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SMT贴片加工技术

smt加工典型的非向量测试方法有这几种

发布时间:2019-09-21 01:03:50 人气:

典型的非向量测试方法有以下几种:
(1)半导体结(PN结)测试
目前绝大多数数字集成电路在制作时,都会考虑内部核心功能及各信号输入、输出引脚对地保护因素,如防静电等措施,在半导体器件设计、成形工艺阶段在芯片引脚两两之 间形成特定的PN结和串接电阻。因而许多专业测试技术开发厂家根据 半导体PN结电子特性,即不同材质的PN结会有其固有导通电压值和电流值,由此实现 对数字集成电路引脚焊接效果的电连接程度的测试。

被测芯片
PN结测试时,被测芯片按照正常工作状态接入工作电压源Vcc和接地,使其处于静 态工作状态,其测试过程分为三个环节:首先通过一根测试探针将特定直流测试电压Vm 施加于某一芯片引脚,如图4.39中引脚A所接电压源为负极,同时接入(与测试电压源 串连)的电流计测量此时所产生的电流值;其次在另一个引脚上,通过另一根探针接入比 引脚A所加电压值更大一些的直流激励信号(Vs),电压源接入方法应与测试电压源一 致,根据电路基本原理,该引脚A电势高于引脚B电势,电流应从引脚A流向引脚B,因 而通过引脚A的电流值应低一些;最后电流计测量接入激励电压源后通过引脚A的电 流,如有变化说明引脚A、引脚B之间的电连接良好,若无变化则判断有问题存在。
如上所述,通过接入被测芯片引脚测试点的不同测试探针,逐一将测试电压信号、激 励电压源一对一对地逐次在IC各引脚测试点移动,进而对整个芯片引脚的电连接性能进 行检测、判别。这种非向量测试适用于已知具有这类PN结特性的集成电路,同样的工作 原理还可以适合于类似结构的其他类型芯片,可以判断芯片内部各引脚与引线框架的连
接、焊盘与引脚的连接、焊盘与PCB导线的连接、测试点与电路网表的表述是否相符等。
(2)电容感应测试
这种非向量测试的基本原理是,在施加一定频率交流信号激励下,被测元器件与感应装 置之间会产生一定的电容效应,通过可移动式或固定式电容感应装置能够得到激励交流信 号,经由测试设备测量与比对,从而判断引脚与测试通路的电连接程度。
SMT贴片加工
电容感应测试过程可简单描述如下。
第一步:测试设备通过已与被测器件测试点接触点的测试探针,施加特定频率的交流 信号,该测试信号频率通常为1.59Hz、1.59kHz、15.9kHz三种,根据所使用的电容感应装 置类型、大小的不同和被测试对象的特点进行自动选择。
第二步:将电容传感器装置移至接入测试信号的被测器件引脚顶部,通过在电容传感 器与器件之间产生的电容耦合效应,检取测试信号的耦合信号。
第三步:电容传感器将检取信号送至信号滤波、检波和放大电路(通常是多通道信号 板上)。
第四步:已放大可识别电容感应信号送至测量电路模块(卡)进行测量,若没有发现预 期的测试响应信号,则判定为开路。
电容传感器在不同的测试设备中可有几种不同的类型及安放位置,双面板的测试往 往会在上、下两面同时安置。

图4.41电容感应装置的应用情况
电容感应非向量测试对于模拟和数字电路器件的引脚焊接开路缺陷测试最为有效。
(1) 射频感应测试
这种非向量测试方法采用200kHz-500kHz交流信号所产生电磁场效应进行器件引
脚焊接缺陷的检测,其应用装置类似于电容感应测试,能够产生向外扩散的螺旋状分布电 磁场,如图4.42所示。
开关转换板
 
射频感应测试过程分为五步:第一步,测试程序控制测试开关转换装置将射频信号源 接入已置于电磁信号引发装置;第二步,射频信号装置发送特定频率激励信号;第三步,射 频引发装置形成位于被测器件上部的电磁场效应;第四步,逐一经由测试探针接入恒流 源;第五步,测试探针将电磁场已感应信号送至测量电路测试,若未发现相应的感应信号 则会判定为开路。
上述三类典型非向量测试技术可测试器件类型及缺陷种类,参见表4.4所列。第一 种方法是用电容耦合技术测量每条引出线和器件引线架之间的电容;第二种方法是测量 数字电路芯片引脚保护作用晶体管或二极管的寄生特性参数;第三种方法是用射频电磁 场在器件的电路中感应电流,这同变压器原边组在副边组感应电流相似。三种方法都要 用测试探头,这种探头也可以用于测试短路。射频非向量测试技术比电容感应非向量测 试在缺陷检测能力上要强,除了能够直接判定器件引脚与焊盘之间焊点效果外,还能经过 分析判定器件封装内部的芯片核心与外引线框架(键合点)的连接好坏。
表4.4三类典型非向量测试技术的对比
缺陷类型、
测试技术 X.
缺陷类型 适用器件条件
IC极 性反 插座或 连接器 开路 IC 开路 键合 开路 器件 坏 单一电 源与地 引脚 无特 殊引 脚对 无静电 保护二 极管 有接地 层及散 热层 无外 引线 框架 有散热 器及风 扇
PN结非向量测试         7            
电容感应非向量测试     V                
射频感应非向量测试     7           x/    
 
 SMT贴片加工
其实无论哪一种独立的在线测试技术,都不能够覆盖全部的电路组装或设计故障,非 向量测试技术也是不可能完全取代电连接测试和功能测试。这是由于在电路设计和布局
组织时,总有某些电路布局、器件类别、封装形式等,使得某种非向量测试技术无法应用。 例如,电容技术只能检测有管脚架的器件,而射频技术不能测连接器。然而,每种技术各 有所长,故障覆盖范围各异;联合应用就能提供最广泛的故障覆盖率,通常情况下可覆盖 90%-95%的表面组装缺陷。
非向量测试技术的出现,带来了电路板测试技术的革命性化。虽然它也有一些缺点, 如需要增加测试夹具配件,测试软件需要增添相应的自动非向量编程应用能力等,但随着 此项技术的发展及日趋成熟,其所具有的测试速度快、编程简单易用、非向量装置可重复 利用等优点使其日趋普及。
目前非向量测试技术的分类仅以技术应用原理为原则,其技术类别的命名尚未统一, 许多测试设备专业厂家推出了各种命名、叫法不一的非向量测试技术,但其实质都是以前 面介绍的三种典型技术为基础,原理大同小异,在实施相关测试时应用方法各有侧重。如 美国Teradyne公司广泛应用于其Z1800系列统称为MultiScan非向量测试技术中的三种 类型:DeltaScan对应于PN结非向量测试技术,FrameScan对应于电容感应非向量测试技 术,WaveScan则对应于射频感应非向量测试技术;如Agilent公司有TestJetVectorless Test EP等叫法;还有一些厂家直接应用其他专业测试设备厂商提供的非向量测试装置, 又重新命名,如OpenFix、OpensCheck等。
6.在线测试技术的综合应用
任何一项独立在线测试技术,其测试范围及能力对于表面组装电路模块的完整测试 需要,仍然是及其有限的。综合评价一个在线测试系统的测试能力需要明确测试对象,即 被测电路模块的性质、测试要求、时效性等诸多因素,除基本的单项测试项目技术指标、可 测试通道、检测速度、成本外,组装缺陷的测试覆盖率、缺陷诊断、数据统计、扩展等是在线 测试系统技术水平的衡量的重要标志。其中测试覆盖率这一指标即包括了在线测试设备 的测试技术应用程度。
作为一台为专业电路组装企业服务的在线测试系统,最起码的要求是有较高的组装 缺陷侦测能力和数据统计功能,即只能是常规测试探针接触式测试(电路或元器件的静态 电参数、向量测试和简单非向量测试技术)、非接触式电特性测试(如非向量测试技术)的 综合应用,才能达到高组装缺陷测试覆盖率、高缺陷定位的要求。

各类非向量测试技术在几种不同类型的测试设备中应用不尽相同,针床式在线测试在 这方面具有更为突出的优势,特别是能够同时使用多种不同规格的非向量测试感应装置,而 且这类装置能够同时安放于被测试电路组件的上部及底部,如图4.44所示,定位精度高、重 复测试精度有很好的保障、编程容易、测试效率高。但配置规格要求多、成本投入大。
(a)安装于夹具顶部的非向量测试装置;(b)安装于固定探针上端的非向量测试装置。

相对于针床式在线测试系统而言,飞针式在线测试设备由于没有针床类结构,其使用 非向量测试装置情况有两种:一是利用磁性或黏性底座安置于被测电路组件的下方,如同 针床式应用;二是直接安装于探针臂上,当然这种使用需要占用一个测试探针位置,测试 时需要随着指令移动至所需位置。飞针式应用非向量测试技术的工作效率、适用程度有 限,一般来说测试一块电路组件只能应用一种采用装置配合的测试方法,而且还会影响其 他在线测试的功能应用。
当然,在线测试设备所具有的综合测试技术和测试能力越强,其价格也越昂贵。当前 生产在线测试设备的厂家众多,设备性能参差不齐,价格从几万美元到几十万美元不等。 一般说来,如果在线测试设备只提供模拟分立元件检测和通用型数字集成电路检测功能, 则只需十万美元以下。如果测试设备能提供边界扫描技术和非向量检测技术,则其价格 迅速增加。测试设备所提高的故障覆盖率与其价格的增长几乎呈指数上升,其硬件结构 及扩展功能所能提供的测试点数和测试精度也对价格影响很大。

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