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PCB測試技術要滿足工程項目需求

測試技術要滿足工程項目需求
By 張興隆
封裝效應
工程師的需求
電腦用於測試
傳統(tǒng)匯流排的駐留
IC驗証
通訊測試
 
1999年測試產(chǎn)業(yè)已達到各種技術性能要求。明年可望滿足工程師的更高要求,同時為用戶提供更好的測試解決方案。
 
亞洲金融風暴造成了電子設計和製造行業(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)品和市場方面。
 
對批量生產(chǎn)和提高產(chǎn)能的重視使得測試也開始變得引人注目。許多測試公司,如Teradyne,正在大力嘗試生產(chǎn)測試一體化的解決方案。這種一體化方案主要藉由共享測試和生產(chǎn)數(shù)據(jù)來實現(xiàn),從而可進行實時糾錯。
 
現(xiàn)在大多數(shù)公司都提倡一種“完全”測試解決方案,以適應各種各樣的應用。Hewlett-Packard的子公司Agilent Technologies所提出的策略綜合了自動x光檢測(AXI)和在線測試(ICT)以及功能測試的“簡化”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試方法改為在線測試(ICT)一樣,新世紀也需要更新的測試方法。ICT將被逐步淘汰,讓位於新的測試裝置。據(jù)Genrad預測,近十年中將出現(xiàn)一種全新的、功能超強的測試器。
 
新型測試裝置將具備如下性能:自動固定介面設計、可重構(gòu)的測試硬體、測試工具即插即用、可與工廠控制系統(tǒng)進行通訊。
 
在ICT逐步讓位於增強功能的測試手段過程中,其它一些缺陷檢測手段,如自動光檢測(AOL)、懸浮探測器和AXI將填補這段過渡空白,並且結(jié)合有過程監(jiān)控功能。
但是,在速度上功能測試無法同ICT競爭。半導體工業(yè)協(xié)會的技術路標預示著測試會向器件設計轉(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)建自測試(BIST)。不過,過程檢測技術將繼續(xù)補充BIST、“自診斷”、“自修復”。
 
封裝效應
 
據(jù)預測,到2012年器件封裝的引腳數(shù)將高達2,690。要實現(xiàn)這個目標,行業(yè)需處理幾個要素,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)藉由升級現(xiàn)有機器,將這些封裝技術大量綜合於SMT裝配和測試過程中。
 
然而這種升級並不能延長ICT的存在時間,因為新的封裝形式將達到每平方厘米有幾百只引腳。這種引腳密度可能使得測試探針難於插入,也無法增加專用測試墊。雖然還有幾年才會採用新封裝,但現(xiàn)在就需調(diào)整測試方法,以滿足消費者對產(chǎn)品價格和品質(zhì)的期望。
 
在BIST和自修復技術成為主流以前,由於傳統(tǒng)的後期測試方法效率較低,所以必須考慮如何提高產(chǎn)品品質(zhì)並降低測試成本。新的方法可能與測試相結(jié)合或把測試錯誤覆蓋分散到裝配線上。
 
分散測試覆蓋尤其適用於每一生產(chǎn)階段的早期檢測及糾錯,這就是Genrad時常提到的過程控制。不過,如果需要插入附加的測試過程,便應重新檢查測試方法以降低成本。
 
工程師的需求
 
雖然在亞洲,測試技術趨勢還未顯著改變,但對測試的要求已經(jīng)增強。例如,臺灣的工程師正不斷尋找混合信號測試的解決方案。而在臺灣逐步提升其在射頻/無線領域的設計時,這種需求將不斷增強。
 
去年7~9月間,Keithley Instruments進行一項調(diào)查,以統(tǒng)計使用中以及所需求的產(chǎn)品和技術。在793位接受調(diào)查的工程師和科學家中,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。
電腦用於測試
 
“在早期基於電腦的儀器系統(tǒng)中,使用者藉由GPIB將各個獨立的儀器連接在一起,”National Instruments 公司總裁兼CEO James Truchard博士說,“這樣每個儀器可被同樣地編程。但是現(xiàn)在的個人電腦可構(gòu)建儀器系統(tǒng),同時藉由電腦互連可在全公司內(nèi)進行資源共享。PC真正地改變了測試和測量系統(tǒng)的構(gòu)建方法。”
 
MIT的Media Labs正在進行一項研究,以開發(fā)量子電腦,用做超大平行計算環(huán)境的工具。但要提供可行的商用產(chǎn)品,還需很長時間。
 
不久的將來,虛擬運算即將出現(xiàn)。National Instruments最近介紹了他們虛擬測試環(huán)境的一種實時版本LabVIEW RT。該版本駐留在其自身帶專門微處理器的機板上。即使相連的電腦復位,LabVIEW仍能繼續(xù)測量處理。LabVIEW應用一種固有的平行數(shù)據(jù)流語言,適合多流應用。
 
傳統(tǒng)匯流排的駐留
 
雖然測試業(yè)和分析家一直預言串列匯流排“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,“也許我們不應驚訝於串列匯流排的彈性-它適用於每個PC,並且免費。”
串口、4-20mA和IEEE-488匯流排協(xié)議將繼續(xù)適用於無需遠程接入的場合。需要進行控制的場合,用戶將可能會選擇高快協(xié)議,如Ethernet、USB和FireWire。此外,遠程測量將可能越來越普及。
然而GPIB不會很快消失。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)境的應用。在重視匯流排速度的應用中,GPIB儀器將得到改進,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用量已成長了10%,但是用戶滿意的最顯著的成長卻是VXI背板。
 
IC驗証
 
傳統(tǒng)的驗証方法已無法勝任系統(tǒng)級晶片和複雜的ASIC設計。通常設計者傾向於使用完整的、基於模組的設計和驗証。這樣便能在整合所有模組之前,對單個模組的硬體進行驗証。
 
設計測試DFT技術,如JTAG/1149.1和ATPG(自動測試圖形生成工具),也不能為超深次微米(VDSM)設備提供適當?shù)腻e誤覆蓋。一些專家建議開發(fā)新的技術,LogicVision Inc. 的CEO和總裁Vinod Agarwal博士最近提出一種“微測試器”構(gòu)想,它可用於測試設計中每個功能和結(jié)構(gòu)模組。微測試器網(wǎng)路被整合到晶片級,並且藉由JTAG/1149.1口存取,以提供完整的解決方案。這種嵌入式測試方案將大量後端測試難題轉(zhuǎn)移到高度自動化的前端設計過程。
 
通訊測試
 
在亞洲,通訊產(chǎn)業(yè)也許是最受關注的產(chǎn)業(yè)。西方以投資的眼光密切關注著中國,而在臺灣進行的大部份類比/混合信號設計都與通訊應用有關。
 
IEC(國際電工委員會)去年末公佈了一個標準以及包括EMI測量的測試報告。其中第一條就是用於無線電干擾、抗干擾測量儀器和方法的CISPR 16-1規(guī)範。它規(guī)範了用於9Hz ~18GHz頻率範圍內(nèi)測量無線電干擾電壓、電流的設備的性能。
 
第二個是CISPR 21規(guī)範,它涉及到在脈衝噪聲情況下移動通訊所受的干擾。這個標準講述了判定降級的方法和改善性能的措施。報告則概述了利用話音傳輸原理進行移動接受機設計的測試程式。
 
另一個熱門話題是數(shù)位用戶線(DSL)技術。利用DSL,可使提供普通電話業(yè)務(POTS)的同一電纜用於高比特率的數(shù)位業(yè)務。
 
去年,由於在DSL上傳送分組話音和數(shù)據(jù)業(yè)務所表現(xiàn)出的希望,導致在VoDSL領域產(chǎn)生多於35個的獨立的合夥企業(yè)。領頭的廠家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領域的領導者。Conexant Systems Inc.決定同CopperCom進行合作,為用戶專用設備(CPE)製造商開發(fā)一系列VoDSL半導體系統(tǒng)解決方案。AccessLAN、MCK、和Paradyne,A.G. Communications和Lucent建立戰(zhàn)略合作夥伴關係,以強有力的競爭姿態(tài)出現(xiàn)。
盡管電纜電話仍處於主導地位,但VoDSL似乎成為亞洲更可行的解決方案。在測試領域幾乎沒有完整的解決方案。完整的DSL測試需要高達1.1MHz的寬帶測量。使用手持測試終端接入本地環(huán)路,測試單獨的線路,並分析結(jié)果,這些工作通常是單調(diào)乏味的。
 
 
測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,並產(chǎn)生獨特電壓和聲音,以便技術人員在遠端進行服務驗証;
* 錯誤分離能力,以發(fā)現(xiàn)問題出在CO或CPE;
* 開放介面,可連接其它測試設備;
* 廣泛的遠程環(huán)路鑒定功能;
* 各環(huán)路中的非插入式橋接監(jiān)視或隔離,自動獲取整個聯(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行業(yè)向自動化和遠程終端化逼近,以擴展各領域的解決方案。
 
經(jīng)濟是原動力,不精確和勞動密集型的解決方案將被價廉、高效的手段所取代。對CO平臺,特別是手持或簡小型平臺,一個明確的要求是結(jié)合用戶專用測試裝置。
 
DSL的下一個熱點將是對在DSL上的ATM 虛擬電路(VC)或幀中繼VC動態(tài)配置的支持進行驗証和性能測試,其中動態(tài)配置是藉由發(fā)生在CPE中的PPP-over-Ethernet和PPP-over-ATM連接來進行。據(jù)TeleChoice的DSL資深分析家Claudia Bacco分析,最終的測試方案必須具備以下特性:簡化數(shù)據(jù)解釋,由單一測試器提供更多數(shù)據(jù)而不需多種測試器,能按個別團體的需求進行定制化輸出,從而更好地與現(xiàn)有系統(tǒng)結(jié)合。
 
總而言之,測試市場剛剛開始順應運營商的要求,今年會有全新的、更“全面的”測試方案出臺。

 

[錄入:admin] [日期:10-08-22]

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