mo)式(shi)，或(huo)者(zhe)依(yi)靠(kao)非(fei)矢(shi)量(liang)相(xiang)比(bi)，非(fei)矢(shi)量(liang)方(fang)法(fa)隻(zhi)能(neng)算(suan)作(zuo)一(yi)種(zhong)權(quan)宜(yi)的(de)解(jie)決(jue)辦(ban)法(fa)。

 

測試前的完整的文件資料包括零件表，電路設計圖數據（主要是CAD數據）以及有關務元件功能的詳細資料（如數據表）。隻有掌握了所有信息，才可能編製測試矢量，定義元件失效樣式或進行一定的預調整。

 

某mou些xie機ji械xie方fang麵mian的de數shu據ju也ye是shi重zhong要yao的de，例li如ru那na些xie為wei了le檢jian查zha組zu件jian的de焊han接jie是shi否fou良liang好hao及ji定ding位wei是shi否fou所suo需xu要yao的de數shu據ju。最zui後hou
，對dui於yu可ke編bian程cheng的de元yuan件jian，如ru快kuai閃shan存cun儲chu器qi，PLD、FPGAdeng，ruguobushizaizuihouanzhuangshicaibiancheng
，shizaiceshixitongshangjiuyingbianhaochengxudehua，yebixuzhidaogezidebianchengshuju。kuaishanyuanjiandebianchengshujuyingwanzhengwuque。rukuaishanxinpianhan16Mbit的數據，就應該可以用到16Mbit
，這樣可以防止誤解和避免地址衝突。例如
，如果用一個4Mbit存儲器向一個元件僅僅提供300Kbit數據，就可能出現這種情況。當然數據應準備成流行的標準格式

，如Intel公司的Hex或Motorola公司的S記錄結構等。大多數測試係統
，隻要能夠對快閃或ISP元yuan件jian進jin行xing編bian程cheng，是shi可ke以yi解jie讀du這zhe些xie格ge式shi的de。前qian麵mian所suo提ti到dao的de許xu多duo信xin息xi，其qi中zhong許xu多duo也ye是shi元yuan件jian製zhi造zao所suo必bi須xu的de。當dang然ran，在zai可ke製zhi造zao性xing和he可ke測ce試shi性xing之zhi間jian應ying明ming確que區qu別bie
，因yin為wei這zhe是shi完wan全quan不bu同tong的de概gai念nian，從cong而er構gou成cheng不bu同tong的de前qian提ti。

 

 

ruguobukaolvjixiefangmiandejibenguize
，jishizaidianqifangmianjuyoufeichanglianghaodekeceshixingdedianlu，yekenengnanyiceshi。xuduoyinsuhuixianzhidianqidekeceshixing。ruguoceshidianbugouhuotaixiao，tanzhenchuangshipeiqijiunanyijiechudaodianludemeigejiedian。ruguoceshidianweizhiwuchahechicunwuchataida，jiuhuichanshengceshizhongfuxingbuhaodewenti。zaishiyongtanzhenchuangpeiqishi
，yingliuyiyixilieyouguantaolaokongyuceshidiandedaxiaohedingweidejianyi。   

 

 

電dian氣qi前qian提ti條tiao件jian對dui良liang好hao的de可ke測ce試shi性xing，和he機ji械xie接jie觸chu條tiao件jian一yi樣yang重zhong要yao，兩liang者zhe缺que一yi不bu可ke。一yi個ge門men電dian路lu不bu能neng進jin行xing測ce試shi，原yuan因yin可ke能neng是shi無wu法fa通tong過guo測ce試shi點dian接jie觸chu到dao啟qi動dong輸shu入ru端duan，也ye可ke能neng是shi啟qi動dong輸shu入ru端duan處chu在zai封feng裝zhuang殼ke內nei，外wai部bu無wu法fa接jie觸chu，在zai原yuan則ze上shang這zhe兩liang情qing況kuang同tong樣yang都dou是shi不bu好hao的de

，都dou使shi測ce試shi無wu法fa進jin行xing。在zai設she計ji電dian路lu時shi應ying該gai注zhu意yi

，凡fan是shi要yao用yong在zai線xian測ce試shi法fa檢jian測ce的de元yuan件jian，都dou應ying該gai具ju備bei某mou種zhong機ji理li
，使shi各ge個ge元yuan件jian能neng夠gou在zai電dian氣qi上shang絕jue緣yuan起qi來lai。這zhe種zhong機ji理li可ke以yi借jie助zhu於yu禁jin止zhi輸shu入ru端duan來lai實shi現xian，它ta可ke以yi將jiang元yuan件jian的de輸shu出chu端duan控kong製zhi在zai靜jing態tai的de高gao歐ou姆mu狀zhuang態tai。

 

雖然幾乎所有的測試係統都能夠逆驅動（Backdriving）方式將某一節點的狀態帶到任意狀態，但是所涉及的節點最好還是要備有禁止輸入端，首先將此節點帶到高歐姆狀態，然後再“平緩地”加上相應的電平。

 

同樣，節拍發生器總是通過啟動引線，門電路或插接電橋從振蕩器後麵直接斷開。啟動輸入端決不可直接與電路相連
，而是通過100oumudedianzuyudianlulianjie。meigeyuanjianyingyouzijideqidong

，fuweihuokongzhiyinxianjiao。bixubimianxuduoyuanjiandeqidongshuruduangongyongyigedianzuyudianluxianglian。zhetiaoguizeduiyuASIC元(yuan)件(jian)也(ye)適(shi)用(yong)，這(zhe)些(xie)元(yuan)件(jian)也(ye)應(ying)有(you)一(yi)個(ge)引(yin)線(xian)腳(jiao)，通(tong)過(guo)它(ta)，可(ke)將(jiang)輸(shu)出(chu)端(duan)帶(dai)到(dao)高(gao)歐(ou)姆(mu)狀(zhuang)態(tai)。如(ru)果(guo)元(yuan)件(jian)在(zai)接(jie)通(tong)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)時(shi)可(ke)實(shi)行(xing)複(fu)位(wei)，這(zhe)對(dui)於(yu)由(you)測(ce)試(shi)器(qi)來(lai)引(yin)發(fa)複(fu)位(wei)也(ye)是(shi)非(fei)常(chang)有(you)幫(bang)助(zhu)的(de)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)

，元(yuan)件(jian)在(zai)測(ce)試(shi)前(qian)就(jiu)可(ke)以(yi)簡(jian)單(dan)地(di)置(zhi)於(yu)規(gui)定(ding)的(de)狀(zhuang)態(tai)。 

 

不(bu)用(yong)的(de)元(yuan)件(jian)引(yin)線(xian)腳(jiao)同(tong)樣(yang)也(ye)應(ying)該(gai)是(shi)可(ke)接(jie)觸(chu)的(de)，因(yin)為(wei)在(zai)這(zhe)些(xie)地(di)方(fang)未(wei)發(fa)現(xian)的(de)短(duan)路(lu)也(ye)可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)元(yuan)件(jian)故(gu)障(zhang)。此(ci)外(wai)，不(bu)用(yong)的(de)門(men)電(dian)路(lu)往(wang)往(wang)在(zai)以(yi)後(hou)會(hui)被(bei)利(li)用(yong)於(yu)設(she)計(ji)改(gai)進(jin)，它(ta)們(men)可(ke)能(neng)會(hui)改(gai)接(jie)到(dao)電(dian)路(lu)中(zhong)來(lai)。所(suo)以(yi)同(tong)樣(yang)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)，它(ta)們(men)從(cong)一(yi)開(kai)始(shi)就(jiu)應(ying)經(jing)過(guo)測(ce)試(shi)
，以(yi)保(bao)證(zheng)其(qi)工(gong)件(jian)可(ke)靠(kao)。

 

 

使用探針床適配器時，改進可測試性的建議

 

 

呈對角線配置

定位精度為±0.05mm （±2mil）

直徑精度為±0.076/-0mm （+3/-0mil）

相對於測試點的定位精度為±0.05mm （±2mil）

離開元件邊緣距離至少為3mm

不可穿通接觸

 

 

盡可能為正方形

測試點間隔盡可能為2.5mm

測試點直徑至少為0.88mm （35mil）

測試點大小精度為±0.076mm （±3mil）

測試點之間間隔精度為±0.076mm （±3mil）

鍍錫，端麵可直接焊接

距離元件邊緣至少為3mm

所有測試點應可能處於插件板的背麵 

測試點應均勻布在插件板上

每個節點至少有一個測試點（100％通道）

備用或不用的門電路都有測試點

供電電源的多外測試點分布在不同位置

 

標誌文字同一方向

 

型號、版本、係列號及條形碼明確標識

 

元件名稱要清晰可見，且盡可能直接標在元件近旁

 

 

快閃存儲器的編程時間有時會很長（對於大的存儲器或存儲器組可達1分鍾）。yinci，cishiburongxuyouqitayuanjiandeniqudong，fouzekuaishancunchuqikenenghuishoudaosunhai。weilebimianzhezhongqingkuang
，bixujiangsuoyouyudizhizongxiandekongzhixianxiangliandeyuanjianzhiyugaooumuzhuangtai。tongyang，shujuzongxianyebixunenggoubeizhiyugejuezhuangtai，yiquebaokuaishancunchuqiweikongzai
，bingkejinxingxiabubiancheng。

 

係統內可編程元件（ISP）有一些要求，如Altera，XilinX和Lattucedenggongsidechanpin

，haiyouqitayixieteshuyaoqiu。chulekeceshixingdejixiehedianqiqiantitiaojianyingdedaobaozhengwai
，haiyaobaozhengjuyoubianchenghequezhengshujudekenengxing。duiyuAltera和Xilinx元件，使用了連串矢量格式（Serial Vector Format SVF）

，這種格式近期幾乎已發展成為工業標準。許多測試係統可以對這類元件編程
，並將連串矢量格式（SVF）內的輸入數據用於測試信號發生器。通過邊界掃描鍵（Boundary-Scan-Kette JTAG）duizhexieyuanjianbiancheng，yejianglianchuanshujugeshibiancheng。zaihuijibianchengshujushi，zhongyaodeshiyingkaolvdaodianluzhongquanbudeyuanjianlian
，buyingjiangshujujinjinhaiyuangeiyaobianchengdeyuanjian。

 

編程時
，自動測試信號發生器考慮到整個的元件鏈，並將其它元件接入旁路模型中。相反，Lattice公司要求用JEDEC格ge式shi的de數shu據ju，並bing通tong過guo通tong常chang的de輸shu入ru端duan和he輸shu出chu端duan並bing行xing編bian程cheng。編bian程cheng後hou，數shu據ju還hai要yao用yong於yu檢jian查zha元yuan件jian功gong能neng。開kai發fa部bu門men提ti供gong的de數shu據ju應ying盡jin可ke能neng地di便bian於yu測ce試shi係xi統tong直zhi接jie應ying用yong，或huo者zhe通tong過guo簡jian單dan轉zhuan換huan便bian可ke應ying用yong。

 

 

youjiyufuzayuanjianzuchengjingxiwanggedezujian
，geiceshigongchengshizhitigonghenshaodekejiechudeceshidian。cishiyerengrankenengtigaokeceshixing。duicikeshiyongbianjiesaomiaohejichengziceshijishulaisuoduanceshiwanchengshijianhetigaoceshixiaoguo。

 

duiyukaifagongchengshiheceshigongchengshilaishuo
，jianlizaibianjiesaomiaohejichengziceshijishujichushangdeceshizhanlvekendinghuizengjiafeiyong。kaifagongchengshibiranyaozaidianluzhongshiyongdebianjiesaomiaoyuanjian（IEEE-1149.1-標準），並且要設法使相應的具體的測試引線腳可以接觸（如測試數據輸入-TDI
，測試數據輸出-TDO，測試鍾頻-TCK和測試模式選擇-TMS以及ggf.測試複位）。測試工程師給元件製定一個邊界掃描模型（BSDL-邊界掃描描述語言）。cishitabixuzhidao，youguanyuanjianzhichihezhongbianjiesaomiaogongnenghezhiling。bianjiesaomiaoceshikeyizhenduanzhizhiyinxianjideduanluheduanlu。chucizhiwai，ruguokaifagongchengshiyizuoguiding，keyitongguobianjiesaomiaozhiling“RunBIST”來觸發元件的自動測試。尤其是當電路中有許多ASICs和其它複雜元件時
，對於這些元件並不存在慣常的測試模型
，通過邊界掃描元件

，可以大大減少製定測試模型的費用。

 

時間和成本降低的程度對於每個元件都是不同的。對於一個有IC的電路
，如果需要100％發現，大約需要40萬wan個ge測ce試shi矢shi量liang，通tong過guo使shi用yong邊bian界jie掃sao描miao，在zai同tong樣yang的de故gu障zhang發fa現xian率lv下xia
，測ce試shi矢shi量liang的de數shu目mu可ke以yi減jian少shao到dao數shu百bai個ge。因yin此ci
，在zai沒mei有you測ce試shi模mo型xing，或huo接jie觸chu電dian路lu的de節jie點dian受shou到dao限xian製zhi的de條tiao件jian下xia，邊bian界jie掃sao描miao方fang法fa具ju有you特te別bie的de優you越yue性xing。是shi否fou要yao采cai用yong邊bian界jie掃sao描miao
，是shi取qu決jue於yu開kai發fa利li用yong和he製zhi造zao過guo程cheng中zhong增zeng加jia的de成cheng本ben費fei用yong。衽ren邊bian界jie掃sao描miao必bi須xu和he要yao求qiu發fa現xian故gu障zhang的de時shi間jian，測ce試shi時shi間jian，進jin入ru市shi場chang的de時shi間jian
，適shi配pei器qi成cheng本ben進jin行xing權quan衡heng，並bing盡jin可ke能neng節jie約yue。在zai許xu多duo情qing況kuang下xia，將jiang傳chuan統tong的de在zai線xian測ce試shi方fang法fa和he邊bian界jie掃sao描miao方fang法fa混hun合he鹽yan業ye的de方fang案an是shi最zui佳jia的de解jie決jue方fang式shi。