在PCB測(cè)試技術(shù)的適用目的方面,飛針測(cè)試是目前最適合使用于小量產(chǎn)及樣品的電性測(cè)試設(shè)備,但是若要運(yùn)用于中大量產(chǎn)時(shí),則由于測(cè)速慢以及設(shè)備價(jià)格昂貴,將會(huì)使得測(cè)試成本大幅提高,而泛用型及專用型無(wú)論是用于何種層級(jí)的板子,只要產(chǎn)量達(dá)到一定的數(shù)量,測(cè)試成本均可達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì)的標(biāo)準(zhǔn),而且約只占售價(jià)的2~4%,這也是為何泛用型及專用型為目前量產(chǎn)型的測(cè)試機(jī)種的主要原因。但是隨著電子產(chǎn)品的變化速度加快,使得單一電路設(shè)計(jì)版本的產(chǎn)品生命周期變短(如,目前手機(jī)板的生命周期大約為6個(gè)月),這個(gè)現(xiàn)象對(duì)于PCB廠商無(wú)論在更新泛用測(cè)試治具或?qū)S脺y(cè)試設(shè)備來(lái)說(shuō),均會(huì)帶來(lái)極高的成本威脅,根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,若用于高密度板,當(dāng)平均產(chǎn)量小于150平方公尺以下時(shí),測(cè)試成本將會(huì)高于$200(18%)以上,這已經(jīng)不是一般生產(chǎn)所能承擔(dān)的成本,因此電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)將是PCB廠商在選購(gòu)測(cè)試設(shè)備時(shí),不容忽視的一個(gè)課題。目前尚在積極改良的E-Beam、CEM或電漿放電(Plasma Discharge)技術(shù),若能在測(cè)試效率上提升,將是電性測(cè)試上良好及可行的解決方案。
電性測(cè)試的方法有:專用型(Dedicated)、泛用型(Universal Grid)、飛針型(Flying Probe)、非接觸電子束(E-Beam)、導(dǎo)電布(膠)、電容式(Capacity)及刷測(cè)(ATG-SCAN MAN),其中最常使用的設(shè)備有三種,分別是專用測(cè)試機(jī)、泛用測(cè)試機(jī)及飛針測(cè)試機(jī)。為了更了解各種設(shè)備的功能,以下將分別比較三種主要設(shè)備的特性。
1、專用型(Dedicated)測(cè)試
專用型的測(cè)試之所以為專用型,主要是因?yàn)槠渌褂玫闹尉?Fixture, 如電路板進(jìn)行電性測(cè)試的針盤)僅適用于一種料號(hào),不同料號(hào)的板子就無(wú)法測(cè)試,而且無(wú)法回收使用。測(cè)試點(diǎn)數(shù)方面,單面板在10,240點(diǎn)、雙面各8,192點(diǎn)以內(nèi)均可作測(cè)試,在測(cè)試密度方面,由于探針頭粗細(xì)的關(guān)系,較適合運(yùn)用于 pitch以上的板子。
2、泛用型(Universal Grid)測(cè)試
泛用型測(cè)試的基本原理是PCB線路的版面是依據(jù)格子(Grid)來(lái)設(shè)計(jì),一般所謂線路密度就是指grid的距離,也就是以間距(Pitch)來(lái)表示(部份時(shí)候也可用孔密度 來(lái)表示),而泛用測(cè)試就是依據(jù)此一原理,依據(jù)孔位置以一G10的基材作Mask,只有在孔的位置探針才能穿過(guò)Mask進(jìn)行電測(cè),因此治具的制作簡(jiǎn)易而快速,而且探針可重復(fù)使用。泛用型測(cè)試具有極多測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)Grid固定大型針盤,可分別按不同料號(hào)而制作活動(dòng)式探針的針盤,量產(chǎn)時(shí)只要改換活動(dòng)針盤,就可以對(duì)不同料號(hào)量產(chǎn)測(cè)試。另外,為保證完工的PCB板線路系統(tǒng)通暢,需在使用高壓電(如250V)多測(cè)點(diǎn)的泛用型電測(cè)母機(jī)上,采用特定接點(diǎn)的針盤對(duì)板子進(jìn)行Open/Short電性測(cè)試,此種泛用型的測(cè)試機(jī)稱之為「自動(dòng)化測(cè)試機(jī)」 (ATE, Automatic Testing Equipment)。
泛用型測(cè)試點(diǎn)數(shù)通常在1萬(wàn)點(diǎn)以上,測(cè)試密度在 或是 的測(cè)試稱為on-grid測(cè)試,若是運(yùn)用于高密度板,由于間距太密,已脫離on-grid設(shè)計(jì),因此屬于off-grid測(cè)試,其治具就必須要特殊設(shè)計(jì),通常泛用型測(cè)試的測(cè)試密度可達(dá) QFP。
3、飛針(Flying Probe)測(cè)試
飛針測(cè)試的原理很簡(jiǎn)單,僅僅需要兩根探針作x、y、z的移動(dòng)來(lái)逐一測(cè)試各線路的兩個(gè)端點(diǎn),因此不需要另外制作昂貴的治具。但是由于是端點(diǎn)測(cè)試,因此測(cè)速極慢,約為10~40 points/sec,所以較適合樣品及小量產(chǎn);在測(cè)試密度方面,飛針測(cè)試可適用于極高密度板( ),如MCM。
三、技術(shù)比較
典型的飛針測(cè)試產(chǎn)出大約在1~20 之間,若知道孔密度便可轉(zhuǎn)換成每小時(shí)測(cè)試的總面積( ),則其測(cè)試面積的范圍大約是15 (探針20 及32 板)至0.04 (探針1 及600 板),差距375倍的原因在于板子的密度及間距。一般性能較好的飛針測(cè)試設(shè)備的產(chǎn)出大約維持在10 ~15 之間,可適用于密度為30 的商用板到600 的高密度板,對(duì)于多層板而言,在最佳狀態(tài)下每一部飛針測(cè)試機(jī)每年測(cè)試總面積大約是3,000 ~5,000平方?。
而針盤式(Bed-of-Nails)的測(cè)試設(shè)備如專用型及泛用型,在于高密度板的測(cè)試能力比不上飛針測(cè)試,因此比較少用于高密度板的測(cè)試。然而理論上,針盤式的產(chǎn)出面積可達(dá)200~400 ,但以目前的生產(chǎn)狀況而言,實(shí)際生產(chǎn)線上專用型則為30~100 ,而泛用型為15~50 (兩者的比較基礎(chǔ)在于專用型通常運(yùn)用于大量產(chǎn),而泛用型多運(yùn)用于中小量產(chǎn)),理論與實(shí)際的差異除了因設(shè)備本身的因素外,還可能包含生產(chǎn)管理上的問(wèn)題,在此不加以詳述。在一般最佳狀態(tài)下,專用型測(cè)試設(shè)備平均每年約有300,000 ,泛用型則為150,000 。但是每部設(shè)備產(chǎn)量的多寡可能因PCB廠商的生產(chǎn)計(jì)劃而有顯著的差異;例如,若以最先進(jìn)的ATE檢測(cè)手機(jī)板,每年每部測(cè)試設(shè)備約可產(chǎn)出600,000 ,但是若用于0.5~0.8mm-pitch的CSP時(shí),測(cè)試速率則大約僅達(dá)1/4,每年每部測(cè)試設(shè)備產(chǎn)出為150,000 。