PCB設計(jì)的可(kě)測試性概念

        産品設計(jì)的可(kě)測試性(De sign For Testability. OFT) 也是産品可(kě)制(zhì)造性的主要內(nèi)容從生(shēng)産角度考慮也是設計(jì)的工藝性之一。它是指在設計(jì)時(shí)考慮産品性能能夠檢測的難易程度，也就是說設計(jì)産品時(shí)應考慮如何以最簡單的方法對産品的性能和(hé)加工質量進行(xíng)檢測，或者産品的設計(jì)盡量能使産品容易按規定的方法對其性能和(hé)質量進行(xíng)檢測。尤其是電(diàn)子産品的設計(jì)，對産品的性能測試是必不可(kě)少(shǎo)的。DFT 好的産品設計(jì)，可(kě)以簡化生(shēng)産過程中檢驗和(hé)産品最終檢測的準備工作(zuò)，提高(gāo)測試效率、減少(shǎo)測試費用，并且容易發現産品的缺陷和(hé)故障，進而保證産品的質量穩定性和(hé)可(kě)靠性。DFT 設計(jì)不好的産品不僅要增加測試的時(shí)間(jiān)和(hé)費用，甚至會(huì)由于難于測試而無法保證産品的質量和(hé)可(kě)靠性。所以對産品設計(jì)與測試的方法和(hé)設備相兼容的可(kě)測試性設計(jì)，是電(diàn)子産品設計(jì)必須考慮的重要內(nèi)容之一。 

    一、印制(zhì)闆設計(jì)的可(kě)測試性印制(zhì)極設計(jì)的可(kě)測試性與可(kě)制(zhì)造性同屬于印制(zhì)闆的工藝性設計(jì)，同樣包括了印制(zhì)闆制(zhì)造及成品印制(zhì)闆(光闆)的可(kě)測試性和(hé)印制(zhì)闆組裝件的可(kě)測試性兩個(gè)部分。這兩部分的測試方法和(hé)內(nèi)容完全不同，但(dàn)是要在同一塊印制(zhì)闆的設計(jì)中反映出來(lái)，對設計(jì)者來(lái)說，既需要了解印制(zhì)闆上(shàng)需要測試的性能和(hé)方法，又要了解印制(zhì)闆組裝件的安裝測試要求和(hé)方法。對于印制(zhì)闆光闆的測試方法和(hé)性能要求有(yǒu)統一的标準規定，隻要查閱相關印制(zhì)闆的标準就可(kě)以找到。對于印制(zhì)闆組裝件的測試，應根據電(diàn)路和(hé)結構的特性和(hé)要求由設計(jì)人(rén)員通(tōng)盤考慮，在布局布線時(shí)采取适當措施合理(lǐ)設置測試點或者将測試分解在安裝工序中進行(xíng)。特别是随着電(diàn)子産品的小(xiǎo)型化，元器(qì)件的節距越來(lái)越小(xiǎo)，安裝密度越來(lái)越大(dà)可(kě)供測試的電(diàn)路節點越來(lái)越少(shǎo)，因而對印制(zhì)闆組裝件的在線測試難度也越來(lái)越大(dà)，所以設計(jì)時(shí)應充分考慮印制(zhì)闆可(kě)測試性的電(diàn)氣條件和(hé)物理(lǐ)、機械條件，以及采用适當的機械電(diàn)子設備。 

    二、印制(zhì)闆的光闆測試印制(zhì)闆的光闆測試是保證待安裝元器(qì)件印制(zhì)闆質量的重要手段，也是保證印制(zhì)闆組裝件質量和(hé)減少(shǎo)返修、返工及廢品損失的有(yǒu)力措施。光闆測試的質量有(yǒu)保證，可(kě)以提高(gāo)印制(zhì)闆的安裝效率、降低(dī)成本。如果光闆的質量不能保證，待印制(zhì)闆安裝後再發現闆的質量問題時(shí)需要拆下元器(qì)件，不但(dàn)費工費時(shí)而且可(kě)能要損壞元器(qì)件，其時(shí)間(jiān)和(hé)經濟的損失更大(dà)。所以在國內(nèi)外的電(diàn)子行(xíng)業都非常重視(shì)對印制(zhì)闆各項性能的測試，制(zhì)定了許多(duō)檢測标準和(hé)方法。主要的檢測項目有(yǒu)外觀檢測、機械性能測試、電(diàn)氣性能測試、物理(lǐ)化學性能測試和(hé)可(kě)靠性(環境适應性)測試等方面。印制(zhì)闆光闆的測試項目很(hěn)多(duō)，但(dàn)對設計(jì)的限制(zhì)較少(shǎo)。 

    外觀檢測一般是在成品印制(zhì)闆上(shàng)通(tōng)過目檢或适當的光學儀器(qì)進行(xíng)檢測，主要是檢查制(zhì)造的質量，外觀檢測對設計(jì)的可(kě)測試性要求不多(duō)。在這些(xiē)性能的測試中受印制(zhì)闆設計(jì)布局布線影(yǐng)響強大(dà)的是電(diàn)氣性能測試，它包括耐電(diàn)壓、絕緣電(diàn)阻、特性阻抗、電(diàn)路通(tōng)斷等測試項目且測試點設計(jì)應符合測試要求。與設計(jì)的可(kě)測試性關系最大(dà)的是電(diàn)路通(tōng)斷測試，而該項測試又是保證印制(zhì)闆質量的關鍵性能需要對每塊印制(zhì)闆進行(xíng)l00%的邏輯通(tōng)斷測試。所以進行(xíng)印制(zhì)闆設計(jì)時(shí)。 

    應考慮測試時(shí)可(kě)能采用測試設備的測試探頭與測試電(diàn)路物理(lǐ)尺寸的匹配問題。否則将會(huì)由于印制(zhì)闆上(shàng)被測點的位置和(hé)尺寸誤差。引起測試的差錯或測試的可(kě)重複性差的問題。對于有(yǒu)破壞性的機械、物理(lǐ)、化學性能測出一般采取從同批産品中抽樣或設計(jì)專用的試驗闆或附連試驗闆按标準進行(xíng)試驗和(hé)評定。設計(jì)時(shí)應當熟悉測試闆和(hé)附連試驗闆的設計(jì)及測試要求和(hé)方法。 

    三、印制(zhì)闆組裝件的測試性印制(zhì)闆組裝件的測試是指對安裝了元器(qì)件後的印制(zhì)闆進行(xíng)的電(diàn)氣和(hé)物理(lǐ)測試。影(yǐng)響印制(zhì)闆組裝件測試的困難很(hěn)多(duō)，其檢測的方法要比印制(zhì)闆的光闆檢測複雜得(de)多(duō)。對組裝件的可(kě)測試性設計(jì)應包括系統的可(kě)測試性問題。系統的可(kě)測試性功能要求應提交整機總體(tǐ)設計(jì)的概念進行(xíng)評審。印刷闆組裝件可(kě)測試性必須與設計(jì)的集成、測試和(hé)維護的完整性相兼容。 

    PCB組裝件的可(kě)測試性在設計(jì)開(kāi)始之前。應同印制(zhì)闆的制(zhì)造、安裝和(hé)測試等技(jì)術(shù)人(rén)員進行(xíng)評審。以保證可(kě)測試性的效果。評審的內(nèi)容應涉及電(diàn)路圖形的可(kě)視(shì)程度、安裝密度、測試操作(zuò)方法、測試區(qū)域的劃分、特殊的測試要求以及測試的規範等。 

    PCB組裝件級的測試主要有(yǒu)兩種類型，一種是對有(yǒu)獨立電(diàn)氣功能的組裝件進行(xíng)功能測試，在組裝件的輸入端施加預定的激勵信号，通(tōng)過監測輸出端的結果來(lái)确認設計(jì)和(hé)安裝是否正确。另一種測試是對組裝件進行(xíng)光學檢測和(hé)在線測試，光學檢測對設計(jì)沒有(yǒu)明(míng)确的制(zhì)約，隻要保持電(diàn)路有(yǒu)一定的可(kě)視(shì)性就可(kě)以檢測，該法主要檢查安裝和(hé)焊接的質量。在線測試對印制(zhì)闆的限制(zhì)主要是測試點應設計(jì)在坐(zuò)标網格上(shàng)能與測試針床匹配的地方，并且能在焊接面測試。如果用飛針測試，則既要保證測試點位于坐(zuò)标網格上(shàng)，又要在布局時(shí)保持有(yǒu)足夠的空(kōng)間(jiān)能使探頭(飛針)撞觸被測試點，飛針測試可(kě)在闆的兩面進行(xíng)，主要檢測組裝焊接質量和(hé)加工中元器(qì)件有(yǒu)無損壞。 

    常用的測試方法有(yǒu)人(rén)工檢測和(hé)儀器(qì)自動測試。人(rén)工測試通(tōng)過萬用表、數(shù)字電(diàn)壓表、絕緣電(diàn)阻測試儀等儀器(qì)進行(xíng)檢測，效率低(dī)、記錄和(hé)數(shù)據處理(lǐ)複雜，并且受組裝密度的限制(zhì)，小(xiǎo)型化的高(gāo)密度組裝的印制(zhì)闆難于靠人(rén)工檢測。自動化儀器(qì)檢測具有(yǒu)精度高(gāo)、可(kě)靠性好、重複性好、效率高(gāo)的特點并且有(yǒu)的儀器(qì)還(hái)具有(yǒu)自動判定、記錄、顯示和(hé)自動故障分析的能力。 

    常用的自動化測試技(jì)術(shù)有(yǒu)自動光學檢測(AOD)、自動X 射線幢測(AX I)、在線測試(ICT) 和(hé)功能測試等。在印制(zhì)闆設計(jì)時(shí)就應考慮印制(zhì)闆組裝件的測試兼容性，如果不考慮采用的測試方法和(hé)必要的測試機械規則即使在電(diàn)氣方面具有(yǒu)良好的可(kě)測試性電(diàn)路在印刷闆組裝件上(shàng)也比較難于測試，如測試點的位置、大(dà)小(xiǎo)以及測試點的節距與測試探頭或針床的匹配問題。在線測試時(shí)電(diàn)氣條件設置問題、防止測試對元器(qì)件的損壞等都是測試性要考慮和(hé)解決的問題。