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PCB測(cè)試技術(shù)要滿足工程項(xiàng)目需求

測(cè)試技術(shù)要滿足工程項(xiàng)目需求
By 張興隆
封裝效應(yīng)
工程師的需求
電腦用於測(cè)試
傳統(tǒng)匯流排的駐留
IC驗(yàn)証
通訊測(cè)試
 
1999年測(cè)試產(chǎn)業(yè)已達(dá)到各種技術(shù)性能要求。明年可望滿足工程師的更高要求,同時(shí)為用戶提供更好的測(cè)試解決方案。
 
亞洲金融風(fēng)暴造成了電子設(shè)計(jì)和製造行業(yè)的極大變化。許多公司不得不重新調(diào)整其在亞洲的戰(zhàn)略策略,尤其在產(chǎn)品和市場(chǎng)方面。
 
對(duì)批量生產(chǎn)和提高產(chǎn)能的重視使得測(cè)試也開始變得引人注目。許多測(cè)試公司,如Teradyne,正在大力嘗試生產(chǎn)測(cè)試一體化的解決方案。這種一體化方案主要藉由共享測(cè)試和生產(chǎn)數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn),從而可進(jìn)行實(shí)時(shí)糾錯(cuò)。
 
現(xiàn)在大多數(shù)公司都提倡一種“完全”測(cè)試解決方案,以適應(yīng)各種各樣的應(yīng)用。Hewlett-Packard的子公司Agilent Technologies所提出的策略綜合了自動(dòng)x光檢測(cè)(AXI)和在線測(cè)試(ICT)以及功能測(cè)試的“簡(jiǎn)化”形式。這與Teradyne建議的方案很相似。
 
正如八十年代IC的發(fā)展迫使工程師們將測(cè)試方法改為在線測(cè)試(ICT)一樣,新世紀(jì)也需要更新的測(cè)試方法。ICT將被逐步淘汰,讓位於新的測(cè)試裝置。據(jù)Genrad預(yù)測(cè),近十年中將出現(xiàn)一種全新的、功能超強(qiáng)的測(cè)試器。
 
新型測(cè)試裝置將具備如下性能:自動(dòng)固定介面設(shè)計(jì)、可重構(gòu)的測(cè)試硬體、測(cè)試工具即插即用、可與工廠控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊。
 
在ICT逐步讓位於增強(qiáng)功能的測(cè)試手段過程中,其它一些缺陷檢測(cè)手段,如自動(dòng)光檢測(cè)(AOL)、懸浮探測(cè)器和AXI將填補(bǔ)這段過渡空白,並且結(jié)合有過程監(jiān)控功能。
但是,在速度上功能測(cè)試無法同ICT競(jìng)爭(zhēng)。半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)的技術(shù)路標(biāo)預(yù)示著測(cè)試會(huì)向器件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移。隨著電路複雜性的不斷增加,矽將被用於板上和系統(tǒng)上的內(nèi)建自測(cè)試(BIST)。不過,過程檢測(cè)技術(shù)將繼續(xù)補(bǔ)充BIST、“自診斷”、“自修復(fù)”。
 
封裝效應(yīng)
 
據(jù)預(yù)測(cè),到2012年器件封裝的引腳數(shù)將高達(dá)2,690。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),行業(yè)需處理幾個(gè)要素,最基本的要素是尺寸。目前可做到高引腳數(shù)的方法包括PGA、 QFP、 BGA和近期的微球柵陣列(mBGA)。製造商已經(jīng)藉由升級(jí)現(xiàn)有機(jī)器,將這些封裝技術(shù)大量綜合於SMT裝配和測(cè)試過程中。
 
然而這種升級(jí)並不能延長(zhǎng)ICT的存在時(shí)間,因?yàn)樾碌姆庋b形式將達(dá)到每平方厘米有幾百只引腳。這種引腳密度可能使得測(cè)試探針難於插入,也無法增加專用測(cè)試墊。雖然還有幾年才會(huì)採用新封裝,但現(xiàn)在就需調(diào)整測(cè)試方法,以滿足消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品價(jià)格和品質(zhì)的期望。
 
在BIST和自修復(fù)技術(shù)成為主流以前,由於傳統(tǒng)的後期測(cè)試方法效率較低,所以必須考慮如何提高產(chǎn)品品質(zhì)並降低測(cè)試成本。新的方法可能與測(cè)試相結(jié)合或把測(cè)試錯(cuò)誤覆蓋分散到裝配線上。
 
分散測(cè)試覆蓋尤其適用於每一生產(chǎn)階段的早期檢測(cè)及糾錯(cuò),這就是Genrad時(shí)常提到的過程控制。不過,如果需要插入附加的測(cè)試過程,便應(yīng)重新檢查測(cè)試方法以降低成本。
 
工程師的需求
 
雖然在亞洲,測(cè)試技術(shù)趨勢(shì)還未顯著改變,但對(duì)測(cè)試的要求已經(jīng)增強(qiáng)。例如,臺(tái)灣的工程師正不斷尋找混合信號(hào)測(cè)試的解決方案。而在臺(tái)灣逐步提升其在射頻/無線領(lǐng)域的設(shè)計(jì)時(shí),這種需求將不斷增強(qiáng)。
 
去年7~9月間,Keithley Instruments進(jìn)行一項(xiàng)調(diào)查,以統(tǒng)計(jì)使用中以及所需求的產(chǎn)品和技術(shù)。在793位接受調(diào)查的工程師和科學(xué)家中,31%需要快於每秒1,000次讀數(shù)的速度,大約18%要求高於18位(5 1/2數(shù)位)的解析度。
電腦用於測(cè)試
 
“在早期基於電腦的儀器系統(tǒng)中,使用者藉由GPIB將各個(gè)獨(dú)立的儀器連接在一起,”National Instruments 公司總裁兼CEO James Truchard博士說,“這樣每個(gè)儀器可被同樣地編程。但是現(xiàn)在的個(gè)人電腦可構(gòu)建儀器系統(tǒng),同時(shí)藉由電腦互連可在全公司內(nèi)進(jìn)行資源共享。PC真正地改變了測(cè)試和測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建方法。”
 
MIT的Media Labs正在進(jìn)行一項(xiàng)研究,以開發(fā)量子電腦,用做超大平行計(jì)算環(huán)境的工具。但要提供可行的商用產(chǎn)品,還需很長(zhǎng)時(shí)間。
 
不久的將來,虛擬運(yùn)算即將出現(xiàn)。National Instruments最近介紹了他們虛擬測(cè)試環(huán)境的一種實(shí)時(shí)版本LabVIEW RT。該版本駐留在其自身帶專門微處理器的機(jī)板上。即使相連的電腦復(fù)位,LabVIEW仍能繼續(xù)測(cè)量處理。LabVIEW應(yīng)用一種固有的平行數(shù)據(jù)流語言,適合多流應(yīng)用。
 
傳統(tǒng)匯流排的駐留
 
雖然測(cè)試業(yè)和分析家一直預(yù)言串列匯流排“連接性”的結(jié)束,但是Keithley的調(diào)查卻顯示客戶依舊鐘情於它。事實(shí)上,串列匯流排的用量已增至近81%(見表)??偛眉鍯EO Joseph P. Keithley說,“也許我們不應(yīng)驚訝於串列匯流排的彈性-它適用於每個(gè)PC,並且免費(fèi)。”
串口、4-20mA和IEEE-488匯流排協(xié)議將繼續(xù)適用於無需遠(yuǎn)程接入的場(chǎng)合。需要進(jìn)行控制的場(chǎng)合,用戶將可能會(huì)選擇高快協(xié)議,如Ethernet、USB和FireWire。此外,遠(yuǎn)程測(cè)量將可能越來越普及。
然而GPIB不會(huì)很快消失。GPIB儀器具有其它解決方案無法比擬的解析度和精確度,以及無槽環(huán)境的應(yīng)用。在重視匯流排速度的應(yīng)用中,GPIB儀器將得到改進(jìn),不再有象IEEE-488那樣受數(shù)據(jù)吞吐量的限制。
 
椐Keithley的調(diào)查,ISA背板的使用量也穩(wěn)定地保持在58%。雖然PCI用量已成長(zhǎng)了10%,但是用戶滿意的最顯著的成長(zhǎng)卻是VXI背板。
 
IC驗(yàn)証
 
傳統(tǒng)的驗(yàn)証方法已無法勝任系統(tǒng)級(jí)晶片和複雜的ASIC設(shè)計(jì)。通常設(shè)計(jì)者傾向於使用完整的、基於模組的設(shè)計(jì)和驗(yàn)証。這樣便能在整合所有模組之前,對(duì)單個(gè)模組的硬體進(jìn)行驗(yàn)証。
 
設(shè)計(jì)測(cè)試DFT技術(shù),如JTAG/1149.1和ATPG(自動(dòng)測(cè)試圖形生成工具),也不能為超深次微米(VDSM)設(shè)備提供適當(dāng)?shù)腻e(cuò)誤覆蓋。一些專家建議開發(fā)新的技術(shù),LogicVision Inc. 的CEO和總裁Vinod Agarwal博士最近提出一種“微測(cè)試器”構(gòu)想,它可用於測(cè)試設(shè)計(jì)中每個(gè)功能和結(jié)構(gòu)模組。微測(cè)試器網(wǎng)路被整合到晶片級(jí),並且藉由JTAG/1149.1口存取,以提供完整的解決方案。這種嵌入式測(cè)試方案將大量後端測(cè)試難題轉(zhuǎn)移到高度自動(dòng)化的前端設(shè)計(jì)過程。
 
 
在亞洲,通訊產(chǎn)業(yè)也許是最受關(guān)注的產(chǎn)業(yè)。西方以投資的眼光密切關(guān)注著中國,而在臺(tái)灣進(jìn)行的大部份類比/混合信號(hào)設(shè)計(jì)都與通訊應(yīng)用有關(guān)。
 
IEC(國際電工委員會(huì))去年末公佈了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)以及包括EMI測(cè)量的測(cè)試報(bào)告。其中第一條就是用於無線電干擾、抗干擾測(cè)量?jī)x器和方法的CISPR 16-1規(guī)範(fàn)。它規(guī)範(fàn)了用於9Hz ~18GHz頻率範(fàn)圍內(nèi)測(cè)量無線電干擾電壓、電流的設(shè)備的性能。
 
第二個(gè)是CISPR 21規(guī)範(fàn),它涉及到在脈衝噪聲情況下移動(dòng)通訊所受的干擾。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)講述了判定降級(jí)的方法和改善性能的措施。報(bào)告則概述了利用話音傳輸原理進(jìn)行移動(dòng)接受機(jī)設(shè)計(jì)的測(cè)試程式。
 
另一個(gè)熱門話題是數(shù)位用戶線(DSL)技術(shù)。利用DSL,可使提供普通電話業(yè)務(wù)(POTS)的同一電纜用於高比特率的數(shù)位業(yè)務(wù)。
 
去年,由於在DSL上傳送分組話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)所表現(xiàn)出的希望,導(dǎo)致在VoDSL領(lǐng)域產(chǎn)生多於35個(gè)的獨(dú)立的合夥企業(yè)。領(lǐng)頭的廠家Jetstream、CopperCom和TollBridge藉由提供綜合的話音和數(shù)據(jù)解決方案,成為VoDSL領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。Conexant Systems Inc.決定同CopperCom進(jìn)行合作,為用戶專用設(shè)備(CPE)製造商開發(fā)一系列VoDSL半導(dǎo)體系統(tǒng)解決方案。AccessLAN、MCK、和Paradyne,A.G. Communications和Lucent建立戰(zhàn)略合作夥伴關(guān)係,以強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)姿態(tài)出現(xiàn)。
盡管電纜電話仍處於主導(dǎo)地位,但VoDSL似乎成為亞洲更可行的解決方案。在測(cè)試領(lǐng)域幾乎沒有完整的解決方案。完整的DSL測(cè)試需要高達(dá)1.1MHz的寬帶測(cè)量。使用手持測(cè)試終端接入本地環(huán)路,測(cè)試單獨(dú)的線路,並分析結(jié)果,這些工作通常是單調(diào)乏味的。
 
 
測(cè)試工程師們所希望的一些典型的功能包括:
* 能將閉合電流加到任一線對(duì),並產(chǎn)生獨(dú)特電壓和聲音,以便技術(shù)人員在遠(yuǎn)端進(jìn)行服務(wù)驗(yàn)証;
* 錯(cuò)誤分離能力,以發(fā)現(xiàn)問題出在CO或CPE;
* 開放介面,可連接其它測(cè)試設(shè)備;
* 廣泛的遠(yuǎn)程環(huán)路鑒定功能;
* 各環(huán)路中的非插入式橋接監(jiān)視或隔離,自動(dòng)獲取整個(gè)聯(lián)合體中的環(huán)路頻譜。
 
許多解決方案都提供了工程師所期望的部份功能。雖然個(gè)別電訊公司仍或多或少地使用用戶化的解決方案,但Turnstone、Tollbridge、HP和其它廠家的影響正推動(dòng)行業(yè)向自動(dòng)化和遠(yuǎn)程終端化逼近,以擴(kuò)展各領(lǐng)域的解決方案。
 
經(jīng)濟(jì)是原動(dòng)力,不精確和勞動(dòng)密集型的解決方案將被價(jià)廉、高效的手段所取代。對(duì)CO平臺(tái),特別是手持或簡(jiǎn)小型平臺(tái),一個(gè)明確的要求是結(jié)合用戶專用測(cè)試裝置。
 
DSL的下一個(gè)熱點(diǎn)將是對(duì)在DSL上的ATM 虛擬電路(VC)或幀中繼VC動(dòng)態(tài)配置的支持進(jìn)行驗(yàn)証和性能測(cè)試,其中動(dòng)態(tài)配置是藉由發(fā)生在CPE中的PPP-over-Ethernet和PPP-over-ATM連接來進(jìn)行。據(jù)TeleChoice的DSL資深分析家Claudia Bacco分析,最終的測(cè)試方案必須具備以下特性:簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)解釋,由單一測(cè)試器提供更多數(shù)據(jù)而不需多種測(cè)試器,能按個(gè)別團(tuán)體的需求進(jìn)行定制化輸出,從而更好地與現(xiàn)有系統(tǒng)結(jié)合。
 
總而言之,測(cè)試市場(chǎng)剛剛開始順應(yīng)運(yùn)營商的要求,今年會(huì)有全新的、更“全面的”測(cè)試方案出臺(tái)。

 

[錄入:admin] [日期:10-08-22]

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