11．1．5 PCBDFM分析與優(yōu)化工具CAM350簡(jiǎn)介

今天的PCB設(shè)計(jì)和制造人員始終處于一種強(qiáng)大的壓力之下，他們需要面對(duì)業(yè)界不斷縮短產(chǎn)品推向市場(chǎng)的時(shí)間、品質(zhì)和成本開(kāi)銷(xiāo)的問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員和制造人員之間協(xié)同有效工作的壓力也變得越來(lái)越大！他們要在48h，甚至在24h內(nèi)完成工作已經(jīng)是很平常的事，而另一方面產(chǎn)品的復(fù)雜程度卻在日增加，產(chǎn)品的生命周期也越來(lái)越短。不僅如此，隨著電子設(shè)備的越來(lái)越小、越來(lái)越復(fù)雜，使得致力于電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的每一個(gè)人員都需要解決批量生產(chǎn)的問(wèn)題。如果到了完成制造之后發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)失敗了，則將錯(cuò)過(guò)推向市場(chǎng)的大好時(shí)間。這所有的責(zé)任并不僅僅在于制造加工人員，而是這個(gè)項(xiàng)目的全體人員。

多年的實(shí)踐已經(jīng)證明，PCB的設(shè)計(jì)工程師需要清楚地了解有關(guān)制造加工方面的需求、限制以及在PCB設(shè)計(jì)階段或之后的處理過(guò)程。為了在制造加工階段能夠協(xié)同工作，需要在設(shè)計(jì)和制造之間建立一個(gè)有機(jī)的聯(lián)系機(jī)制。設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該始終保持清醒的頭腦，記住從一開(kāi)始所作的設(shè)計(jì)就應(yīng)該是具有良好的可制造性的，或者說(shuō)是容易制造并能夠取得成功的。

CAM350在PCB設(shè)計(jì)領(lǐng)域是一個(gè)非常有用的分析和優(yōu)化工具，它能滿足PCB設(shè)計(jì)工程師在制造加工方面的各種需求。設(shè)計(jì)工程師能夠建立自己的設(shè)計(jì)，并在任務(wù)完成后提交產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中的下上步工序。如果采用CAM350，PCB設(shè)計(jì)工程師還能夠處理面向制造方面的一些問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行一些簡(jiǎn)單處理。但是對(duì)于PCB的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是已經(jīng)非常有效的了，使設(shè)計(jì)具有良好的“可制造性（Manufacturablity）”。

1．CAM350的功能

（1）可制造性設(shè)計(jì)（Designing For Fabrication）  使用DFF Audit，能夠確保設(shè)計(jì)中不會(huì)含任何制造規(guī)則方面的沖突（Manufacturing Rule Violations）。DFF Audit能執(zhí)行超過(guò)80種裸板的分析檢查，包括制造、絲印、電源和地、信號(hào)層、鉆孔、阻焊等。建立一種全新的具有藝術(shù)特征的Latium結(jié)構(gòu)，而運(yùn)行DFF Audit只需要幾分鐘的時(shí)間，并具有較高的精度。

在提交PCB去加工制造之前，就能夠定位、標(biāo)識(shí)并立刻修改所有的沖突，而不是在PCB制造加工之后。DFF Audit將自動(dòng)地檢查酸角（Acid Traps）、阻焊條（Solder Masks Livers）、銅條（Coppers Livers）、殘缺熱焊盤(pán)（Starved Thermals）、焊錫搭橋（Solder Mask Coverage）等等。它之所以能夠確保阻焊數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，是根據(jù)一定的安全間距確保沒(méi)有潛在的焊錫搭橋條件、解決酸角（Acid Traps）問(wèn)題，避免在任何制造車(chē)間的CAM部門(mén)產(chǎn)生加工瓶頸。

分析的結(jié)果將以圖形化的方式顯示在圖中，很容易觀察。不僅沖突能夠立刻觀察到，并且潛在可能的問(wèn)題也能夠立刻得以修復(fù)，而且直接使用正確的數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)庫(kù)，確保所有內(nèi)容的完整性和一致性。

在設(shè)計(jì)期間進(jìn)行可制造性分析，CAM350能使設(shè)計(jì)工程師能夠始終對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制或更改?，F(xiàn)在的制造加工人員必須先處理設(shè)計(jì)工程師的設(shè)計(jì)文件，才能夠加工出PCB的裸板。當(dāng)制造人員檢測(cè)到有酸角（Acid Traps）存在時(shí)，他們往往簡(jiǎn)單地貼一塊銅片到這個(gè)縫隙中，而其實(shí)，也許只要重新布線，則可以消除產(chǎn)生酸角（Acid Traps）的可能。如果這樣的話，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)并不需要更新，其結(jié)果就是設(shè)計(jì)的完整性得到了保證。如果生新改變了設(shè)計(jì)，則這些新的版本將會(huì)覆蓋原來(lái)有問(wèn)題的板子。這就是說(shuō)，PCB設(shè)計(jì)工程師的設(shè)計(jì)能夠滿足制造人員的需要，設(shè)計(jì)工程師提交給產(chǎn)品制造加工人員的是具有很高品質(zhì)和良好可制造性的設(shè)計(jì)文件。這能夠節(jié)約制造加工的時(shí)間、反復(fù)和經(jīng)費(fèi)開(kāi)銷(xiāo)。

（2）設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（Design Rule Checking）   CAM350還具有檢測(cè)各類(lèi)型空間距離沖突的功能，例如導(dǎo)線到導(dǎo)線、導(dǎo)線到焊盤(pán)、焊盤(pán)到焊盤(pán)的間距及有鉆孔但是沒(méi)有焊盤(pán)、有焊盤(pán)沒(méi)有鉆孔等。另外，DRC還能夠進(jìn)行各種比較，例如鉆孔對(duì)阻焊、阻焊對(duì)焊盤(pán)、鉆孔對(duì)焊盤(pán)檢查中間環(huán)的問(wèn)題等。作為附加的一項(xiàng)功能，還能夠預(yù)先定義多次重復(fù)工作，以檢查不同的層、使用不同的規(guī)則等，然后將他們作為一個(gè)批處理方式進(jìn)行工作。這將避免了需要重復(fù)運(yùn)行DRC，它在中間層或外層上允許有不同的空間間距規(guī)則。

在使用DRC瀏覽查看已經(jīng)標(biāo)識(shí)具有沖突的期間，將出現(xiàn)一個(gè)信息框，為你顯示有關(guān)當(dāng)前查看的沖突的詳細(xì)信息，這將加速查看處理過(guò)程，避免需要使用附加的查詢命令，詳細(xì)的信息就在你的眼前。如果不運(yùn)行DRC，工程師自己應(yīng)該清楚這此空間間距沖突，因?yàn)樗鼈儠?huì)在制造過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題。

（3）數(shù)據(jù)輸入和輸出  CAM350是一個(gè)靈活的、開(kāi)放的系統(tǒng)，它提供了范圍廣泛的輸入和輸出能力，包括ODB++、Gerber、Direct CAM、IPCD-356和許多其他的格式。CAM350還具有輸入高級(jí)CAD數(shù)據(jù)格式的選項(xiàng)，包括Power PCB和Board Station等。通過(guò)使用這些具有智能化的數(shù)據(jù)格式，CAM350能夠擴(kuò)展它支持的內(nèi)部孔徑（Aperture）形狀的數(shù)量。

2．CAM350分析和優(yōu)化的工具

（1）Direct CAD技術(shù)  CAM350接口界面具有智能的CAD數(shù)據(jù)庫(kù)，即Direct CAD。通過(guò)使用這個(gè)功能，能夠提供制造工具真實(shí)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，這樣，制造人員就能夠采用這種級(jí)別的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行工作，而設(shè)計(jì)工程師也將會(huì)從這種精確的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換之間得到好處。

CAM350的Direct CAD技術(shù)讀取或?qū)懭氲氖侵悄芑腃AD數(shù)據(jù)，它自動(dòng)動(dòng)捕獲設(shè)計(jì)的各種屬性，收集各種制造數(shù)據(jù)，所以，不需要再面對(duì)那些不十分清晰的Gerber文件。設(shè)計(jì)人員便能更少地繪制數(shù)據(jù)，得到一個(gè)好的網(wǎng)表，需要解決更少制造工具的問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員的智能將全部用于制造以及制造加工的全過(guò)程。

（2）反向工程（Reverse Engineering）  如果現(xiàn)在有一些以前留下來(lái)的Gerber格式數(shù)據(jù)，或者是以其他CAD格式保留的數(shù)據(jù)，CAM350能夠讓設(shè)計(jì)人員進(jìn)行“反向工程（Reverse Engineering）”。這個(gè)功能將允許設(shè)計(jì)人員將這些老的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)保存為當(dāng)前正在工作的格式數(shù)據(jù)中。只需要簡(jiǎn)單的幾步，CAM350就能夠?qū)⑦@些文件進(jìn)行反向工程轉(zhuǎn)換到所選擇的CAD系統(tǒng)中。

（3）繪圖到光柵的多邊形轉(zhuǎn)換（Draw-to-Raster Polygon Conversion）  繪圖到光柵的多邊形轉(zhuǎn)換對(duì)于優(yōu)化數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)是非常重要的部分，繪圖到光柵（Draw-to-Raster）轉(zhuǎn)換能夠減小數(shù)據(jù)的大小尺寸，通過(guò)轉(zhuǎn)換大量的“矢量（Vector）”填充的灌銅到數(shù)據(jù)更小的“光柵（Raster）”文件。這些光柵文件則能夠被光繪機(jī)計(jì)算處理，從而避免了需要保存許多類(lèi)似“外框（Outline）”這樣的數(shù)據(jù)在Gerber數(shù)據(jù)中?，F(xiàn)在建立在高級(jí)的Latium結(jié)構(gòu)中，這個(gè)處理時(shí)間也被大大的減少。

（4）復(fù)合到層（Composite-to-Layer）  復(fù)合到層將可以使得多層正片（Positive）或負(fù)片（Negative）數(shù)據(jù)合并到單一的正片（Positive）層上。這一新的功能能夠保持導(dǎo)線和焊盤(pán)，僅僅轉(zhuǎn)換正片數(shù)據(jù)，結(jié)合負(fù)片為一個(gè)過(guò)邊形，使這一層能夠被編輯和工作處理。

（5）自動(dòng)化（Automation）和腳本（Scripting）  CAM350建立了一種“批處理（Batch Mode）”的操作方式。批處理的操作過(guò)程允許設(shè)計(jì)人員增加產(chǎn)量、連續(xù)性和準(zhǔn)確性，從銷(xiāo)售分析到PCB數(shù)據(jù)都使用工具分析。

采用批處理（Batch Mode）的操作方式，提供了一種Process Agents。這些腳本被設(shè)計(jì)用于自動(dòng)處理一些特別的任務(wù)，Agents就是用戶可以定制、設(shè)置并保存，以便在任務(wù)時(shí)候?qū)τ谌魏卧O(shè)計(jì)重復(fù)進(jìn)行操作。至今CAM350并沒(méi)有提供完全，只提供了一些，能夠建立設(shè)計(jì)人員自己客戶化定制的進(jìn)程代理（Process Agents），它能夠使用各種各樣的語(yǔ)言編程工具。CAM350提供兩種，即Quore  Agents和MRC Agents。

Quore  Agents是建立了掃描整個(gè)設(shè)計(jì)、搜尋對(duì)于報(bào)價(jià)過(guò)程所需要的關(guān)鍵的信息：最小導(dǎo)線寬度、使用的最小焊盤(pán)尺寸、鉆孔的數(shù)量、SMD焊盤(pán)的數(shù)量以及其他各種信息。一旦這些信息被收集后，會(huì)生成一個(gè)報(bào)告，設(shè)計(jì)人員便可以在這個(gè)報(bào)告的幫助下獲得所做設(shè)計(jì)的報(bào)價(jià)。

MRC Agents是建立在CAM350的DFF Audit功能基礎(chǔ)上進(jìn)行工作的，它給設(shè)計(jì)人員同樣的分析能力類(lèi)型，是CAM工作者對(duì)設(shè)計(jì)人員的PCB按數(shù)據(jù)進(jìn)行加工制造時(shí)的工具。MRC Agents允許設(shè)計(jì)人員可選擇任何80種DFF Audit檢查的任意組合，將它們作為一個(gè)組，保存在一個(gè)“參數(shù)文件（Parameter File）”中，然后可以在任何時(shí)候?qū)τ谌魏稳蝿?wù)運(yùn)行它。另一個(gè)有益之處就是它具有良好的一致性、準(zhǔn)確性和連貫性。

11．2 PCB的可測(cè)試性

11．2．1 PCB的可測(cè)試性概述

可測(cè)試性的概念誕生于航空電子領(lǐng)域。較早時(shí)期的航空電子通常采用以分析輸入輸出端口為主的黑箱方式進(jìn)行測(cè)試，這種測(cè)試方式和思想在當(dāng)時(shí)各種設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的情況下能夠滿足需要。但是，隨著當(dāng)今電子設(shè)備日益體積小型化、功能多樣化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，產(chǎn)品的可靠性和可維修性標(biāo)準(zhǔn)僅以黑箱的方法越來(lái)越難以滿足。因此，測(cè)試工程師必須以更積極的方式介入到測(cè)試過(guò)程來(lái)迎接這項(xiàng)挑戰(zhàn)。他們不僅要承擔(dān)傳統(tǒng)測(cè)試中激勵(lì)生成者和響應(yīng)分析者的角色，還要成為整個(gè)測(cè)試過(guò)程的主導(dǎo)者和設(shè)計(jì)者，通過(guò)改善被測(cè)設(shè)備的初始設(shè)計(jì)來(lái)方便其最終產(chǎn)品測(cè)試，即提高測(cè)試設(shè)備的可測(cè)試性。這種可測(cè)試性的思想最早于1976年由一位美國(guó)人提出來(lái)后，美國(guó)國(guó)防部又相繼頌布了一系列與可測(cè)試性相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。其中，在《電子系統(tǒng)及設(shè)備的可測(cè)試性大綱》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中明確地將可測(cè)試性作為和與可靠性及維修性等同的設(shè)計(jì)要求，并規(guī)定了可測(cè)試性分析、設(shè)計(jì)及驗(yàn)證的要求及實(shí)施方法。該標(biāo)準(zhǔn)的頒布標(biāo)志著可測(cè)試性成為了一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科?？蓽y(cè)試性概念誕生后，相繼應(yīng)用于電子產(chǎn)品診斷電路設(shè)計(jì)等各個(gè)領(lǐng)域，不僅對(duì)產(chǎn)品的可維修性設(shè)計(jì)產(chǎn)生了重大的影響，而且影響到了系統(tǒng)的整體效能和全壽命周期成本費(fèi)用。因此，現(xiàn)代電子設(shè)備的設(shè)計(jì)都要包括可測(cè)試性設(shè)計(jì)。

1．可測(cè)試性的內(nèi)涵

在可測(cè)試性大綱中，可測(cè)試性被定義為產(chǎn)品能及時(shí)準(zhǔn)確地確定其狀態(tài)（可工作、不可工作或者性能下降），隔離其內(nèi)部故障的設(shè)計(jì)特性。通俗地講，可測(cè)試性就是指測(cè)試工程師可以用盡可能簡(jiǎn)單地方法來(lái)檢測(cè)某個(gè)部件是否正常工作的特性。簡(jiǎn)單地講就是，檢測(cè)是否符合技術(shù)規(guī)范的方法能簡(jiǎn)單化到何種程度；編制測(cè)試程序能快到何種程度；發(fā)現(xiàn)故障能全面化到何種程度；接入測(cè)試點(diǎn)的方法又能簡(jiǎn)單化到何種程度。要深入地理解可測(cè)試性的內(nèi)涵，需要從如下3個(gè)方面來(lái)理解：

（1）       可測(cè)試性描述了測(cè)試信息獲取的難易程度  可測(cè)試性包括兩方面的具體含義：可控性和可觀測(cè)性?？煽匦允侵府a(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)要便于控制的特性，可觀測(cè)性是指產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)便于觀測(cè)的特性。實(shí)際上，可控性和可觀測(cè)性所描述的就是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試時(shí)信息獲取的難易程度的。越容易獲取到測(cè)試信息，它具有越好的可控性和可測(cè)試性。上面所提到的黑箱功能測(cè)試方法的根本缺陷就在于它難以獲取有效的表征被測(cè)試對(duì)象內(nèi)部狀態(tài)的測(cè)試信息。

（2）       可測(cè)試性是產(chǎn)品本身的一種設(shè)計(jì)特性  產(chǎn)品的可測(cè)試性并不是由可測(cè)試性設(shè)計(jì)所賦予的，而是產(chǎn)品一旦設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出來(lái)，它本身就具有了一定的可測(cè)試性?？蓽y(cè)試性可以通過(guò)可控性、可觀測(cè)性等指標(biāo)來(lái)度量。要改善產(chǎn)品的可測(cè)試性指標(biāo)，就必須在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行良好的可測(cè)試性設(shè)計(jì)。

（3）       可測(cè)試性技術(shù)的最終目標(biāo)是要提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，降低其全壽命周期費(fèi)用  降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，是工業(yè)界永恒的主題。目前，單純合格與不合格的傳統(tǒng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)已轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合性能指標(biāo)、可靠性及可用性指標(biāo)要求的“完整質(zhì)量”，同時(shí)傳統(tǒng)的僅考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本的產(chǎn)品成本也由“全壽命周期成本”的概念所取代。全壽命周期成本包括產(chǎn)品整個(gè)生命周期中從概念形成到報(bào)廢處理全過(guò)程的費(fèi)用?？蓽y(cè)試性技術(shù)的應(yīng)用可以極大地提高產(chǎn)品的“完整質(zhì)量”，降低產(chǎn)品的“全壽命周期成本”。一方面，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，可以對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)原型進(jìn)行虛擬測(cè)試，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案，排除可能的設(shè)計(jì)缺陷；在生產(chǎn)階段，可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面的測(cè)試，排除產(chǎn)品的潛在故障，從而降低使用過(guò)程中的故障率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。另一方面，可測(cè)試性技術(shù)可以縮短新產(chǎn)品的研制、試驗(yàn)和評(píng)價(jià)的周期，降低產(chǎn)品的研制費(fèi)用，不僅如此，還可以提高產(chǎn)品的可用性、可維護(hù)性等指標(biāo)，減少用于這些方面的費(fèi)用，從而降低了產(chǎn)品的全壽命周期費(fèi)用。

2．產(chǎn)品可測(cè)試性設(shè)計(jì)的必要性

過(guò)去，若某一產(chǎn)品在上一測(cè)試點(diǎn)不能測(cè)試，那么這個(gè)問(wèn)題就被簡(jiǎn)單地推移到下一個(gè)測(cè)試點(diǎn)上去。如果產(chǎn)品缺陷在生產(chǎn)測(cè)試中不能發(fā)現(xiàn)，則此缺陷的識(shí)別與診斷也會(huì)簡(jiǎn)單地被推移到功能和系統(tǒng)測(cè)試中去。相反地，今天人們?cè)噲D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(fù)雜，某些制造缺陷在功能測(cè)試中可能根本檢查不出來(lái)。例如某些要預(yù)先裝軟件或編程的元件，就存在這樣的問(wèn)題。這些元件的編程必須在研制開(kāi)發(fā)階段就計(jì)劃好，而測(cè)試系統(tǒng)也必須掌握這種編程。測(cè)試友好的電路設(shè)計(jì)有一定的成本；然而測(cè)試?yán)щy的電路成本更高。測(cè)試本身是有成本的，測(cè)試成本隨著測(cè)試級(jí)數(shù)的增加而加大。從在線測(cè)試到功能測(cè)試以及系統(tǒng)測(cè)試，測(cè)試費(fèi)用越來(lái)越大。如果跳過(guò)其中一項(xiàng)測(cè)試，所耗費(fèi)用甚至?xí)蟆Ｒ话愕囊?guī)則是每增加一級(jí)測(cè)試，費(fèi)用的增加系數(shù)的10倍。通過(guò)測(cè)試友好的電路設(shè)計(jì)，可以及早發(fā)現(xiàn)故障，從而使測(cè)試友好的電路設(shè)計(jì)的成本迅速地得到補(bǔ)償。

3．PCB的可測(cè)試性設(shè)計(jì)

對(duì)于PCB而言，隨著現(xiàn)代電子產(chǎn)品的復(fù)雜化程度不斷提高，并且繼續(xù)向著集成度不斷提高、體積小型化的方向發(fā)展，PCB設(shè)計(jì)中所選用的元器件和布線技術(shù)也在不斷向前發(fā)展，因此，在設(shè)計(jì)的同時(shí)就必須考慮如何確保PCB設(shè)計(jì)的正確性，這包括如何對(duì)PCB進(jìn)行檢測(cè)、如何診斷出錯(cuò)誤。這些就是PCB可測(cè)試性設(shè)計(jì)所要做的工作。

以提高產(chǎn)品可測(cè)試性為目的的設(shè)計(jì)稱為可測(cè)試性的設(shè)計(jì)（Design For Testability，DFT）。PCB的可測(cè)試性設(shè)計(jì)指的是在PCB設(shè)計(jì)前就應(yīng)考慮測(cè)試點(diǎn)的安置，以使測(cè)試人員能夠用盡可能簡(jiǎn)單的方法來(lái)檢測(cè)元件的工作狀態(tài)。良好的PCB可測(cè)試性設(shè)計(jì)需要考慮機(jī)械和電氣方面的設(shè)計(jì)規(guī)程，因此需要付出一定的代價(jià)。但這對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)工藝流程來(lái)說(shuō)，卻具有很多好處，是PCB能否成功生產(chǎn)的重要前提。不僅如此，通過(guò)遵守一定規(guī)程的PCB可測(cè)試性的設(shè)計(jì)DET，還可以大大減少PCB的測(cè)試準(zhǔn)備和實(shí)施成本。這些規(guī)程已經(jīng)經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)展，目前正隨著PCB的生產(chǎn)工藝的進(jìn)展和元器件 的發(fā)展而不斷發(fā)展。

通常，電路板測(cè)試點(diǎn)的設(shè)定至關(guān)重要，因?yàn)槿绻a(chǎn)品缺陷在生產(chǎn)測(cè)試階段不能被發(fā)現(xiàn)，則此缺陷通過(guò)功能和系統(tǒng)的測(cè)試來(lái)發(fā)掘，而這樣會(huì)造成測(cè)試成本高很多，因此研制出的PCB的缺陷應(yīng)可能早地被發(fā)現(xiàn)，因此，在電路原理設(shè)計(jì)的同時(shí)必須進(jìn)行良好的可測(cè)試性設(shè)計(jì)。

目前，隨著電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸越來(lái)越小，PCB的設(shè)計(jì)出現(xiàn)了兩個(gè)特別引人注目的問(wèn)題：一是可接觸的電路節(jié)點(diǎn)越來(lái)越少；二是在線測(cè)試（In-Circuit-Test）這些方法的應(yīng)用受到限制。為了解決這些問(wèn)題，可以在電路布局上采取相應(yīng)的措施，采用新的測(cè)試方法和采用創(chuàng)新型適配器解決方案。第2個(gè)問(wèn)題的解決還涉及到使原來(lái)作為獨(dú)立工序使用的測(cè)試系統(tǒng)承擔(dān)附加任務(wù)，這些任務(wù)包括通過(guò)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)器組件進(jìn)行編程或者實(shí)行集成化的元器件自測(cè)試（Built-in Self Test，內(nèi)建的自測(cè)試）。將這些步驟轉(zhuǎn)移到測(cè)試系統(tǒng)中去，總地來(lái)看，還是創(chuàng)造了更多的附加價(jià)值。為了順利地實(shí)施這些措施，在產(chǎn)品研究開(kāi)發(fā)階段，就必須有相應(yīng)的考慮。

4、PCB可測(cè)試性的條件

影響PCB可測(cè)試性的因素很多，其中最主要的是取決于電氣方面的基本規(guī)則與機(jī)械方面的基本規(guī)則。

（1）PCB可測(cè)試性的因素很多，電氣前提條件對(duì)于良好的可測(cè)試性和機(jī)械接觸條件一樣重要，兩者缺一不可。一個(gè)門(mén)電路不能進(jìn)行測(cè)試，原因可能是無(wú)法通過(guò)測(cè)試點(diǎn)接觸到啟動(dòng)輸入端，也可能是啟動(dòng)輸入端處在封裝殼內(nèi)，外部無(wú)法接觸，在原則上這兩情況同樣都是不好的，都使測(cè)試無(wú)法進(jìn)行。在設(shè)計(jì)電路時(shí)應(yīng)該注意，凡是要用在線測(cè)試法檢測(cè)的元件，都應(yīng)該具備某種機(jī)理，使各個(gè)元件能夠在電氣上絕緣起來(lái)。這種機(jī)理可以借助于禁止輸入端來(lái)；實(shí)現(xiàn)，它可以將元件的輸出端控制在靜態(tài)的高阻抗?fàn)顟B(tài)。

雖然幾乎所有的測(cè)試系統(tǒng)都能夠以逆驅(qū)動(dòng)（Backdriving）方式將某一節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)帶到任意狀態(tài)，但是所涉及的節(jié)點(diǎn)最好還是要備有禁止輸入端，首先將些節(jié)點(diǎn)帶到高阻抗?fàn)顟B(tài)，然后再“平緩地”加上相應(yīng)的電平。

同樣，節(jié)拍發(fā)生器總是通過(guò)啟動(dòng)引線、門(mén)電路或插接電橋從振蕩器后面直接斷開(kāi)。啟動(dòng)輸入端決不可直接與電路相連，而是通過(guò)100Ω的電阻與電路連接。每個(gè)元件應(yīng)有自己的啟動(dòng)、復(fù)位或控制引線腳。必須避免許多零件的啟動(dòng)輸入端共用一個(gè)電阻與電路相連。這條規(guī)則對(duì)于ASIC元件也適用，這些元件也應(yīng)有一個(gè)線線腳，通過(guò)它可將輸出端帶到高阻抗?fàn)顟B(tài)。如果元件在接通工作電壓時(shí)可實(shí)行復(fù)位，這對(duì)于由測(cè)試器來(lái)引發(fā)復(fù)位也是非常有幫助的。在這種情況下，元件在測(cè)試前就可以簡(jiǎn)單地置于規(guī)定的狀態(tài)。

不用的元件引線腳同樣也應(yīng)該是可接觸的，因?yàn)樵谶@些地方未發(fā)現(xiàn)的短路也可能造成元件故障。此外，不用的門(mén)電路往往在以后會(huì)被利用于設(shè)計(jì)改進(jìn)，它們可能會(huì)改接到電路中來(lái)。所以同樣重要的是，它們從一開(kāi)始就應(yīng)經(jīng)過(guò)測(cè)試，以保證其部件可靠。

（2）PCB可測(cè)試性的機(jī)械條件  如果不考慮機(jī)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(cè)試性的電路，也可能難以測(cè)試。許多因素會(huì)限制電氣的可測(cè)試性。如果測(cè)試點(diǎn)不夠或太小，探針床適配器就難以接觸到電路的每個(gè)節(jié)點(diǎn)。如果測(cè)試點(diǎn)位置誤差和尺寸誤差太大，這時(shí)將會(huì)產(chǎn)生測(cè)試重復(fù)性不好的問(wèn)題。

為保證PCB的可測(cè)試性，其測(cè)試點(diǎn)要滿足兩個(gè)條件：測(cè)試探針要與測(cè)試點(diǎn)能夠可靠接觸；不會(huì)引起電路的異常。在使用探針床配器時(shí)，為改進(jìn)PCB的可測(cè)試性一般要求如下：

對(duì)于定位孔：

1）呈對(duì)角線配置；

2）定位精度為±0.05mm（±2mil）；

3）直徑精度為±0.076mm（+3 / -0mil）；

4）相對(duì)于測(cè)試點(diǎn)的定位精度為±0.05mm（±2mil）；

5）離開(kāi)元件邊緣距離至少為3mm；

6）不可穿通接觸。

對(duì)于測(cè)試點(diǎn)：

1）盡可能為正方形，并均勻地布在插件板的背面上；

2）測(cè)試點(diǎn)直徑至少為0.88mm（35mil）；

3）測(cè)試點(diǎn)大小精度為±0.076mm（±3mil）；

4）測(cè)試點(diǎn)間隔盡可能為2.5mm，間隔精度為±0.076mm（±3mil）；

5）鍍錫，最好是鍍金，端面可直接焊接以盡可能地保證良好的電接觸；

6）距離元件邊緣至少為3mm；

7）每個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)至少有一個(gè)測(cè)試點(diǎn)（100%通道）；

8）備用或不用的門(mén)電路都有測(cè)試點(diǎn)；

9）供電電源的對(duì)外測(cè)試點(diǎn)分布在不同位置。

對(duì)于元件標(biāo)識(shí)：

1）標(biāo)識(shí)文字同一方向；

2）型號(hào)、版本、系列號(hào)及條形碼標(biāo)識(shí)要明確；

3）元件名稱要清晰易見(jiàn)，且盡可能直接標(biāo)在元件近旁。

11．2．2 PCB的測(cè)試策略

隨著自動(dòng)測(cè)試設(shè)備成為電子裝配過(guò)程整體的一部分，可測(cè)試性的設(shè)計(jì)（DFT）必須不僅僅包括傳統(tǒng)的硬件使用問(wèn)題，而且應(yīng)包括測(cè)試設(shè)備診斷能力的知識(shí)。PCB的可測(cè)試性設(shè)計(jì)是一個(gè)協(xié)同設(shè)計(jì)的過(guò)程，涉及多個(gè)方面。PCB的可測(cè)試性設(shè)計(jì)的效果主要體現(xiàn)在能否達(dá)到最少的返工、最高的一次合格通過(guò)率及最低的測(cè)試成本等方面。往往在進(jìn)行PCB的可測(cè)試性設(shè)計(jì)之前，首先要確定其PCB的測(cè)試策略。

1．影響PCB測(cè)試策略的參數(shù)

在制定測(cè)試策略之前，設(shè)計(jì)者首先必須對(duì)影響PCB測(cè)試策略的參數(shù)理解透徹。而影響PCB測(cè)試策略的主要參數(shù)包括：

（1）測(cè)試點(diǎn)的可訪問(wèn)性  對(duì)于PCB的可測(cè)試性，首要的是其上測(cè)試點(diǎn)的可訪問(wèn)性，其目標(biāo)是在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)PCB時(shí)的完全訪問(wèn)和大的測(cè)試焊盤(pán)。然而遺憾的是，大多數(shù)的設(shè)計(jì)工程師并沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)到測(cè)試點(diǎn)的可訪問(wèn)性在PCB上的重要性。

（2）測(cè)試焊盤(pán)的尺寸  當(dāng)PCB的設(shè)計(jì)更小時(shí)，主要要解決的是測(cè)試焊盤(pán)的“額外的”占板空間問(wèn)題。當(dāng)由于不能使用在線測(cè)試儀（In-Circuit Tester，ICT）的簡(jiǎn)單診斷，產(chǎn)品必須由設(shè)計(jì)工程師來(lái)調(diào)試的時(shí)候，情況就會(huì)是另一回事。如果不能提供完全訪問(wèn)，測(cè)試選擇是非常有限的。

（3）功能  在高速設(shè)計(jì)中損失的性能影響PCB的部分，但卻可以逐步縮小PCB在可測(cè)試性上的影響。

（4）板的尺寸和節(jié)點(diǎn)數(shù)  當(dāng)物理板的尺寸在任何現(xiàn)有的設(shè)備上都不能測(cè)試的時(shí)候，必須加額外的測(cè)試設(shè)備才能解決，且測(cè)試成本也會(huì)上升。由于每臺(tái)測(cè)試設(shè)備都只珍有有限的測(cè)試針腳，因此，在進(jìn)行PCB的設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮PCB上的測(cè)試節(jié)點(diǎn)數(shù)，選用合適的測(cè)試方案以使測(cè)試的節(jié)點(diǎn)數(shù)不超過(guò)測(cè)試設(shè)備所具有的測(cè)試針腳數(shù)。這只能通過(guò)對(duì)使用的測(cè)試方法、現(xiàn)有測(cè)試設(shè)備與能力和對(duì)制造環(huán)境的故障頻譜的深入了解做得到。

（5）DFT規(guī)則的使用、遵守或理解  通常DFT規(guī)則由理解制造環(huán)境、過(guò)程與功能測(cè)試要求和元件技術(shù)的一個(gè)工程師或工程師小組強(qiáng)制執(zhí)行。在實(shí)際環(huán)境中，過(guò)程是漫長(zhǎng)的，要求設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）與測(cè)試之間的相互溝通。這個(gè)乏味的重復(fù)性工作容易產(chǎn)生人為錯(cuò)誤，經(jīng)常由于到達(dá)市場(chǎng)的時(shí)間壓力而匆匆而過(guò)?，F(xiàn)在工業(yè)上已經(jīng)有開(kāi)始使用自動(dòng)“可生產(chǎn)性分析儀”，利用DFT規(guī)則來(lái)評(píng)估CAD文件。當(dāng)合約制造商（Contract Manufacturer，CM）使用時(shí)，可分類(lèi)出多套規(guī)則，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是規(guī)則的連續(xù)性和產(chǎn)品評(píng)估的無(wú)差錯(cuò)性。

2．PCB的測(cè)試方法

隨著原始設(shè)備生產(chǎn)商（OEM）轉(zhuǎn)向依靠合約制造商（CM）的越來(lái)越多，使用的設(shè)備也隨廠與廠之間的不同而迥異。不清楚地理解制造商工藝，就不可能采用最合適的測(cè)試方案。因此，執(zhí)行DFT規(guī)則的DFT小組必須清楚現(xiàn)有的測(cè)試策略。目前的測(cè)試方法主要有：

（1）手工視覺(jué)測(cè)試  手工視覺(jué)測(cè)試是通過(guò)人的視覺(jué)與比較來(lái)確認(rèn)PCB上的元件貼裝，這種技術(shù)是使用最為廣泛的在線測(cè)試方法之一。但是隨著產(chǎn)量的增加和電路板及元件的縮小，這個(gè)方法越來(lái)越不適用了。低的預(yù)先成本和沒(méi)有測(cè)試夾具是它的主要優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，很高的長(zhǎng)期成本、不連續(xù)的缺陷發(fā)覺(jué)、數(shù)據(jù)收集困難、無(wú)電氣測(cè)試和視覺(jué)上的局限也是這種方法的主要缺點(diǎn)。

（2）自動(dòng)光學(xué)檢查（Automated Optical Inspection，AOI）  這種測(cè)試方法也稱為自動(dòng)視覺(jué)測(cè)試，通常在回流前后使用，是較新的確認(rèn)制造缺陷的方法，對(duì)元器件的極性、元器件是否存在的檢查效果比較好。它是一種非電氣的、無(wú)夾具的在線技術(shù)。其主要優(yōu)點(diǎn)是易于跟隨診斷、程序容易開(kāi)發(fā)和無(wú)夾具；主要缺點(diǎn)是對(duì)短路識(shí)別較差，且不是電氣測(cè)試。

（3）功能測(cè)試（Functional Test） 功能測(cè)試是最早的自動(dòng)測(cè)試原理，它是特定PCB或特定單元的基本測(cè)試方法，可用各種測(cè)試設(shè)備來(lái)完成。功能測(cè)試主要有最終產(chǎn)品測(cè)試（Final Product Test）和最新實(shí)體模型（Hot Mock-up）兩種。

最終產(chǎn)品測(cè)試是最常見(jiàn)的功能測(cè)試方法。它只對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，如果沒(méi)有自動(dòng)測(cè)試所提供的軟件或硬件的保護(hù)的話，有可能會(huì)損壞到被測(cè)試對(duì)象。它的主要優(yōu)點(diǎn)是初始成本低，有一次裝配和產(chǎn)品與品質(zhì)的保障。其主要缺點(diǎn)包括診斷分辨低、速度較慢、長(zhǎng)期成本高、有可能因PCB的短路引起板或機(jī)器的損壞以及無(wú)參數(shù)測(cè)試能力等。

最新實(shí)體模型通常放在不同的裝配階段測(cè)試，而不只是對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試。在診斷能力上，它好過(guò)最終產(chǎn)品測(cè)試，但必須建立專門(mén)測(cè)試單元，因而成本較高。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是初始成本低；缺點(diǎn)是空間使用效率低，維護(hù)測(cè)試設(shè)備的成本高，有可能因測(cè)試短路而損壞UUT，無(wú)參數(shù)測(cè)試能力。

（4）飛針測(cè)試機(jī)（Flying-Probe Tester）  飛針測(cè)試機(jī)也稱為探針測(cè)試機(jī)，也是一種常用的測(cè)試方法。由于在機(jī)械精度、速度和可靠性方面的進(jìn)步，它在過(guò)去幾年中已經(jīng)受到了普遍歡迎。此外，現(xiàn)在對(duì)于原型（Prototype）制造、低產(chǎn)量制造所需要的具有快速轉(zhuǎn)換、無(wú)夾具能力的測(cè)試系統(tǒng)的要求，使得飛針測(cè)試成為最佳選擇。飛針測(cè)試機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是，它是最快速的到達(dá)市場(chǎng)時(shí)間（Time To Market）的工具，自動(dòng)生成測(cè)試，無(wú)夾具成本，良好的診斷和易于編程。

（5）制造缺陷分析儀（Manufacturing Defect Analyzer，MDA）  MDA是一種用于高產(chǎn)量/低混合環(huán)境中只診斷制造缺陷的好工具。這種測(cè)試方法的主要優(yōu)點(diǎn)是前期成本較低，高輸出，容易跟隨診斷和快速完全的短路以及開(kāi)路測(cè)試等；主要缺點(diǎn)是不能進(jìn)行功能測(cè)試，通常沒(méi)有測(cè)試覆蓋指示，必須使用夾具，測(cè)試成本高等。

除了以上介紹測(cè)試方法外，還有測(cè)試自動(dòng)X光學(xué)檢查法、ICT等測(cè)試方法，這些方法也都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。

各種測(cè)試方法的比較總結(jié)如表6-1所示。

表6-1 各種測(cè)試方法的比較

測(cè)試設(shè)備	要求板的可訪問(wèn)性	夾具	程序成本	夾具成本	維護(hù)成本	輸出能力
手工視覺(jué)	視線	無(wú)	低	無(wú)	低	低
自動(dòng)光學(xué)檢查（AOI）	無(wú)	無(wú)	低	無(wú)	低	中
最終產(chǎn)品測(cè)試	只有產(chǎn)品使用	無(wú)	低	無(wú)	低	低
實(shí)體模型	只有產(chǎn)品使用	無(wú)	低/中	中	中/高	低
飛針測(cè)試機(jī)	全部	無(wú)	中	無(wú)	中	低
制造缺陷分析儀（MDA）	全部	針床	低	高	中	高
自動(dòng)X光學(xué)檢查	無(wú)	無(wú)	高	無(wú)	高	低
ICT	全部	針床	中	高	中	高

注：1、需要用于100%測(cè)試覆蓋。

    2、需要用于100%測(cè)試覆蓋，除非使用在機(jī)硬件。

 

3．PCB的測(cè)試方法與缺陷覆蓋

不同的測(cè)試方法有著不同的缺陷覆蓋范圍，因此在制定測(cè)試策略之前要理解現(xiàn)有的各種測(cè)試方法的缺陷覆蓋范圍，對(duì)各種測(cè)試儀器設(shè)備的性能特點(diǎn)時(shí)行詳細(xì)的了解，只有這樣才能制定出最適合的測(cè)試策略。