【AOI论坛】应用于ICT测试的PCB设计布线规则

       摘要:虽然现在电子产品检测技术日新月异,但对于PCBA上的元器件电气故障依然办法不多。而ICT测试以电气接触为手段,能发现绝大多数的元器件电气故障,依然是一项有效的传统检测手段。但要应用ICT测试,必须 对PCB设计布线有所要求。本文扼要的介绍了适用于ICT测试的PCB设计布线规则,以期对PCB设计工程有所帮助。

应用于ICT测试的PCB设计布线规则

鲜飞,蔡飞,刘汪,胡响军,郑治桢

(武汉华中数控股份有限公司,湖北  武汉  430223)

        一、前言

        随据统计在电子产品测试过程中各类故障中,以数控系统产品为例,有20%属元器件电气故障,虽然在理想的情况下,制造厂家应在将其放置到板上之前挑出这20%有电气缺陷的元件,但这样做往往是不合算的。而几乎所有这些故障都可以采用在线测试技术在下一生产工序中鉴别出来。在线测试仪检出故障覆盖率可达95%,其在生产线上的合理配置能够迟早发现制造故障并及时维修,或对生产工艺进行及时调整,有效降低制造带有故障的产品及返修所需的费用。

        二、设计布线规则

        PCB设计除需考虑功能性与安全性等要求外,亦需考虑可生产与可测试。这里提供可测性设计建议供PCB设计布线工程师参考。

        1.原则上每条网络线(即每段线)上至少有一个测试点才能对该线路上的元件进行测试。

        2.原则上所有的测试点放置在板的同一面上,即插件元件的焊接面(B面);若受条件所限,不得不留一部分测试点在正面(A面)时,可以将一部分测试点均匀分布到PCB的正面(A面)上,正面上的测试点尽量少留,同时应考虑手插件是否会倾斜时挡住测试点。双面治具(在上、下两面加探针)会增加制作成本,且上针板的测试针定位准确度差。所以Layout时应通过过孔(Via Hole)尽可能将测试点放置于同一面。这样就只要做单面治具即可。若无法做成单面,则以双面治具方式制作。

        3.测试选点优先级:

        A:测垫(Test Pad)(最好是吃锡的锡点)

        B:零件脚(Component Lead)

        C:贯穿孔(Via Hole)(未Mask)。而对于零件脚,应以插件零件脚及其它较细短脚为优先,较粗或较长的引脚接触性误判多。

        4.定位孔要求:

     (1)定位孔(Tooling Hole)直径最好为3.3mm及其以上。

     (2)每一片PCB板的对角上设有两个或以上几何不对称的测试定位孔(即在测试时不易把方向搞反),分布在板边四角,且定位孔之间的距离尽可能远,如PCB板上的螺钉固定孔能满足要求可以用螺钉固定孔。且孔内不能沾锡,避免影响定位孔精度。

        5.测试点要求:

     (1)两测试点之中心距不得小于50mil(1.27mm),否则有一测试点无法植针。以大于100mil(2.54mm)为佳,其次是75mil(1.905mm)。两测试点中心距小于75mil(1.905mm)时,将不得不选用最细的50mil的测试探针。探针超细,成本越高,寿命越短且易致测试不稳定。所以PCB设计及治具制作均要减少甚至避免使用50mil的测试探针。

     (2)测试点边缘距贴片元件本体的距离>=1.0mm,测试点边缘距贴片元件焊盘的距离>=0.5mm。

     (3)测试点应平均分布于PCB表面,避免局部密度过高,影响治具测试时测试针压力平衡。

     (4)测试点直径最好能不小于28mil(0.7mm),建议采用直径不小于40mil(1.00mm)的测试点。如在上针板,则最好不小于40mil(1.00mm),圆形、正方形均可。

     (5)作测试点的Pad及Via Hole不应有防焊漆(Solder Mask)。

     (6)测试点应离板边或折边至少100mil。

     (7)在测试面不能放置高度超过6.4mm的元器件,过高的元器件将引起在线测试夹具探针对测试点的接触不良。

     (8)锡点被实践证实是最好的测试探针接触点,因为锡的氧化物较轻且容易刺穿。以锡点作测试点,因接触不良导致误判的机会极少且可延长探针使用寿命。锡点尤其以PCB光板制作时的喷锡点最佳。PCB裸铜测试点,高温后已氧化,且其硬度高,所以探针接触电阻变化而致测试误判很高。如果裸铜测试点在SMT时加上锡膏再经回流焊固化为锡点,虽可大幅改善,但因助焊剂或吃锡不完全的缘故,仍会出现较多的接触误判。

        三、结束语

        PCB设计布线在产品开发设计过程中虽不是最关键部分,但它对产品生产质量、生产效率等起着至关重要的作用。若设计不当,生产根本无法实施或者效率很低。因此,希望设计者务必注意本文所提出的设计布线要求,使得设计的线路板达到性能最佳、质量最优。

       基金项目:“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项(项目编号:2018ZX04035-002)

作者简介:鲜飞(1978-),男,硕士,毕业华中科技大学,高级工程师,主要从事电子组装工艺技术工作。

联系人:鲜飞

联系电话:13986244729

通信地址:湖北省武汉市江夏区庙山小区华中科技大学科技园华中数控股份有限公司(430223)

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