IPC-2221A-2003中文版-印制板设计通用标准 - 第17页

电气元器件、比如电容、电感、电阻、 IC 、需采用参考标识 ( 例如 C5 、 CR2 、 F1 、 R15 、 U 2 等) 、并应与在逻辑图中指定的同一器件标号相匹配。建议将元件分类、例如电容、电阻、 IC等、并按照某种升序方式或数字进行排序。部件表可以是在标准格式中手写、人工打字或由计算机生成。 3.5 测…

3.2 布设设计

布设设计过程宜包含公司内

部尽可能多的有关部门(包括制造、装配和测

试)对布设细节的正式设计评审。有关部门代

表对布设的批准将确保这些与产品相联系的因

素已被考虑在设计中。

互连结构设计的成功或失败取决于许多相应的

关联因素的考虑。从成品使用的角度出发、下

列对设计有影响的典型参数均宜进行考虑：

• 设备环境条件、例如环境温度、器件产生的

热、散热、撞击、震动；

•如果组装件是可维护和修复、则必须考虑元

件/电路的密度、印制板/敷形涂层材料的选

择、器件组装的可行性；

• 安装界面对安装孔的大小与位置、连接器定

位、引线突出部分的限制、部件布局、支架

及其它硬件布局产生的影响；

• 可能影响器件布局、布线、连接器装配等的

测试、故障定位要求；

• 工艺容差、例如导线宽度、间距、焊盘制作

等的蚀刻系数补偿(见第5章和第9章)；

• 制造工艺的限制,例如最小的蚀刻要素、最

薄镀层厚度、板外形和尺寸等；

• 涂层和标识的要求；

• 使用的组装技术、例如表面安装、通孔安

装、和混合技术；

• 板的性能等级(见1.6.2)；

• 材料选择(见第4章)；

•受限于制造设备限制的印制板组装件的可生

产性；

–挠性(弯折性)要求；

–电气/电子性能；

–性能要求；

• ESD 敏感度考虑。

3.2.1 成品要求

在设计开始前应明确成品

要求。在设计过程中应重点考虑维护、服务性

要求。通常这些因素、会影响布设和布线。

3.2.2 密度评估

在上个世纪的后半叶,已经

使用过各种各样的材料和工艺去制造电子用基

材,从由树脂(例如,环氧树脂),增强材料(例如

玻璃布或纸),及金属箔(例如,铜)等制成的传

统印制板,到由各种薄膜和厚膜技术镀金属制

成的陶瓷板。然而、他们都共有一个属性：即

他们必须沿着导体布设信号线。

这同时又有每种技术能容纳多少布线的极限的

问题。表明一种基材布线能力极限的因素有：

• 基材上导通孔或孔之间的节距/间距；

• 导通孔之间能布设的导线数；

• 所要求的信号层数。

另外、制作盲埋孔的方法有利于通过有选择性

地占用布线通道来布线。被布设于完全通过印

制板的导通孔排除了在所有导体层上为布线使

用间距的需要。

这些因素结合起来能得到一个确定一种技术的

布线能力的等式。在过去、大多数元件曾经沿

着两侧或多侧的外围有端点。然而、平面阵

列元件节约空间且允许使用较低I/O节距(见

图3-1)。

3.3 原理图/逻辑图

原理图/逻辑图描述电气

功能和互连性、为印制板设计和装配提供信

息。适用时、原理图宜确定关键电路布设区

域、屏蔽要求、电源/接地层分布的要求、测

试点的位置以及输入/输出连接器的定位。原

理图的信息可以硬拷贝或由人工或自动生成的

计算机数据。

3.4 部件表

部件表是在组装印制板时所使

用部件和材料的列表。制造流程中最终使用的

部件和材料应在部件表或原理图中定义。制造

工艺中所用材料的可以除外、但可以包括相应

的参考信息、例如、组装件制造的有关规范及

有关原理逻辑图。

组装图中指定的所有机械部件的编号和部件列

表中指定的编号应吻合。

IPC-2221A 2003年5月

电气元器件、比如电容、电感、电阻、IC、

需采用参考标识(例如C5、CR2、F1、R15、U2

等)、并应与在逻辑图中指定的同一器件标号

相匹配。

建议将元件分类、例如电容、电阻、IC等、并

按照某种升序方式或数字进行排序。

部件表可以是在标准格式中手写、人工打字或

由计算机生成。

3.5 测试要求事项

通常、在设计开始之

前、宜会同制造、组装和测试技术等召开一个

可测试性评审会。可测试性涉及到电路的可视

度、密度、操作、电路的可控制性、测试区的

划分、特殊测试要求以及规范。参见附录A列

出了可测试性准则的设计核对清单。

在可测试性评审会期间、要建立测试工具原

则、并确定相对于板的布线状况、最有效的测

试工具性价比。

在布线过程中、任何对测试程序、测试工具有

影响的电路变动都要立即报告给有关人员以便

根据不同的情况找到最佳的折衷方案。测试能

力已发展到可校验板错误的阶段、并尽可能给

出故障的位置。测试观念和要求宜为设计验证

及制造中的故障的探测、隔离及纠正提供了便

利、并保障印制板组装件生命周期。

3.5.1 印制板组装件可测试性

印制板组装件

的可测试性设计包括系统级的可测试性问题。

在大部分应用中、包括系统级错误隔离以及恢

复要求、例如平均修复时间、超时百分比、单

一失误操作、最长修复时间等。为满足合同规

定、系统设计可包括可测试性要素、有时同样

要素可在印制板组装件中用来增强可测试性。

印制板组装件可测试性必须与设计的集成、测

试、维护的完整性相兼容。工程测试人员需对

设计的完整性和可测试性进行规划。当建立印

制板安装测试策略时、若印制板组装件为敷形

涂覆、必须考虑库存和现场测试设备的能力和

个人经验等所有因素。在不同阶段测试方法不

同。例如、第一单元的测试与全系统运行的测

试有很大差别。

在PWB设计开始之前、系统可测试性功能要求

宜提交给总体设计概念评审中。这些要求和派

生的要求在不同的印制板组装件和文件中要区

分开。系统规划级的测试标准和印制板组装件

要求的区分组装件不在本文件讨论之列。附录

A提供了一个评价可测试性设计例子。

印制板组装件测试分为功能测试和在线测试两

种基本类型。功能测试通常是测试电气的设计

功能。功能测试仪通

过连接器、测试点或测试

针床与被测板相连接。板级功能测试是在印制

IPC-2221a-3-01

图3-1 组装件尺⼨与I/O数

2003年5月 IPC-2221A

板组装件的输入端施加预定的激励信号、通过

监测输出端的结果来确认设计是否正确。在线

测试是用于检测印制板组装件的制造缺陷。在

线测试仪通过测试针床进行测试、针床与印制

板的每个节点相接触。印制板上每个部件都被

执行检测。在线测试对设计的限制较少。敷形

涂覆印制板组装件和部分表贴技术以及混合技

术的印制板组装件在线测试存在针床接触问题

可能会禁止使用在线测试。在线测试的主要关

注点是(1)焊盘和管脚必须在网格上(因为要与

针床匹配起来)、(2)从印制板组装件的底

面

进行测试的可能性(通孔板的非元件面或焊接

面)。

制造缺陷分析器(MDA)与传统的在线测试相比

成本低廉。与在线测试仪相似、MDA检测印制

板组装件构造的缺陷。它是测试类型的一部

分、它主要测试短路和断路而不需在印制板组

装件上施加电。在严格控制的制造工艺(即统

计过程控制技术)中、MDA在印制板组装件测试

策略中很有应用价值。

无向量测试是另一种低成本的在线测试技术。

它是测试SMT印制板上与制造流程相关的管脚

错误、不须

执行测试矢量程序。它是一种不通

电测试技术、包含三种类型:

1. 模拟连接测试使用ESD二极管保护技术对

印制板组装件的独特的管脚对作直流测

试、该技术应用在大部分的数字和混合信

号管脚测试中。

2. RF感应测试磁感应技术使用印制板组装

件元件二极管保护技术来检测元件故障部

件错误。它使用芯片的电源和接地的管脚

产生测试码、检测组件的信号线焊接是否

断路、簇线是否被截断、元件是否被ESD损

坏。部件的不正确定位也可检出。在这类

的测试中需

要磁感应夹具。

3. 电容耦合测试使用电容耦合技术测试管

脚焊接是否正确、使用元件的金属引线结

构测试管脚而不是使用元件的互连电路进

行测试。此技术可应用于连接器、插座、

引线结构以及电容的极性正确与否的测

试。

3.5.2 边界扫描测试

随着器件管脚间距越来

越短、印制板器件和线路更密、在线测试可能

难以完成所有检测。集成电路的边界扫描标准

(IEEE 1149.1)提供了虚拟在线测试技术以解

决此类问题。边界扫描应用扫描寄存器技术、

在设计的关键位置放置特定的扫描寄存器代价

相当于损失一些I/O管脚。在大部分组合电路

中、测试问题得以简化。

在一些应用中、印制板组装件输入输出的扫描

寄存器允许边安装边测试。若设计更复杂、增

加扫描寄存器可捕获中间结果、部分设计需测

试矢量进行检测。

IEEE 1149.1中有标准存取接口和边界扫描结

构的完整描述。可测试性不需要完整的测试存

取接口通过扫描寄存器获得。

测试策略中使用边界扫描技术要进行可行性考

虑、实现此技术需要软件的支撑、同时要考虑

重要设备的投资回报。边界扫描测试可由一个

低成本以PC基础的测试仪进行。它只需通过边

界连接器或功能模块连接即可。在线测试、混

合测试仪都适合进行边界测试操作。

3.5.3 印制板组装件功能测试事项

有几个与

印制板组装件功能可测试性设计相关的问题。

关于测试连接器的使用、初始化和同步问题、

长计数器链、自我诊断、物理测试等、将在下

面各节详细讨论。这些讨论不是对可测试性的

指导、而是如何解决典型的功能测试问题的意

见。

3.5.3.1 测试连接器

敷形涂层板以及大多数

SMT和混合贴装技术设计进行故障隔离非常困

难、因为缺少与板上电路的接触点。

如果关键信号可连接到测试连接器上或在印制

板的某一信号可探测区域(测试点)、则故障就

可分离、这样就降低了检测、隔离和纠正的成

本。

IPC-2221A 2003年5月