IPC-2221A-2003中文版-印制板设计通用标准 - 第18页

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 …

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

设计电路使用测试连接器作为电路的激励源

(例如把数据总线连到测试连接器上)、或作为

电路功能开关使用。

3.5.3.2 触发和同步问题

一些设计或设计的

一部分不需要任何触发电路、因为电路很快进

入预定功能。遗憾的是这种电路很难与测试仪

同步、因为测试仪需在电路输出端得到预期的

信号触发电路的程序进行测试,这样实现比较

困难。

可以在设计中进行改进、将触发能力设计到电

路中、印制板将快速触发、电路和测试仪将在

印制板组装件上获取预期的输出。

在测试中、无约束运行的晶振也会产生问题、

因为测试设

备总产生难于同步的问题。这些问

题能够克服、方法如下：①在测试电路中使用

测试时钟代替晶振；②测试时移出晶振并外加

测试时钟； ③将信号超驰；④设计时钟系统

并使时钟能通过测试连接器或测试点得到控

制。

3.5.3.3 长计数器链

在设计的信号中使用长

计数器链将产生可测试性减弱问题。无意义预

设不同值的计数器链驱动设计、并简化逻辑测

试时会使可测试性变差。

如果将长计数器链截短为短计数器链(最好不

超过10级)、单独进行控制、或由软件进行装

载、可测试性将得到较大的改善。测试软件可

校验来自计数器驱动逻辑操作、不浪费仿真和

测试时间、但需要使用时钟控制整

个计数器

链。

3.5.3.4 ⾃诊断

自诊断有时是合同要求有时

是派生的要求、因此要仔细考虑并决定如何实

现这些要求。

有时印制板组装件在PCB组装件级检测中不包

含自诊断功能、但一小组印制板组装件作为一

个单元时、就能进行很好的自诊断。例如、一

个复杂的傅立叶转换(FFT)函数功能需要多块

印制板组装件来实现、其中任一块板进行自诊

断都可能非常困难、然而整个FFT函数电路进

行自

诊断则非常简单。

自诊断所需的深度由行转换单元(LRU)根据需

求不同而不同。它可能是集成电路、也可能是

合同规定的电子、设计的功能或者是系统级的

维护原理。

印制板组装件的自诊断中、通常将其进入一个

测试模式、然后施加一套已知的测试输入并与

存储的预期输出结果相比较。如果结果与预期

结果不匹配、测试设备产生印制板组装件自检

失败的信号。这种方案有许多变异、例如下述

例子：

1. 印制板组装件处于反馈回路中、在运行预

设次数的周期后校验其结果；

2. 在特定的测试电路或中央处理器(CPU)执行

激励、并将响应讯号与已知的图形进行比

较。

3. 印制板组装件在待机时进行自检、然后将

结果送至其它(或诊断)印制板组件进行验

证。

3.5.3.5 物理测试考虑

印制板组装件功能测

试设备通常价格昂贵并需要技术熟悉人员进行

操作。如果印制板组装件可测试性差、则测试

操作代价将很高。通过简单的物理考虑能够减

少校验时间和测试成本。

极性部件的定位要保持一致、使操作员不会混

淆部件和部件180°旋转后的极性。非极性器

件也要标识出器件的第一管脚、使测试员了解

是从哪个特定管脚引向探针。

测试连接器优于需要使用测试夹具或连线的测

试点。然而测试点例如引线的增加优于部件引

线的夹具。如果增加的引线是用于暂时测试、

例如来确定通过测试选择电阻器、建议将增加

的引线保留到被选择的元件安装后。这样就无

需对组件再固定就可验证所选择元件。

探针不能检测到的信号(例如无引线元件时可

能发生）、会增加故障隔离的难度。若没有使

用扫描寄存器、推荐所有的信号都采用焊盘或

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