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pcblxcentury

2010-01-28 14:39

如何提高電路可測試性

隨著電子產(chǎn)品結構尺寸越來越小，目前出現(xiàn)了兩個特別引人注目的問題︰一是可接觸的電路節(jié)點越來越少；二是像在線測試（ In-Circuit-Test ）這些方法的應用受到限制。為了解決這些問題，可以在電路布局上采取相應的措施，采用新的測試方法和采用創(chuàng)新性適配器解決方案。
　　通過遵守一定的規(guī)程（ DFT-Design for Testability ，可測試的設計），可以大大減少生產(chǎn)測試的準備和實施費用。這些規(guī)程已經(jīng)過多年發(fā)展，當然，若采用新的生產(chǎn)技術和組件技術，它們也要相應的擴展和適應。本文主要介紹電路可測試性的相關知識，以及如何提高電路可測試性。
　　1、什么是可測試性
　　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組件的特性，看它能否滿足預期的功能。簡單地講就是︰
　　l．檢測產(chǎn)品是否符合技術規(guī)范的方法簡單化到什幺程度？
　　編制測試程序能快到什幺程度？
　　發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品故障全面化到什幺程度？
　　接入測試點的方法簡單化到什幺程度？
　　為了達到良好的可測試必須考慮機械方面和電氣方面的設計規(guī)程。當然，要達到最佳的可測試性，需要付出一定代價，但對整個工藝流程來說，它具有一系列的好處，因此是產(chǎn)品能否成功生產(chǎn)的重要前提。
　　2、為什么要發(fā)展測試友好技術
　　過去，若某一產(chǎn)品在上一測試點不能測試，那幺這個問題就被簡單地推移到直一個測試點上去。如果產(chǎn)品缺陷在生產(chǎn)測試中不能發(fā)現(xiàn)，則此缺陷的識別與診斷也會簡單地被推移到功能和系統(tǒng)測試中去。
　　相反地，今天人們試圖盡可能提前發(fā)現(xiàn)缺陷，它的好處不僅僅是成本低，更重要的是今天的產(chǎn)品非常復雜，某些制造缺陷在功能測試中可能根本檢查不出來。例如某些要預先裝軟件或編程的組件，就存在這樣的問題。（如快閃存儲器或 ISPs ︰ In-System Programmable Devices 系統(tǒng)內(nèi)可編程器件）。這些組件的編程必須在研制開發(fā)階段就計劃好，而測試系統(tǒng)也必須掌握這種編程。
　　測試友好的電路設計要費一些錢，然而，測試困難的電路設計費的錢會更多。測試本身是有成本的，測試成本隨著測試級數(shù)的增加而加大；從在線測試到功能測試以及系統(tǒng)測試，測試費用越來越大。如果跳過其中一項測試，所耗費用甚至會更大。一般的規(guī)則是每增加一級測試費用的增加系數(shù)是 10 倍。通過測試友好的電路設計，可以及早發(fā)現(xiàn)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。
　　3、文件資料怎樣影響可測試性
　　只有充分利用組件開發(fā)中完整的數(shù)據(jù)資料，才有可能編制出能全面發(fā)現(xiàn)故障的測試程序。在許多情況下，開發(fā)部門和測試部門之間的密切合作是必要的。文件資料對測試工程師了解組件功能，制定測試戰(zhàn)略，有無可爭議的影響。
　　為了繞開缺乏文件和不甚了解組件功能所產(chǎn)生的問題，測試系統(tǒng)制造商可以依靠軟件工具，這些工具按照隨機原則自動產(chǎn)生測試模式，或者依靠非矢量相比，非矢量方法只能算作一種權宜的解決辦法。
　　測試前的完整的文件資料包括零件表，電路設計圖數(shù)據(jù)（主要是 CAD 數(shù)據(jù)）以及有關務組件功能的詳細資料（如數(shù)據(jù)表）。只有掌握了所有信息，才可能編制測試矢量，定義組件失效樣式或進行一定的預調整。
　　某些機械方面的數(shù)據(jù)也是重要的，例如那些為了檢查組件的焊接是否良好及定位是否所需要的數(shù)據(jù)。最后，對于可編程的組件，如快閃存儲器， PLD 、 FPGA 等，如果不是在最后安裝時才編程，是在測試系統(tǒng)上就應編好程序的話，也必須知道各自的編程數(shù)據(jù)。快閃組件的編程數(shù)據(jù)應完整無缺。如快閃芯片含 16Mbit 的數(shù)據(jù)，就應該可以用到 16Mbit ，這樣可以防止誤解和避免地址沖突。例如，如果用一個 4Mbit 存儲器向一個組件僅僅提供 300Kbit 數(shù)據(jù)，就可能出現(xiàn)這種情況。當然數(shù)據(jù)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(shù)測試系統(tǒng)，只要能夠對快閃或 ISP 組件進行編程，是可以解讀這些格式的。前面所提到的許多信息，其中許多也是組件制造所必須的。當然，在可制造性和可測試性之間應明確區(qū)別，因為這是完全不同的概念，從而構成不同的前提。
　　4、良好的可測試性的機械接觸條件
　　如果不考慮機械方面的基本規(guī)則，即使在電氣方面具有非常良好的可測試性的電路，也可能難以測試。許多因素會限制電氣的可測試性。如果測試點不夠或太小，探針床適配器就難以接觸到電路的每個節(jié)點。如果測試點位置誤差和尺寸誤差太大，就會產(chǎn)生測試重復性不好的問題。在使用探針床配器時，應留意一系列有關套牢孔與測試點的大小和定位的建議。
　　5、最佳可測試性的電氣前提條件
　　電氣前提條件對良好的可測試性，和機械接觸條件一樣重要，兩者缺一不可。一個門電路不能進行測試，原因可能是無法通過測試點接觸到激活輸入端，也可能是激活輸入端處在封裝殼內(nèi)，外部無法接觸，在原則上這兩情況同樣都是不好的，都使測試無法進行。在設計電路時應該注意，凡是要用在線測試法檢測的組件，都應該具備某種機理，使各個組件能夠在電氣上絕緣起來。這種機理可以借助于禁止輸入端來實現(xiàn)，它可以將組件的輸出端控制在靜態(tài)的高歐姆狀態(tài)。
　　雖然幾乎所有的測試系統(tǒng)都能夠逆驅動（ Backdriving ）方式將某一節(jié)點的狀態(tài)帶到任意狀態(tài)，但是所涉及的節(jié)點最好還是要備有禁止輸入端，首先將此節(jié)點帶到高歐姆狀態(tài)，然后再“平緩地”加上相應的電平。
　　同樣，節(jié)拍發(fā)生器總是通過激活引線，門電路或插接電橋從振蕩器后面直接斷開。激活輸入端決不可直接與電路相連，而是通過 100 歐姆的電阻與電路連接。每個組件應有自己的激活，復位或控制引線腳。必須避免許多組件的激活輸入端共享一個電阻與電路相連。這條規(guī)則對于 ASIC 組件也適用，這些組件也應有一個引線腳，通過它，可將輸出端帶到高歐姆狀態(tài)。如果組件在接通工作電壓時可實行復位，這對于由測試器來引發(fā)復位也是非常有幫助的。在這種情況下，組件在測試前就可以簡單地置于規(guī)定的狀態(tài)。
　　不用的組件引線腳同樣也應該是可接觸的，因為在這些地方未發(fā)現(xiàn)的短路也可能造成組件故障。此外，不用的門電路往往在以后會被利用于設計改進，它們可能會改接到電路中來。所以同樣重要的是，它們從一開始就應經(jīng)過測試，以保證其工件可靠。
　　6、改進可測試性
　　使用探針床適配器時，改進可測試性的建議
　　套牢孔呈對角線配置
　　定位精度為± 0.05mm （± 2mil ）
　　直徑精度為± 0.076/-0mm （ +3/-0mil ）
　　相對于測試點的定位精度為± 0.05mm （± 2mil ）
　　離開組件邊緣距離至少為 3mm
　　不可穿通接觸
　　測試點
　　盡可能為正方形
　　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 ）
　　測試點間隔盡可能為 2.5mm
　　鍍錫，端面可直接焊接
　　距離組件邊緣至少為 3mm
　　所有測試點應可能處于插件板的背面
　　測試點應均勻布在插件板上
　　每個節(jié)點至少有一個測試點（ 100 ％信道）
　　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
　　組件標志