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PCB測試技術要滿足工程項目需求

測試技術要滿足工程項目需求
By 張興隆
封裝效應
工程師的需求
電腦用於測試
傳統匯流排的駐留
IC驗証
通訊測試
 
1999年測試產業已達到各種技術性能要求。明年可望滿足工程師的更高要求,同時為用戶提供更好的測試解決方案。
 
亞洲金融風暴造成了電子設計和製造行業的極大變化。許多公司不得不重新調整其在亞洲的戰略策略,尤其在產品和市場方面。
 
對批量生產和提高產能的重視使得測試也開始變得引人注目。許多測試公司,如Teradyne,正在大力嘗試生產測試一體化的解決方案。這種一體化方案主要藉由共享測試和生產數據來實現,從而可進行實時糾錯。
 
現在大多數公司都提倡一種“完全”測試解決方案,以適應各種各樣的應用。Hewlett-Packard的子公司Agilent Technologies所提出的策略綜合了自動x光檢測(AXI)和在線測試(ICT)以及功能測試的“簡化”形式。這與Teradyne建議的方案很相似。
 
正如八十年代IC的發展迫使工程師們將測試方法改為在線測試(ICT)一樣,新世紀也需要更新的測試方法。ICT將被逐步淘汰,讓位於新的測試裝置。據Genrad預測,近十年中將出現一種全新的、功能超強的測試器。
 
新型測試裝置將具備如下性能:自動固定介面設計、可重構的測試硬體、測試工具即插即用、可與工廠控制系統進行通訊。
 
在ICT逐步讓位於增強功能的測試手段過程中,其它一些缺陷檢測手段,如自動光檢測(AOL)、懸浮探測器和AXI將填補這段過渡空白,並且結合有過程監控功能。
但是,在速度上功能測試無法同ICT競爭。半導體工業協會的技術路標預示著測試會向器件設計轉移。隨著電路複雜性的不斷增加,矽將被用於板上和系統上的內建自測試(BIST)。不過,過程檢測技術將繼續補充BIST、“自診斷”、“自修復”。
 
封裝效應
 
據預測,到2012年器件封裝的引腳數將高達2,690。要實現這個目標,行業需處理几個要素,最基本的要素是尺寸。目前可做到高引腳數的方法包括PGA、 QFP、 BGA和近期的微球柵陣列(mBGA)。製造商已經藉由升級現有機器,將這些封裝技術大量綜合於SMT裝配和測試過程中。
 
然而這種升級並不能延長ICT的存在時間,因為新的封裝形式將達到每平方厘米有几百只引腳。這種引腳密度可能使得測試探針難於插入,也無法增加專用測試墊。雖然還有几年才會採用新封裝,但現在就需調整測試方法,以滿足消費者對產品價格和品質的期望。
 
在BIST和自修復技術成為主流以前,由於傳統的後期測試方法效率較低,所以必須考慮如何提高產品品質並降低測試成本。新的方法可能與測試相結合或把測試錯誤覆蓋分散到裝配線上。
 
分散測試覆蓋尤其適用於每一生產階段的早期檢測及糾錯,這就是Genrad時常提到的過程控制。不過,如果需要插入附加的測試過程,便應重新檢查測試方法以降低成本。
 
工程師的需求
 
雖然在亞洲,測試技術趨勢還未顯著改變,但對測試的要求已經增強。例如,台灣的工程師正不斷尋找混合信號測試的解決方案。而在台灣逐步提升其在射頻/無線領域的設計時,這種需求將不斷增強。
 
去年7~9月間,Keithley Instruments進行一項調查,以統計使用中以及所需求的產品和技術。在793位接受調查的工程師和科學家中,31%需要快於每秒1,000次讀數的速度,大約18%要求高於18位(5 1/2數位)的解析度。
電腦用於測試
 
“在早期基於電腦的儀器系統中,使用者藉由GPIB將各個獨立的儀器連接在一起,”National Instruments 公司總裁兼CEO James Truchard博士說,“這樣每個儀器可被同樣地編程。但是現在的個人電腦可構建儀器系統,同時藉由電腦互連可在全公司內進行資源共享。PC真正地改變了測試和測量系統的構建方法。”
 
MIT的Media Labs正在進行一項研究,以開發量子電腦,用做超大平行計算環境的工具。但要提供可行的商用產品,還需很長時間。
 
不久的將來,虛擬運算即將出現。National Instruments最近介紹了他們虛擬測試環境的一種實時版本LabVIEW RT。該版本駐留在其自身帶專門微處理器的機板上。即使相連的電腦復位,LabVIEW仍能繼續測量處理。LabVIEW應用一種固有的平行數據流語言,適合多流應用。
 
傳統匯流排的駐留
 
雖然測試業和分析家一直預言串列匯流排“連接性”的結束,但是Keithley的調查卻顯示客戶依舊鐘情於它。事實上,串列匯流排的用量已增至近81%(見表)。總裁兼CEO Joseph P. Keithley說,“也許我們不應惊訝於串列匯流排的彈性-它適用於每個PC,並且免費。”
串口、4-20mA和IEEE-488匯流排協議將繼續適用於無需遠程接入的場合。需要進行控制的場合,用戶將可能會選擇高快協議,如Ethernet、USB和FireWire。此外,遠程測量將可能越來越普及。
然而GPIB不會很快消失。GPIB儀器具有其它解決方案無法比擬的解析度和精確度,以及無槽環境的應用。在重視匯流排速度的應用中,GPIB儀器將得到改進,不再有象IEEE-488那樣受數據吞吐量的限制。
 
椐Keithley的調查,ISA背板的使用量也穩定地保持在58%。雖然PCI用量已成長了10%,但是用戶滿意的最顯著的成長卻是VXI背板。
 
IC驗証
 
傳統的驗証方法已無法胜任系統級晶片和複雜的ASIC設計。通常設計者傾向於使用完整的、基於模組的設計和驗証。這樣便能在整合所有模組之前,對單個模組的硬體進行驗証。
 
設計測試DFT技術,如JTAG/1149.1和ATPG(自動測試圖形生成工具),也不能為超深次微米(VDSM)設備提供適當的錯誤覆蓋。一些專家建議開發新的技術,LogicVision Inc. 的CEO和總裁Vinod Agarwal博士最近提出一種“微測試器”構想,它可用於測試設計中每個功能和結構模組。微測試器網路被整合到晶片級,並且藉由JTAG/1149.1口存取,以提供完整的解決方案。這種嵌入式測試方案將大量後端測試難題轉移到高度自動化的前端設計過程。
 
通訊測試
 
在亞洲,通訊產業也許是最受關注的產業。西方以投資的眼光密切關注著中國,而在台灣進行的大部份類比/混合信號設計都與通訊應用有關。
 
IEC(國際電工委員會)去年末公佈了一個標準以及包括EMI測量的測試報告。其中第一條就是用於無線電干擾、抗干擾測量儀器和方法的CISPR 16-1規範。它規範了用於9Hz ~18GHz頻率範圍內測量無線電干擾電壓、電流的設備的性能。
 
第二個是CISPR 21規範,它涉及到在脈衝噪聲情況下移動通訊所受的干擾。這個標準講述了判定降級的方法和改善性能的措施。報告則概述了利用話音傳輸原理進行移動接受機設計的測試程式。
 
另一個熱門話題是數位用戶線(DSL)技術。利用DSL,可使提供普通電話業務(POTS)的同一電纜用於高比特率的數位業務。
 
去年,由於在DSL上傳送分組話音和數據業務所表現出的希望,導致在VoDSL領域產生多於35個的獨立的合夥企業。領頭的廠家Jetstream、CopperCom和TollBridge藉由提供綜合的話音和數據解決方案,成為VoDSL領域的領導者。Conexant Systems Inc.決定同CopperCom進行合作,為用戶專用設備(CPE)製造商開發一系列VoDSL半導體系統解決方案。AccessLAN、MCK、和Paradyne,A.G. Communications和Lucent建立戰略合作夥伴關係,以強有力的競爭姿態出現。
盡管電纜電話仍處於主導地位,但VoDSL似乎成為亞洲更可行的解決方案。在測試領域几乎沒有完整的解決方案。完整的DSL測試需要高達1.1MHz的寬帶測量。使用手持測試終端接入本地環路,測試單獨的線路,並分析結果,這些工作通常是單調乏味的。
 
 
測試工程師們所希望的一些典型的功能包括:
* 能將閉合電流加到任一線對,並產生獨特電壓和聲音,以便技術人員在遠端進行服務驗証;
* 錯誤分離能力,以發現問題出在CO或CPE;
* 開放介面,可連接其它測試設備;
* 廣泛的遠程環路鑒定功能;
* 各環路中的非插入式橋接監視或隔離,自動獲取整個聯合體中的環路頻譜。
 
許多解決方案都提供了工程師所期望的部份功能。雖然個別電訊公司仍或多或少地使用用戶化的解決方案,但Turnstone、Tollbridge、HP和其它廠家的影響正推動行業向自動化和遠程終端化逼近,以擴展各領域的解決方案。
 
經濟是原動力,不精確和勞動密集型的解決方案將被價廉、高效的手段所取代。對CO平台,特別是手持或簡小型平台,一個明確的要求是結合用戶專用測試裝置。
 
DSL的下一個熱點將是對在DSL上的ATM 虛擬電路(VC)或幀中繼VC動態配置的支持進行驗証和性能測試,其中動態配置是藉由發生在CPE中的PPP-over-Ethernet和PPP-over-ATM連接來進行。據TeleChoice的DSL資深分析家Claudia Bacco分析,最終的測試方案必須具備以下特性:簡化數據解釋,由單一測試器提供更多數據而不需多種測試器,能按個別團體的需求進行定制化輸出,從而更好地與現有系統結合。
 
總而言之,測試市場剛剛開始順應運營商的要求,今年會有全新的、更“全面的”測試方案出台。

 

[录入:admin] [日期:10-08-22]

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