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电路板PCBA功能测试原理

日期:2021-07-13 06:17
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摘要:
功能测试就是对产品的各功能进行验证,根据功能测试用例,逐项测试,检查产品是否达到用户要求的功能
印刷电路板,又称印制电路板,印刷线路板,常使用英文缩写PCB(Printed circuit board),是重要的电子部件,是电子元件的支撑体,是电子元器件线路连接的提供者。由于它是采用电子印刷技术制作的,故被称为“印刷”电路板。
在印制电路板出现之前,电子元件之间的互连都是依靠电线直接连接而组成完整的线路。电路面包板只是作为有效的实验工具而存在,而印刷电路板在电子工业中已经成了占据了优良统治的地位。
20世纪初,人们为了简化电子机器的制作,减少电子零件间的配线,降低制作成本等优点,于是开始钻研以印刷的方式取代配线的方法。三十年间,不断有工程师提出在绝缘的基板上加以金属导体作配线。而*成功的是1925年,美国的Charles Ducas 在绝缘的基板上印刷出线路图案,再以电镀的方式,成功建立导体作配线。[1]
直至1936年,奥地利人保罗·爱斯勒(Paul Eisler)在英国发表了箔膜技术[1],他在一个收音机装置内采用了印刷电路板;而在日本,宫本喜之助以喷附配线法“メタリコン法吹着配线方法(特许119384号)”成功申请砖利。[2]而两者中Paul Eisler 的方法与现今的印刷电路板*为相似,这类做法称为减去法,是把不需要的金属除去;而Charles Ducas、宫本喜之助的做法是只加上所需的配线,称为加成法。虽然如此,但因为当时的电子零件发热量大,两者的基板也难以配合使用[1],以致未有正式的实用作,不过也使印刷电路技术更进一步。

发展

1941年,美国在滑石上漆上铜膏作配线,以制作近接信管。
1943年,美国人将该技术大量使用于军用收音机内。
1947年,环氧树脂开始用作制造基板。同时NBS开始研究以印刷电路技术形成线圈、电容器、电阻器等制造技术。
1948年,美国正式认可这个发明用于商业用途。
自20世纪50年代起,发热量较低的晶体管大量取代了真空管的地位,印刷电路版技术才开始被广泛采用。而当时以蚀刻箔膜技术为主流[1]。
1950年,日本使用玻璃基板上以银漆作配线;和以酚醛树脂制的纸质酚醛基板(CCL)上以铜箔作配线。[1]
1951年,聚酰亚胺的出现,便树脂的耐热性再进一步,也制造了聚亚酰胺基板。[1]
1953年,Motorola开发出电镀贯穿孔法的双面板。这方法也应用到后期的多层电路板上。[1]
印刷电路板广泛被使用10年后的60年代,其技术也日益成熟。而自从Motorola的双面板面世,多层印刷电路板开始出现,使配线与基板面积之比更为提高。
1960年,V. Dahlgreen以印有电路的金属箔膜贴在热可塑性的塑胶中,造出软性印刷电路板。[1]
1961年,美国的Hazeltine Corporation参考了电镀贯穿孔法,制作出多层板。[1]
1967年,发表了增层法之一的“Plated-up technology”。[1][3]
1969年,FD-R以聚酰亚胺制造了软性印刷电路板。[1]
1979年,Pactel发表了增层法之一的“Pactel法”。[1]
1984年,NTT开发了薄膜回路的“Copper Polyimide法”。[1]
1988年,西门子企业开发了Microwiring Substrate的增层印刷电路板。[1]
1990年,IBM开发了“表面增层线路”(Surface Laminar Circuit,SLC)的增层印刷电路板。[1]
1995年,松下电器开发了ALⅣH的增层印刷电路板。[1]
1996年,东芝开发了B2it的增层印刷电路板。[1]
就在众多的增层印刷电路板方案被提出的1990年代末期,增层印刷电路板也正式大量地被实用化。
为大型、高密度的印刷电路板装配(PCBA,printed circuit board assembly)发展一个稳健的测试策略是重要的,以保证与设计的符合与功能。除了这些复杂装配的建立与测试之外,单单投入在电子零件中的**可能是很高的 - 当一个单元到*后测试时可能达到25,000美金。由于这样的高成本,查找与修理装配的问题是重要的步骤。今天更复杂的装配大约18平方英寸,18层;在顶面和底面有2900多个元件;含有6000个电路节点;有超过20000个焊接点需要测试。
在朗讯加速的制造工厂(N. Andover,MA),制造和测试艺术级的PCBA和完整的传送系统。超过5000节点数的装配对大家是一个关注,因为它们已经接近大家现有的在线测试(ICT,in circuit test)设备的资源极限(图一)。大家制造大约800种不同的PCBA或“节点”。在这800种节点中,大约20种在5000~6000个节点范围。可是,这个数迅速增长。
新的开发项目要求更加复杂、要有更大的PCBA和更紧密的包装。这些要求挑战大家建造和测试这些单元的能力。更进一步,具有更小元件和更高节点数的更大电路板可能将会继续。例如,正在画电路板图的一个设计,有大约116000个节点、超过5100个元件和超过37800个要求测试或确认的焊接点。这个单元还有BGA在顶面与底面,BGA是紧接着的。使用传统的针床测试这个尺寸和复杂性的板,ICT一种方法是不可能的。
在制造工艺,特别是在测试中,不断增加的PCBA复杂性和密度不是一个新的问题。意识到的增加ICT测试夹具内的测试针数量不是要走的方向,大家开始观察可代替的电路确认方法。看到每百万探针不接触的数量,大家发现在5000个节点时,许多发现的错误(少于31)可能是由于探针接触问题而不是实际制造的缺陷(表一)。因此,大家着手将测试针的数量减少,而不是上升。尽管如此,大家制造工艺的品质还是评估到整个PCBA。大家决定使用传统的ICT与X射线分层法相结合是一个可行的解决方案。
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