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一、電性測試 PCB板在生產過程中，難免因外在因素而造成短路、斷路及漏電等電性上的瑕疵，再加上PCB不斷朝高密度、細間距及多層次的演進，若未能及時將不良板篩檢出來，而任其流入制程中，勢必會造成更多的成本浪費，因此除了制程控制的改善外，提高測試的技術也是可以為PCB制造者提供降低報廢率及提升產品良率的解決方案。 在電子產品的生產過程中，因瑕疵而造成成本的損失，在各個階段都有不同的程度，越早發現則補救的成本越低。" The Rule of 10's "就是一個常被用來評估PCB在不同制程階段被發現有瑕疵時的補救成本。舉例而言，空板制作完成后，若板中的斷路能實時檢測出來，通常只需補線即可改善瑕疵，或者至多損失一片空板；但是若未能被檢測出斷路，待板子出貨至下游組裝業者完成零件安裝，也過爐錫及IR重熔，然而卻在此時被檢測發現線路有斷路的情形，一般的下游組裝業者會向讓空板制造公司要求賠償零件費用、重工費、檢驗費等。若更不幸的，瑕疵的板子在組裝業者的測試仍未被發現，而進入整體系統成品，如計算機、手機、汽車零件等，這時再作測試才發現的損失，將是空板及時檢出的百倍、千倍，甚至更高。因此，電性測試對于PCB業者而言，為的就是及早發現線路功能缺陷的板子。 下游業者通常會要求PCB制造廠商作百分之百的電性測試，因此會與PCB制造廠商就測試條件及測試方法達成一致的規格，因此雙方會先就以下事項清楚的定義出來： 1、 測試資料來源與格式 2、 測試條件，如電壓、電流、絕緣及連通性 3、 設備制作方式與選點 4、 測試章 5、 修補規格 在PCB的制造過程中，有三個階段必須作測試： 1、 內層蝕刻后 2、 外層線路蝕刻后 3、 成品 每個階段通常會有2~3次的100%測試，篩選出不良板再作重工處理。因此，測試站也是一個分析制程問題點的最佳資料收集來源，經由統計結果，可以獲得斷路、短路及其它絕緣問題的百分比，重工后再行檢測，將數據資料整理之后，利用品管方法找出問題的根源，加以解決。 二、電測的方法與設備 電性測試的方法有：專用型(Dedicated)、泛用型(Universal Grid)、飛針型(Flying Probe)、非接觸電子束(E-Beam)、導電布(膠)、電容式(Capacity)及刷測(ATG-SCAN MAN)，其中最常使用的設備有三種，分別是專用測試機、泛用測試機及飛針測試機。為了更了解各種設備的功能，以下將分別比較三種主要設備的特性。 1、專用型(Dedicated)測試 專用型的測試之所以為專用型，主要是因為其所使用的治具(Fixture, 如電路板進行電性測試的針盤)僅適用于一種料號，不同料號的板子就無法測試，而且無法回收使用。測試點數方面，單面板在10,240點、雙面各8,192點以內均可作測試，在測試密度方面，由于探針頭粗細的關系，較適合運用于 pitch以上的板子。 2、泛用型(Universal Grid)測試 泛用型測試的基本原理是PCB線路的版面是依據格子(Grid)來設計，一般所謂線路密度就是指grid的距離，也就是以間距(Pitch)來表示(部份時候也可用孔密度 來表示)，而泛用測試就是依據此一原理，依據孔位置以一G10的基材作Mask，只有在孔的位置探針才能穿過Mask進行電測，因此治具的制作簡易而快速，而且探針可重復使用。泛用型測試具有極多測點的標準Grid固定大型針盤，可分別按不同料號而制作活動式探針的針盤，量產時只要改換活動針盤，就可以對不同料號量產測試。另外，為保證完工的PCB板線路系統通暢，需在使用高壓電(如250V)多測點的泛用型電測母機上，采用特定接點的針盤對板子進行Open/Short電性測試，此種泛用型的測試機稱之為「自動化測試機」 (ATE, Automatic Testing Equipment)。 泛用型測試點數通常在1萬點以上，測試密度在 或是 的測試稱為on-grid測試，若是運用于高密度板，由于間距太密，已脫離on-grid設計，因此屬于off-grid測試，其治具就必須要特殊設計，通常泛用型測試的測試密度可達 QFP。 3、飛針(Flying Probe)測試 飛針測試的原理很簡單，僅僅需要兩根探針作x、y、z的移動來逐一測試各線路的兩個端點，因此不需要另外制作昂貴的治具。但是由于是端點測試，因此測速極慢，約為10~40 points/sec，所以較適合樣品及小量產；在測試密度方面，飛針測試可適用于極高密度板( )，如MCM。 三、技術比較 典型的飛針測試產出大約在1~20 之間，若知道孔密度便可轉換成每小時測試的總面積( )，則其測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試設備的產出大約維持在10 ~15 之間，可適用于密度為30 的商用板到600 的高密度板，對于多層板而言，在最佳狀態下每一部飛針測試機每年測試總面積大約是3,000 ~5,000平方?。 而針盤式(Bed-of-Nails)的測試設備如專用型及泛用型，在于高密度板的測試能力比不上飛針測試，因此比較少用于高密度板的測試。然而理論上，針盤式的產出面積可達200~400 ，但以目前的生產狀況而言，實際生產線上專用型則為30~100 ，而泛用型為15~50 （兩者的比較基礎在于專用型通常運用于大量產，而泛用型多運用于中小量產），理論與實際的差異除了因設備本身的因素外，還可能包含生產管理上的問題，在此不加以詳述。在一般最佳狀態下，專用型測試設備平均每年約有300,000 ，泛用型則為150,000 。但是每部設備產量的多寡可能因PCB廠商的生產計劃而有顯著的差異；例如，若以最先進的ATE檢測手機板，每年每部測試設備約可產出600,000 ，但是若用于0.5~0.8mm-pitch的CSP時，測試速率則大約僅達1/4，每年每部測試設備產出為150,000 。 綜合以上的介紹可歸納出：首先，在測試技術的適用目的方面，飛針測試是目前最適合使用于小量產及樣品的電性測試設備，但是若要運用于中大量產時，則由于測速慢以及設備價格昂貴，將會使得測試成本大幅提高，而泛用型及專用型無論是用于何種層級的板子，只要產量達到一定的數量，測試成本均可達到規模經濟的標準，而且約只占售價的2~4%，這也是為何泛用型及專用型為目前量產型的測試機種的主要原因。但是隨著電子產品的變化速度加快，使得單一電路設計版本的產品生命周期變短(如，目前手機板的生命周期大約為6個月)，這個現象對于PCB廠商無論在更新泛用測試治具或專用測試設備來說，均會帶來極高的成本威脅，根據數據顯示，若用于高密度板，當平均產量小于150平方公尺以下時，測試成本將會高于$200(18%)以上，這已經不是一般生產所能承擔的成本，因此電子產品的發展趨勢將是PCB廠商在選購測試設備時，不容忽視的一個課題。目前尚在積極改良的E-Beam、CEM或電漿放電(Plasma Discharge)技術，若能在測試效率上提升，將是電性測試上良好及可行的解決方案。 |
