高速PCB設計指南（8）：如何掌握IC封裝的特性
http://0-fzl.cn/emc-art/80028403
高速PCB設計指南（7）：PCB的可靠性設計
http://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
，zhexiejinshiqizhongdelianggelizi。dianziyuanjiandebuxianshejifangshi，duiyihouzhizuoliuchengzhongdeceshinengfouhenhaojinxing，yingxiangyuelaiyueda。xiamianjieshaojizhongzhongyaoguizejishiyongtishi。

 

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）zhexiefangfadeyingyongshoudaoxianzhi。weilejiejuezhexiewenti，keyizaidianlubujushangcaiquxiangyingdecuoshi，caiyongxindeceshifangfahecaiyongchuangxinxingshipeiqijiejuefangan。diergewentidejiejuehaishejidaoshiyuanlaizuoweiduligongxushiyongdeceshixitongchengdanfujiarenwu。zhexierenwubaokuotongguoceshixitongduicunchuqizujianjinxingbianchenghuozheshixingjichenghuadeyuanqijianziceshi（Built-in Self Test，BIST
，內建的自測試）。將jiang這zhe些xie步bu驟zhou轉zhuan移yi到dao測ce試shi係xi統tong中zhong去qu
，總zong起qi來lai看kan，還hai是shi創chuang造zao了le更geng多duo的de附fu加jia價jia值zhi。為wei了le順shun利li地di實shi施shi這zhe些xie措cuo施shi，在zai產chan品pin科ke研yan開kai發fa階jie段duan，就jiu必bi須xu有you相xiang應ying的de考kao慮lv。

 

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
？

weiledadaolianghaodekeceshibixukaolvjixiefangmianhedianqifangmiandeshejiguicheng。dangran，yaodadaozuijiadekeceshixing，xuyaofuchuyidingdaijia
，danduizhenggegongyiliuchenglaishuo，tajuyouyixiliedehaochu，yincishichanpinnengfouchenggongshengchandezhongyaoqianti。

 

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。

 

xiangfandi，jintianrenmenshitujinkenengtiqianfaxianquexian

，tadehaochubujinjinshichengbendi，gengzhongyaodeshijintiandechanpinfeichangfuza
，mouxiezhizaoquexianzaigongnengceshizhongkenenggenbenjianzhabuchulai。lirumouxieyaoyuxianzhuangruanjianhuobianchengdeyuanjian

，jiucunzaizheyangdewenti。（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。

 

測ce試shi友you好hao的de電dian路lu設she計ji要yao費fei一yi些xie錢qian，然ran而er，測ce試shi困kun難nan的de電dian路lu設she計ji費fei的de錢qian會hui更geng多duo。測ce試shi本ben身shen是shi有you成cheng本ben的de
，測ce試shi成cheng本ben隨sui著zhe測ce試shi級ji數shu的de增zeng加jia而er加jia大da；從cong在zai線xian測ce試shi到dao功gong能neng測ce試shi以yi及ji係xi統tong測ce試shi
，測ce試shi費fei用yong越yue來lai越yue大da。如ru果guo跳tiao過guo其qi中zhong一yi項xiang測ce試shi，所suo耗hao費fei用yong甚shen至zhi會hui更geng大da。一yi般ban的de規gui則ze是shi每mei增zeng加jia一yi級ji測ce試shi費fei用yong的de增zeng加jia係xi數shu是shi10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。

 

zhiyouchongfenliyongyuanjiankaifazhongwanzhengdeshujuziliao，caiyoukenengbianzhichunengquanmianfaxianguzhangdeceshichengxu。zaixuduoqingkuangxia，kaifabumenheceshibumenzhijiandemiqiehezuoshibiyaode。wenjianziliaoduiceshigongchengshilejieyuanjiangongneng，zhidingceshizhanlve，youwukezhengyideyingxiang。

 

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。

 

 

如(ru)果(guo)不(bu)考(kao)慮(lv)機(ji)械(xie)方(fang)麵(mian)的(de)基(ji)本(ben)規(gui)則(ze)
，即(ji)使(shi)在(zai)電(dian)氣(qi)方(fang)麵(mian)具(ju)有(you)非(fei)常(chang)良(liang)好(hao)的(de)可(ke)測(ce)試(shi)性(xing)的(de)電(dian)路(lu)

，也(ye)可(ke)能(neng)難(nan)以(yi)測(ce)試(shi)。許(xu)多(duo)因(yin)素(su)會(hui)限(xian)製(zhi)電(dian)氣(qi)的(de)可(ke)測(ce)試(shi)性(xing)。如(ru)果(guo)測(ce)試(shi)點(dian)不(bu)夠(gou)或(huo)太(tai)小(xiao)，探(tan)針(zhen)床(chuang)適(shi)配(pei)器(qi)就(jiu)難(nan)以(yi)接(jie)觸(chu)到(dao)電(dian)路(lu)的(de)每(mei)個(ge)節(jie)點(dian)。如(ru)果(guo)測(ce)試(shi)點(dian)位(wei)置(zhi)誤(wu)差(cha)和(he)尺(chi)寸(cun)誤(wu)差(cha)太(tai)大(da)，就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)測(ce)試(shi)重(zhong)複(fu)性(xing)不(bu)好(hao)的(de)問(wen)題(ti)。在(zai)使(shi)用(yong)探(tan)針(zhen)床(chuang)配(pei)器(qi)時(shi)，應(ying)留(liu)意(yi)一(yi)係(xi)列(lie)有(you)關(guan)套(tao)牢(lao)孔(kong)與(yu)測(ce)試(shi)點(dian)的(de)大(da)小(xiao)和(he)定(ding)位(wei)的(de)建(jian)議(yi)。   

 

 

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）。因yin此ci
，此ci時shi不bu容rong許xu有you其qi它ta元yuan件jian的de逆ni驅qu動dong
，否fou則ze快kuai閃shan存cun儲chu器qi可ke能neng會hui受shou到dao損sun害hai。為wei了le避bi免mian這zhe種zhong情qing況kuang，必bi須xu將jiang所suo有you與yu地di址zhi總zong線xian的de控kong製zhi線xian相xiang連lian的de元yuan件jian置zhi於yu高gao歐ou姆mu狀zhuang態tai。同tong樣yang
，數shu據ju總zong線xian也ye必bi須xu能neng夠gou被bei置zhi於yu隔ge絕jue狀zhuang態tai，以yi確que保bao快kuai閃shan存cun儲chu器qi為wei空kong載zai
，並bing可ke進jin行xing下xia步bu編bian程cheng。

 

係統內可編程元件（ISP）有一些要求，如Altera

，XilinX和Lattuce等deng公gong司si的de產chan品pin
，還hai有you其qi它ta一yi些xie特te殊shu要yao求qiu。除chu了le可ke測ce試shi性xing的de機ji械xie和he電dian氣qi前qian提ti條tiao件jian應ying得de到dao保bao證zheng外wai，還hai要yao保bao證zheng具ju有you編bian程cheng和he確que證zheng數shu據ju的de可ke能neng性xing。對dui於yuAltera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）對(dui)這(zhe)些(xie)元(yuan)件(jian)編(bian)程(cheng)，也(ye)將(jiang)連(lian)串(chuan)數(shu)據(ju)格(ge)式(shi)編(bian)程(cheng)。在(zai)彙(hui)集(ji)編(bian)程(cheng)數(shu)據(ju)時(shi)，重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)應(ying)考(kao)慮(lv)到(dao)電(dian)路(lu)中(zhong)全(quan)部(bu)的(de)元(yuan)件(jian)鏈(lian)
，不(bu)應(ying)將(jiang)數(shu)據(ju)僅(jin)僅(jin)還(hai)原(yuan)給(gei)要(yao)編(bian)程(cheng)的(de)元(yuan)件(jian)。

 

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）。此(ci)時(shi)他(ta)必(bi)須(xu)知(zhi)道(dao)，有(you)關(guan)元(yuan)件(jian)支(zhi)持(chi)何(he)種(zhong)邊(bian)界(jie)掃(sao)描(miao)功(gong)能(neng)和(he)指(zhi)令(ling)。邊(bian)界(jie)掃(sao)描(miao)測(ce)試(shi)可(ke)以(yi)診(zhen)斷(duan)直(zhi)至(zhi)引(yin)線(xian)級(ji)的(de)短(duan)路(lu)和(he)斷(duan)路(lu)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai)，如(ru)果(guo)開(kai)發(fa)工(gong)程(cheng)師(shi)已(yi)作(zuo)規(gui)定(ding)
，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)邊(bian)界(jie)掃(sao)描(miao)指(zhi)令(ling)“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。