【IPC-7095C】_BGA设计与组装工艺的实施_（IPC标准）.pdf - 第80页
件 化。 系统 和项目 级别 的测 试 标准和 如 何 将这 些 标准 分解 到 印制板 组 件 要求 已 超 出本标准的 范 围 。 功 能测 试 和在 线 测 试 是 用于印 刷 电路 板 组 件 测 试 的 两种 基 本 类型 。 功 能测 试用于 测 试 电气 设 计 的 功 能 性 。 功 能测 试设备 测 试 时通 过 连接 器 、 测 试点或 者 针 床 接 触 到电路 板 。电路 板 功 能测 试 是 通 过施加 预 定…
取决于正在制造的基板的产量，飞针测试消除
了对价格昂贵夹具的需求，它可成为有较高性
价比的、针床测试的替代者。取决于所用的设
备，针床测试相对较慢，同时设备可能会比较
昂贵，这种问题是由增加的密度要求和额外的
网络测试需求综合产生的。大部分这种设备/测
试技术是随半导体工业发展而来，且遇到较大
尺寸面
板等机械因素的挑战而经历一些困难。
另外，某些情况下对小特征尺寸进行检测时会
使探测系统失效，因为用飞针对这样的特征进
行通电是困难的。如果想要让这类技术用于日
后的复杂基板，必须要进行额外的设备研发。
随着导通孔尺寸不断减小，传统的金相显微切片
评估方式受到限制而使得这种方法不太可行。
对于一般能力的显微切片实验室而言，150μm的
导通孔实际上是一个的极限。如果厂商想要了
解更多关于导通孔的电镀情况而不仅是导通性
时，那就需要寻找可供替代的测试方法。一些
厂商如今正使用电气互连应力测试（IST）来测
量孔的完整性和可靠性。
6.5.4 组件测试 印制板组件可测试性设计通
常会涉及到系统级可测试性问题。对大多数应
用，有系统级故障隔离和系统
恢复要求，如平
均修复时间、正常运行时间百分比、单个故障
持续时间和最大维修时间。为了满足这些合同
要求，系统设计需要包括可测试性特点，并且
这些特点在很多场合都能够增加PCBA级的可测
试性。印制板组件可测试性理念也要与总体集
成度、测试和合同维护计划相适应。当印制电
路板组件需要进行敷形涂覆时，工厂所使用的
测试设备、如何策划集成和测
试，仓库和现场
的设备测试能力以及员工的技术水平都是在研
发印制电路板组件测试策略时所必须要考虑的
因素。
项目不同阶段所运用的测试理念是不一样的。
例如，首件调试理念可能与所有系统都已出货
后对备件测试的理念完全不同。在开始印制线
路板设计之前，系统可测试性功能要求应该在
概念性设计评审时提出。这些要求以及任何衍
生的要求应该分解
到各种印制板组件并加以文
IPC-7095c-6-30-cn
图6-30 ⾯阵列连接盘图形测试
两倍密度
两倍密度
四倍密度
四倍密度
100 TP/sq. in.
15.5 TP/sq. cm.
200 TP/sq. in.
31 TP/sq. cm.
400 TP/sq. in
62 TP/sq. cm.
0.10 in
P, mm. Z,cm I/O TP/sq. cm ET
1.5 2.53 300 46.9 QD
1.27 2.06 300 70.6 >QD
1.0 1.76 300 96.8 >QD
Z
夹具密度是基于器件相互距离为最小同时封装轮廓外的电气测试引脚（ET）
夹具密度是基于器件相互距离为最小同时封装轮廓外的电气测试引脚（ET）
不能被使用的假设。当器件没被阻隔时，那么测试引脚可以从该器件连接盘图形外聚集。
不能被使用的假设。当器件没被阻隔时，那么测试引脚可以从该器件连接盘图形外聚集。
单一密度
单一密度
P
2013年1月 IPC-7095C-C
65
件化。系统和项目级别的测试标准和如何将这
些标准分解到印制板组件要求已超出本标准的
范围。
功能测试和在线测试是用于印刷电路板组件测
试的两种基本类型。功能测试用于测试电气设计
的功能性。功能测试设备测试时通过连接器、
测试点或者针床接触到电路板。电路板功能测
试是通过施加预定信号（矢量）到印制电路板
组件输入端
，同时监控印制电路组件的输出来
保证设计响应的正确性。在线测试用于发现印
制板组件的制造缺陷。
在线测试（ICT）是通过利用与印制电路板组件
各节点接触的针床夹具来接入待测板子。印制电
路板组件的测试是通过对板上全部元件单独量
测后完成的。在线测试对于设计很少有限制。敷
形涂覆印制板组件
和许多SMT组件以及混合技
术印制板组件会有针床物理接入方面的问题，
从而限制了在线测试。在线测试主要关注点是
连接盘或引脚（1）必须要在网格上（与使用针
床夹具兼容）和（2）应可以从印制电路板组件
的反面连接（即非元器件侧或通孔技术电路板
的焊接面）。
制造缺陷分析仪（MDA）是传统在线测试设备
的廉价替代者。与
ICT一样，MDA可检查印制电
路板组件结构中的缺陷。它执行一系列测试，
主要为在未加电源的情况下检查印制板组件的
短路和开路问题。对于大批量生产且制程高度
受控时（如统计过程控制技术SPC），MDA能作
为印制电路板组件测试一种可行的方法。非矢
量测试是另一种在线测试仪的廉价替代者。进
行非
矢量测试是寻找与制造工艺相关的SMT板
器件引脚失效，它不需要对测试矢量编程。这
是一种非通电测量技术，主要有三种基本测试
类型：
1. 模拟结点测试—采用大部分数字或混合信号
器件引脚上的ESD保护二极管，对印制板组
件上独特的引脚组进行直流电流测量。
2. RF感应测试—利用印制板组件上的器件保护
二极管，磁感应常被用来测试器件失效。这项
技术使用芯片的电源和接地引脚来发现在器
件信号 通道上的焊点开路、键合线损坏和由
ESD导致的器件失效，元器件安装方向不正
确也可被检测到。这类测试需要使用含有磁
感应器的夹具。
3. 电容耦合测试—这项技术使用电容耦合来测
试引脚开路。它不依赖于器件内部电路，而是
依靠器件存在的金属引线框来测试引脚。连
接器和插座、引线框和电容极性的正确性可
采用这种技术检测。
6.5.4.1 测试过程中的电路板弯曲 由于无铅焊
点比锡铅焊点更刚硬而缺少延展性，如果设计
和制造导致使用中板子过度弯曲，则ICT/功能
测试夹具会损伤焊点。这种弯曲引发的损伤通常
由电路板支撑和下压位置不恰当造成的，特别
是在测试探针密集区域周围。电路板过度弯曲
还会由支撑板和下压板平面不平齐、探针压力
过大、过度或不足的真
空度或上压板和针床板
之间的弹簧不合适分布而引起。另外，设计不
合理的工装夹具会很容易导致PCB异常弯曲，
进而引发损伤。
为了确保测试夹具对印制电路组件（PCAs）不会
造成损伤，在 测 试夹具使用期间必须要对PCAs
的应变和 应变率进行测量。按 照IPC/JEDEC-
9704标准推荐的应变片放置位置，用三元矩形
应变花对
BGA角落进行应变测量。应变和应变
率应在“应变极限规范”中规定，该规范定义
了对待测产品（UUT）加载、测试和释放的要
求。
• 应变测量系统必须能同时对所有应变花方向
（e1,e2,e3）进行取样，以正确地测量和计算
所有的应变分量
• 在主轴或对角线方向，锡/铅PCAs可接受应变
极限为600με
• 在主轴主对角线方向，无铅PCAs可接受应变
极限为450με
• 在主轴或
主对角线方向，常用应变率极限为
30000με/s,
• 典型的损伤可接受标准为：使用切片失效分析
（FA）方法，未发现BGA焊点的损伤。
6.5.4.2 在线测试问题 在线测试可探查开路、
短路、元件错、元件反置、器件失效、印制电路
板组件的不正确组装以及其它制造缺陷。在线
测试既不能找出处于合格边缘状态的元件，也
不能验证关键时序参数或其它电气设计
功能。
IPC-7095C-C 2013年1月
66
数字印制板组件的在线测试会涉及到被称为反
向驱动的工艺（见IPC-T-50）。反向驱动也可导
致器件振荡，并且测试设备可能会因驱动不足
而使装置处于非饱和状态。反向驱动仅可在时
间受控的条件进行，否则，器件结点（具有过
度驱动输出）会出现过热现象。
设计印制板和印制板组件时，在线可测试性方
面需要关注的两点是，在线测试夹具
的兼容性
以及电气设计的考量。
6.5.4.3 功能测试问题 在设计印制板组件时会
出现一些与功能可测试性的相关问题。使用测
试连接器、同步和初始化问题、长计数器链、
自诊断功能和物理测试是在之后几个章节中会
详细讨论到的问题，但这并非意味着本文是研
究可测试性的教程，本文仅是提供如何解决常见
功能测试问题的思路。敷形涂覆板或
者大部分
SMT板和混装板的故障隔离是非常困难的，因
为板子上缺少电路接入点。如果重要信号可引
出至测试连接器或者印制板上信号可探测的区
域（测试点），则故障隔离会得到大幅改善。这
会使探测、隔离和纠错的成本降低。也可设计
一个电路，使得测试连接器可以用来激励电路
（如将测试连接器作为数据总线）或
者屏蔽印
制板组件的功能（如屏蔽自激振荡器并通过测
试连接器加入单步运行功能）。
6.6 其它可制造性设计问题 布线形成过程应该
包括对布线细节进行正式的设计评估，这些评估
由公司内部尽可能多的相关部门如制造、组装
和测试参加。由受影响代表部门批准的布线方
案可确保设计中已考虑了与生产相关的因素，
互连结构设计是否成功取决于许多互相影响的
因素。从终端产品使用立场来说，应该考虑以
下常见参数对于设计的影响。其它可制造性设
计问题包括：
• 设备环境条件，如环境温度、元器件所产生的
热量、通风、冲击和振动
• 如果是可维护和可修理组件，必须考虑元器
件/电路密度、电路板/敷形涂敷材料的选择和
元器件安装的可达性
• 可能会影响到安装孔大小和位置、连接器位
置、引线伸出限制、元件放置、支架
和其它硬
件放置的安装界面
• 可能会影响元器件放置、布线、连接器触点分
配的测试／故障定位要求
• 工艺余量如蚀刻因素补偿，用于线条宽度、间
距、连接盘制造等的
• 制造限制例如最小蚀刻外形、最小镀层厚度、
印制板形状和尺寸等
• 涂层和标记要求
• 所使用的组装技术，如表面贴装
• 通孔和混合技术
• 印制板性能级别
• 材料选择
• 基于制造设备限制条件的印制板组件可生产性
•弯
曲性要求
• 电气/电子
• 性能要求
• ESD敏感性考量
6.6.1 在制板／拼托板设计 印制板拼联和拼
托板对于测试和组装是一个标准的工艺。在制
板制造需要基准系统，同样在制板中每个单板
或拼托板都需要各自的基准系统。为了减少产
生公差累积，将各单板基准与在制板基准关联
是很重要的。（见图6-31）
大部分 组装厂 都 想 要 用拼托板的形式进行组
装，如图6-31所示。这些拼托板板厂商会在一张
标准在制板上将它们定位，在制板通常为460×
610mm。鼓励设计人员与制造供应商合作以优
化物料流动、拼托板／单板各自的分离方式以
及如何进行测试。
6.6.2 中间制程/最终产品测试附连板 附连板
在业界已使用多年，旨在评估在制产品。这些
测试附连板能代表印制板或组件的特征，它们
被整合到在制板板边为印制板厂商使用或整合
到拼托板板边供组装厂商使用
。大部分PCB制
造商和组装厂都有自己的控制工艺。然而通过
各种物理评估方法测试附连板，对于弄清楚生
产该部件的工艺和方法是否处于满足要求所必
要的受控状态是有价值的。这种理念对于BGA
来说是必要的，因为组装后人们无法看见连接
盘或者焊点。测试附连板或试样应该反映了具
体电路板或在制板的特性。由在制板导出的数
2013年1月 IPC-7095C-C
67