SMT實裝電路板可測性的設計

1、SMT實裝電路板可測性的設計SMT實裝電路板可測性的設計參考對電路板可測性的要求：SMT的基板測試設計要求比傳統(tǒng)元件的 要求更加嚴格。其緣故如下：被動零件的體積太小，且無引線。SMT的半導體用大量的50mil(甚至更小)的IC引腳代替100mil 。單位面積內(nèi)的零件密度增加，使零件放置得更緊密，且大量地采納兩 面貼著零件。缺乏可提供測試的途徑。SMT的基板測試不如傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式那樣方 便，能自動地在焊接面(SOLDER SIDE)直截了當提供測試。因此在電路板設計未完成之前，應該考慮到可測性(TESTABILITY ) 和可生產(chǎn)性(PRODUCTABILITY)?？蓽y性必須在產(chǎn)品進展早期時期就

2、考慮到如按照可測試性的要求，電路將保證其測試性。但偏移了設計參考的 指引或沒有考慮到可測試性，雖可不能阻礙生產(chǎn)，但一定會造成如下情形：增加故障修理的時刻。提供不準確的測試結(jié)果。測試效率較低或測試應用較差。使用令人不中意的替代方法。最后的結(jié)果是增加生產(chǎn)費用，產(chǎn)生效益較低。但增加的成本不能轉(zhuǎn)嫁 到消費者身上，否則公司的競爭力將會衰退。此設計參考目的是：提供訊息給基板設計者；同時也可用到表面 貼著技術(shù)上的治具制作。期望提供對測試性的保證及 FUNCTIONAL或IN- CIRCUIT 測試方法之最小限度的規(guī)則。對可測試性的考慮，可分為兩個方向討論：探測性的考慮（PROBING）電氣設計的考慮（ELE

3、CTRICAL ）A.探測性的考慮（Probing Consideration）在下列的第一項參考中，所講明的是阻礙探針與待測物（Device Unde rTest） DUT實際接觸的最大可能因素。誤插的分析尺寸是單點探針（ pear Head）、探針與貼著處（Mounting）之間的最嚴峻情形、有關(guān)于 DUT 放置排列上的誤差、及測試點的直徑。然而，沒有考慮統(tǒng)計分析接觸上的錯誤，因為在作任何測試點上的接 觸錯失所形成的誤差是不被同意及造成測試無效。在較大的PC板中，下列的錯誤差將比小的基板更不容易操縱。距離誤差直截了當?shù)卦黾右赃_到與小基板相同，可靠的接觸探針。提供精確的定位孔A,由 DUT

4、DATUM 至 TEST PAD 的誤差應在士 0.05 mm 內(nèi)。定位PIN的位置要嚴格要求，且每個固定PIN皆要求減小此項誤差，如 果基板是整片的制造后再分開，DATUM孔就必需設定在主板及各塊單獨 的基板上。DATUM孔至少要兩個，要精確的設定在主板上，用以提供生 產(chǎn)的精確度及隨后的測試與可能的熏工（REWORK）。如果有空間考慮， 則可將DATUM孔放在可分離的Tabs上以提供制造的組立工作及 DUT的 測試。在裝配零件、放置基板測試上，一定要采納相同的DATUM孔以證探針的準確性。B .至少在DUT上放置二個以上的定位孔，距離越遠越好，每個孔的 誤差應在士 0.05 mm。定位孔最好

5、在相對的對角線上，以取得最好的探測精度，同時必 須在第一時期的鉆孔作業(yè)中執(zhí)行。定位孔不能夠基板的邊緣定位，因為基 板外型的距離通常是無精確的操縱以取得精確的 DATUM。定位應該至少為3.1mm的直徑孔，使治具能穩(wěn)固的堅持及校正基板。 如果需要用到雙面治具的方式時，定位孔必須夠長，以穿過治具的壓板。C.定位孔的直徑誤差必須在+ 0.08mm和-0.01mm以內(nèi)。最好采納非金屬的定位孔（不鍍錫或金）以減少因焊錫的增厚而不能 達到的公差要求。噴錫或鍍金的貫穿孔是專門難操縱的。PC B圖一定位的誤差示意圖參考二測試點的直徑不可小于 0.89/1.00mm。采納參考一的誤差范疇，此為保證探針接觸性的最

6、小測點的直徑。 阻礙測試點的因素有：定位的精確性、基板制造程序、基板大小的物理性。 如采納較小的基板（12IN平方內(nèi)），那用較小的測試點（0.61mm）是可能的, 但設計者最好確認一下治具的價格及設計規(guī)格的公差。圖二顯示Pad-to-Pad最小限度的距離要求.035 ”(0.89mm).015 SEPARATION(0.38mm)圈二最小的黑占位置要求DUT探測側(cè)的零件高度不可超過 6.4mm基板測試側(cè)的高零件，能夠針對治具、挖孔或排架。盡管如此能 夠適用，但特別處理所產(chǎn)生的成本、及減少治具強度的缺失要考慮，治具 挖孔也會限制測度探針的放置性。治具挖孔最好將測試點放在零件周圍 5.0mm外，以

7、防止偏差c參考四 在DUT邊緣3.2mm范疇內(nèi)不可放置零件或測試點。如此能夠保證零件可不能干涉治具及探金十。通常在輸送帶式的生 產(chǎn)設備，SMT設備也同樣要求可使用的邊緣關(guān)系。參考五 在每個測試點環(huán)狀周圍0.46mm內(nèi)，不可有零件或其他障 礙物這是在防止當最壞的誤差產(chǎn)生且探針不是使用單尖針的頭時，會 將零件或測試點短路，這是假設沒有超過 6.4mm高度的零件。如果有高的 零件在測試點5.1mm范疇內(nèi)時，應該幸免有放置探針座的空間存在。請參 考圖三及圖四。當零件大于0.250IN高度時，測試點的自由空間COMPONENTHEIGHT0.04.255”0.24(6.4mm)FREE AREAheig

8、ht.200 ”(5.08mm)m0.2.200 (5.08mm)TALL COMPONENTFREE AREA.圖三高零件與測試點的位置關(guān)系（高度大于0.255 ）SIDEVIEW當零件沒有大于0.25IN高度時PADVITOPVIEWPAD0.18.018”圖四TESTPAD與其他布線的關(guān)系.018”(0.46mm)(0.46mm)COMPONENT FREE AREA零件面的測試點邊緣至少0.1mm范疇內(nèi)不能有任何零件這是幸免撞擊零件，造成探針或零件的被破壞。參考七所有探測范疇最好鍍錫或是相等且可不能氧化的傳導物錫點是被證實為最好的探測原料，錫點的氧化物較輕且易貫穿, 能夠提供好的探測接

9、觸，也可關(guān)心延長探針尖端的壽命。參考八測試點不可被防焊或油墨覆蓋如果測試點份被防焊或文字油墨覆蓋，則此區(qū)可使用的接觸點將(參考被縮小。對采納較大接觸頭的探針，如鋸齒或皇冠狀，將防礙接觸。 圖五A及五B),ACTUAL PROBE AREA LESS THAN.035 ”ll / /SOLDER RESISTSOLDER RESIST*.035”今 (.89mm)圖五A PAD與防焊情況PROBE TIP SOLDER RESIST.035”(.89mm)SOLDER PAD圖五B探針與防焊情況參考九所有貫穿孔，應該被填滿 壓床式之治具不在此限填滿所有的孔，可減少真空式治具空氣的外泄，且預防單尖

10、型的 探針刺入空的小孔。如不填滿這些孔，也會助長探針斷續(xù)的接觸，因為當 空氣由這些未填滿的小孔（VIAS）外泄時，探針可能會污損且造成斷續(xù)的接 觸。沒有填滿的孔在組立測試時，需用橡皮墊子或其他替代物覆蓋。 如此能夠保證真空的密封性及治具的操作，如此可能會阻礙治具修改或測 試偵錯時的測試工作。如采納回流焊錫方式，在基板的空間承諾下，能夠依不同需求區(qū) 分，將VISA用防焊覆蓋上，以錫覆蓋測試點。參考十在定位孔的環(huán)狀周圍3.2mm內(nèi)，不可有零件或測試點這是用以預防從治具上移開或放置基板時，對零件的損害。十一幸免在零件或零件腳上探測，應探測測試點或VIAS探針接觸的壓力可能引起 OPEN,或使冷焊接合

11、處變?yōu)楹玫摹Ａ慵N著位置的變化，也可能造成探針目標不準，造成治具引起的短路或探 針的損壞。參考十二 幸免在兩側(cè)探測，盡可能利用VIAS將測試置于同一邊（以 非零件側(cè)為佳 SOLDER SIDE）最好將基板設計成只需用非零件面測試，如此可使用較簡單廉價 更可靠的治具，雙面治具的制作、故障排除，有許多的限制性困難。參考十三探針點間距（中心距離）最好在2.54mm以上，最好不要小于 1.27mm。距離測試點中心較寬的測試點，能夠使用較低成本（可信任的探 針）。同時鉆孔及治具的繞線費用也較廉價。配合 1.27mm空間的較小探針 較貴、較不可信任，且易受損。參考十四 若以Visa為TEST PAD時兩面

12、要開防焊。以Visa為TEST PAD時，上下兩面要開防焊，測試側(cè)開防焊是防 止油墨覆蓋上，另一側(cè)開防焊則為防止油墨，經(jīng)由貫穿孔流到測試側(cè)而阻 礙測試。B .電氣設計的考慮（Electrical Design Considerations）除了上述的探測外，如再加上電氣的參考，可使可測性更為提升。參考一每個電氣節(jié)點都必須有一個測試點1.節(jié)點的定義：指二個或二個以上，Analog或Digital零件的連接點包 括：IC、CONNECTOR腳這些不被使用的部份。而測試點也提供所有的I/O、POWER、GROUND 及信號(Return Signal)。每個IC也必須有POWER及GROUND的測試

13、點，且盡可能接近此零 件。當治具有更多的POWER及GROUND時，就可附加一些測試點。一樣而言，POWERN及GROUND最好在距離IC 2.54mm范疇內(nèi)。當測試頻率超過 5MHz 時，將需要在每個IC上放置POWER及GROUND,以便取得更佳的電源。注意：Jumpers(0Q電阻)、保險絲、Switches被當作兩端元件，由二個 電氣節(jié)點連接，因此每個接點皆須有測試點。參考二 不要依靠EDGE CONNECTOR或電路的TRACE為測試點在EDGE CONNECTOR的接腳處或電路的TRACE上探測，會產(chǎn)生差 和不可依靠的接觸性.金手指也專門容易被探針損害。最好的途徑是采納分離的焊錫式

14、測試點。 如必須直截了當探測TRACE 時，可把要導通點的TRACE放大到40mil寬。參考三 將TEST PADS均衡地分布在 PC BOARD上如果探針沒有均衡的分布在壓板上或集中在一區(qū)域時，高的壓力會使DUT或治具變彎曲。如此會造成部份探針不能接觸到測試點，結(jié)果可能產(chǎn)生真空密封的咨詢題或基板破舊。因此要盡量將探針均勻地分布在治 具上。不要把IC的操縱線直截了當以COMMON RESISTOR接于 GROUND 或 VCC 上在CPU的部分，至少有三種要緊型態(tài)的點要考慮到：(1)External instruction access pin(EA)(2)Initialize pin(3)u

15、tputs enable pin在基板設計的時候，能夠考慮將操縱端OPEN串接防止NOISE用的電 阻，不要對造些信號線采納COMMON電阻方式，盡可能使用Pull-Down或 Pull-Up 的電阻隔離。2-1Probing 的考量NO.DESCRIPTIONSPECIFICATION一提供精確的定位孔(TOOLING HOLES)A由DUT DATUK TEST PAD間的誤差0.05mmB在DUTM置兩個TOOLING HOLES兩者距 離越遠越好且不同邊0.05mmC TOOLING HOLE!勺直徑誤差+0.89/-1.00mm二PROBE PADS 直徑+0.89/-1.00mm三

16、在PROBE SIDE勺所有零件高度不口超出6.4mm四在DU硒邊緣不可有零件或TEST PADS3.2mm五在每彳固TEST PAD勺環(huán)狀周圍不可有零件及其他 遮擋物0.46mm六在零件面的TESTPADSi邊緣需與零件保持距離1.0mm七所有PROBING）區(qū)域應該SOLDECOATED相等之傳導物，表面不口氧化八TEST PADSb nJ防空早或被銘宇油墨覆蓋九所有THROUGH-HOLES滿真空式治具適用十在TOOLING HOLES勺環(huán)狀周有零件與 TEST PADS3.2mm一PROBE TEST PADS引線，不可在零件或零件腳 上十二幸免在雨側(cè)PROBING利用弓I線將TEST POINT 引至另一邊（SOLDERS最佳）S十三各PROBE PADS的距離最小不要小于1.27mm2.54mm以上最佳2-2電路測試的考慮NODESCRIPTION在每個電路節(jié)點都需要有