PCB檢驗和測試是指在
PCB生產(chǎn)過程中對質(zhì)量控制、最終產(chǎn)品性能和使用期(壽命)可靠性等的檢驗和測試。通過這些檢驗和測試把不良或有缺陷的PCB產(chǎn)品清除出去,確保PCB產(chǎn)品使用期的可靠性。
一、PCB產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性評價
PCB產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性評價一般采用整機(jī)所使用的PCB或者測試樣板進(jìn)行下列項目檢驗與測試,然后加以評價。
(1)外觀檢查。
采用目視或放大鏡檢查產(chǎn)品(原輔材料與PCB等)表面有無外觀異常,如傷痕、顏色、污染物、殘留物、明顯的開路與短路等的觀察。
隨著高密度化和精細(xì)化發(fā)展,必須采用AOI(自動光學(xué)檢查機(jī))來檢查產(chǎn)品外觀情況,甚至采用掃描電鏡(SEM)來檢查與測量銅箔表面微腐蝕、內(nèi)層表面氧化處理、鉆孔孔壁粗糙度等情況。
(2)顯微剖切斷面檢查。
采用金相顯微鏡觀察鍍通孔或?qū)變?nèi)部和外層圖形等有無異?;虺叽邕M(jìn)行評價,如鉆孔孔壁粗糙度情況,孔壁去鉆污情況、鍍層厚度分布與缺陷情況,層間對位與結(jié)構(gòu)的情況以及各種老化試驗后的情況等等。
(3)尺寸檢查。
采用工具顯微鏡、坐標(biāo)測量儀或各種測量工具等進(jìn)行外形、孔經(jīng)、孔位置、導(dǎo)線寬度與間距、焊盤等的尺寸,位置關(guān)系和板面平整度(翹曲度、變形)的測量與評價。
(4)電氣性能測試。
采用各種電性能測試設(shè)備,用于回路(線路)的“通”、“斷”(或“開”、“短”路)測試、導(dǎo)體電阻(導(dǎo)體/導(dǎo)通孔/內(nèi)層連接)測量、絕緣電阻(回路與回路、層與層之間等)測試、耐電流性(導(dǎo)線、導(dǎo)通孔或鍍通孔)測試和耐電壓性(表面層、層與層之間)的測試。
(5)機(jī)械性能測試。
采用各種試驗裝置和工夾具進(jìn)行銅箔的剝離強(qiáng)度、鍍銅層剝離強(qiáng)度(附著性)、鍍通孔的拉脫強(qiáng)度、延展性、耐折性、耐彎曲性、阻焊劑與標(biāo)記符號的附著性和硬度等的測試。
(6)老化(使用期可靠性)試驗。
采用各種試驗裝置進(jìn)行耐高低溫度循環(huán)性、耐熱沖擊性(氣相/液相,如浮焊試驗)、耐溫濕度循環(huán)性、互連應(yīng)力試驗(IST)等的測試與評價。
(7)其它的試驗。
采用各種試驗裝置進(jìn)行耐燃燒性、耐溶劑性、清潔度、可焊性、焊接耐熱性(回流焊、再流焊等)、耐遷移性等的試驗與評價。
近幾年來,由于電子產(chǎn)品迅速走向信號高速傳輸和數(shù)字化以及多功能化,使基材、PCB產(chǎn)品使用大環(huán)境和安裝技術(shù)等發(fā)生了顯著變化與進(jìn)步和多樣化。因此,測試和評價的條件與方法也必須作相應(yīng)的調(diào)整與變化。如精細(xì)圖形(或精細(xì)線寬/間距)和微小電極(連接盤)的粘接強(qiáng)度與絕緣特性的測試,薄型多層板的特性阻抗控制與測量,耐遷移性試驗、高頻特性(基板的高頻特性或高GHZ帶、銅箔處理層的絕緣電阻等)的試驗與評價、使用無鉛化焊料的耐熱性(粘結(jié)強(qiáng)度)的試驗條件與評價等。
值得注意的還有:由于PCB產(chǎn)品生產(chǎn)周期明顯縮短,因此在進(jìn)行可靠性評價時,縮短試驗和評價時間和降低試驗與評價成本已顯得越來越重要。為此開發(fā)新的試驗方法或加速試驗的方法與評價已成為當(dāng)務(wù)之急。
以上這些試驗與評價的條件與方法將在PCB的生產(chǎn)過程、最終產(chǎn)品和產(chǎn)品老化(使用壽命)的試驗與評價中,選擇相關(guān)的項目進(jìn)行試驗與評價。
二、PCB產(chǎn)品的電氣測試
這里所指的電氣測試是PCB產(chǎn)品中“通”、“斷”或“開”、“短”路的測試,以檢驗PCB產(chǎn)品中的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),是否符合原
PCB設(shè)計要求。由于PCB產(chǎn)品迅速高密度化,針床接觸式的測試已走到了極限,今后必然要走向非觸的測試方法上來。
各類PCB“通”、“斷”測試如下圖所示。
通用針床測試
有夾具測試{
專用針床測試
接觸式測試{ 移動探針(飛針)測試
無夾具測試{
“開”“短”路測試{ 萬能無夾具測試(UFT)
電子束測試
非接觸式測試{離子束測試
光束測試或激光測試
圖1 PCB電測試技術(shù)
2.1、接觸式測試
2.1.1 有夾具的針床測試
(1)通用針床測試。采用網(wǎng)格矩陣針床結(jié)構(gòu)的測試,每個網(wǎng)格節(jié)點設(shè)有鍍金彈簧
針和彈簧針座,彈簧針座的一端呈圓形凹槽以便于測試夾具中的硬針頂入接觸。另一端與開關(guān)電路卡連接。要求針尖與板面測試點的接觸壓力大于259克,方能保證接觸良好。
網(wǎng)格節(jié)點尺寸已由2.54mm走向1.27mm、0.635mm、0.50mm,甚至小到0.30mm,故障率高,已到了極限。
(2)專用針床測試。采用按PCB所需測試點與開關(guān)電路卡連接,從而省去了網(wǎng)格排列的測試針床,但必須制作專用的測試夾具。
同樣地存在著高密度化帶來的測試極限和損傷測試點問題。
2.1.2 無夾具測試
(1)移動探針(飛針)測試。
它通過兩面移動探針(多對)分別測試每個網(wǎng)格的“通”、“斷”情況。由于是“串聯(lián)”形式進(jìn)行測試,比起針床的“并聯(lián)”測試的速度來得慢,但能對高密度PCB板進(jìn)行測試。如BGA和µ-BGA,甚至節(jié)距小到0.30mm也能勝任。但也存在著碰傷測試點問題。
(2)萬能無夾具測試(UFT)。測試頭交錯地以陣列排布,形成雙密度測試基底。如此高密度便能保證PCB無論按任何方向放置在測試平臺上,測試點都能被2個以上測試頭測試到。這種測試頭密度可達(dá)每平方英寸11600個測試頭。目前這種方法沒有得到推廣應(yīng)用。
2.2 非接觸式測試
(1)電子束測試。這是靠采集二次發(fā)射電子來區(qū)別充電與非充電的測試點,從而來判斷“開”、“短”路。其步驟如下:
①對N網(wǎng)絡(luò)中的某一節(jié)點測試盤充電(即N網(wǎng)絡(luò)上有充電到一定的電壓值);
②用電子束探測此網(wǎng)絡(luò)的其它節(jié)點,如果此節(jié)點測試不到二次發(fā)射電子,則此網(wǎng)絡(luò)存在開路;
③同時對N+1網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點進(jìn)行測試,如果測試到二次發(fā)射電子,則表明N+1網(wǎng)絡(luò)與N網(wǎng)絡(luò)形成短路。
(2)離子束測試。
(3)光電測試或激光束測試。
總之,PCB產(chǎn)品質(zhì)量是生產(chǎn)出來的,更確切地說是在生產(chǎn)過程中進(jìn)行質(zhì)量控制而生產(chǎn)出來的。PCB產(chǎn)品是經(jīng)過很多工序過程才生產(chǎn)出來的,所以PCB產(chǎn)品質(zhì)量是各個生產(chǎn)工序生產(chǎn)質(zhì)量綜合的結(jié)果,如最終產(chǎn)品合格率是各個生產(chǎn)工序半成品合格率之積的結(jié)果。也就是說PCB產(chǎn)品質(zhì)量好壞主要是由最差的生產(chǎn)工序、設(shè)備和操作人員等來決定的,這充分說明PCB產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的重要性。
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