由公司組成的國際電子制造商聯(lián)盟(iNEMI)啟動了三個項目，旨在幫助制造商改進印刷電路板(PCB)的質量。其中一個項目是為了建立一種評估功能測試故障覆蓋率的標準方法，第二個項目是為了鼓勵元件制造商更廣泛地采用邊界掃描技術，第三個項目是為了建立一種測試印刷電路組裝的機械性能的方法。

　　iNEMIS表示，其使命是發(fā)現(xiàn)技術差距，并通過鼓勵加快部署新技術、開發(fā)行業(yè)基礎設施、推廣有效的商業(yè)實踐及鼓勵采用標準來彌補這些技術差距。該聯(lián)盟通過技術綜合組(TIG)開展項目，這些TIG是圍繞評估行業(yè)最重要需求的iNEMI路線圖中確定的特定領域組織的。圖1顯示了該路線圖的基本項目模型。電路板級項目通過惠普的Rosa Reinosa和英特爾的J.J. Grealish主持的電路板和系統(tǒng)生產測試TIG開展。

　　1 評估功能測試的故障覆蓋率

　　iNEMI的電路板測試TIG麾下開展的第一個項目是力求創(chuàng)建一個量化模型，來估算和預測功能測試的故障覆蓋率。英特爾的測試開發(fā)工程師Tony Taylor最初于2006年在臺灣提出了建立電路板制造商和設備供應商論壇的想法。論壇參與者希望得到行業(yè)更廣泛的反饋意見以便制定一致的指導方針，他們還建議Taylor與iNEMI合作。該項目由Taylor主持，涉及大量在其他領域激烈競爭的企業(yè)，這些企業(yè)維持著一種合作氛圍，意識到他們的工作成果將使每一個人受益。

　　Taylor評論說：“我們從一開始就理解，功能測試與在線測試[ICT]和自動化光學檢測 [AOI]等結構性測試技術有著根本的區(qū)別。那些方法依靠比較可預測的標準，并使用供應商提供的設備，所以允許采用相當一致的故障覆蓋方法。”

　　他補充說：“功能測試需要在產品的本地環(huán)境中高速運行。如果使用不同供應商的具有不同功能的傳統(tǒng)堆架式儀器或儀器卡來監(jiān)測電路板的性能，則不可避免地產生多種不同的結果。此外，在功能測試中，可將問題范圍縮小到執(zhí)行某個特定功能的電路元件，但是不一定縮小到單個元件的狀況或特性。這樣無法進行完全自動的故障覆蓋分析。”

　　該組在初期就認識到，盡管各種電路板測試技術在一定程度上有所重疊，但是功能測試可提供結構性測試不能提供的電路性能信息。目的是盡可能以結構等效術語重新解釋功能測試，添加功能測試獨有的覆蓋功能，以及建立一種整個行業(yè)的企業(yè)均可用作參考的框架。iNEMI將發(fā)布結果。

　　Taylor繼續(xù)說：“我們希望代表電路板測試領域所有觀點的企業(yè)都能參與。參與者將為我們帶來獨特的觀點和大量經驗。項目將首先確立方法的基礎。然后，各公司將實施方法，并提供關于方法有效性方面的反饋。”

　　創(chuàng)建方法方面的一個關注點是確定評估標準。工程師分析電路板原理圖和測試代碼的初步理論分析，將提供關于如何確定一項測試計劃是否涵蓋一種電路板關鍵功能的一次通過率規(guī)范。一般而言，單是理論分析對于主要采用穩(wěn)定技術的低成本或低利潤率的電路板就足夠了。將電路板與實際儀器掛鉤監(jiān)測測試可增強對理論分析的信心，但是也增加了所需的時間和成本。測試預算可能不允許在低成本電路板、有大量元件(大幅度增加評估時間)和高度復雜電路(導致確定故障覆蓋率既耗時又模糊不清)的電路上進行這些額外操作。

　　如果產品可以保證提供高度可信的故障覆蓋評估，可能需要采取額外步驟注入故障，以確定在具有已知缺陷的電路板上運行測試是否能夠發(fā)現(xiàn)缺陷。理論分析可能預測出測試將覆蓋某些故障，但是監(jiān)測可能顯示當實際運行測試時預測的故障覆蓋率無效。

　　來看看采用耦合電容器的交流耦合差分對。在某些電路中，拆除耦合電容器不會導致測試失敗。有開口的差分線可采用電容方式跨接其他線路或連接器/元件引腳耦合，盡管信號完整性較差，但仍可到達差分接收器。理論分析可預測故障，但是盡管有故障，實際測試卻可以通過。在實際使用中，這種電路板可能出現(xiàn)間歇性運行故障。

　　另一種情況是，跟蹤一段測試代碼可能表明一定程度的覆蓋，但是由于編碼錯誤，該段代碼實際上永遠不會執(zhí)行。同樣，理論分析預測的是不存在的覆蓋。

　　該TIG提出了一種包含以下內容的方法：

　　* 以現(xiàn)有的結構性覆蓋術語重新解釋功能測試，

　　* 引進功能測試獨有的新覆蓋元素，

　　* 以有意義和可重現(xiàn)的方式報告功能測試覆蓋。

　　該組將運用這種方法測試三種全然不同的產品，包括可植入醫(yī)療產品、光網絡電路板和PC服務器電路板，這些測試采用多種不同的技術，具有不同的復雜性并可產生多種不同的故障結果。

　　Taylor接著說：“我們將在這些產品上實施我們的初步測試方法，然后用汲取的經驗來調整方法，如此反復，使它成為一種有用的框架。我們將發(fā)布關于提議解決方案和測試結果的足夠信息，在不透露任何專有信息的情況下允許非參與企業(yè)利用我們的工作成果。”

　　他提醒說：“我們的意圖不是為了簡化流程，而是實現(xiàn)行業(yè)的統(tǒng)一。最初，我們將運行統(tǒng)計報告來確立基準點。該信息將有助于我們評估優(yōu)勢與劣勢，以及哪些數(shù)據真正有意義。”

　　如果一切按照計劃進行，該TIG到年底就可得到最終結論。

.　2 推廣邊界掃描技術

　　邊界掃描技術的演變幾乎可追溯到二十年前，其目的是為了解決擁擠復雜的PCB上邏輯節(jié)點的訪問空間(access)不斷減少的問題(圖2)。由于該技術的設計時間長，占用大量寶貴的空間，加之人們認為采用邊界掃描對電路板“性能”的影響即使難以確定，也是不利影響，所以設計者一直抵制使用該技術。

　　電路板技術的演變日益迫使測試工程師在電路板設計中采用邊界掃描。因此，電路板測試TIG啟動一個項目，以期確定元件制造商的接受程度，并制定策略來提高接受程度和鼓勵元件級方案的標準化。由于思科產品和流程的本質決定，很久之前邊界掃描就成為其一個重中之重的問題，所以該公司的Steve Butkovich被選為項目負責人。其他參與者包括原始設備制造商(OEM)和合同制造商等各家公司的代表。

　　Butkovich評論說：“當被問到他們?yōu)槭裁床桓鼰崆榈刂С诌@一技術時，元件供應商稱沒有市場，客戶沒有足夠的需求。我們項目的目的之一就是在行業(yè)論壇中向供應商提出對該技術的需求，而非只是由幾家個別公司提出。通過采用這種方式，我們賦予這種技術更大的意義。”

　　Butkovich表示，器件技術的進步大大減弱設計者早期爭論的有效性。他說：“開始，一些實施邊界掃描技術的元件供應商做得不太好。額外電路可能使器件增加四五千個門，但是當門減少時，邊界掃描占用的空間就失去了意義。自動化工具使設計者的時間縮短為幾天。曾經高達15%的額外成本已降到添加邊界掃描根本不會增加器件成本的程度。”

　　Butkovich稱，在行業(yè)論壇中將對邊界掃描的需求擺在供應商的面前，被提到了一個新的高度，強調的是這種能力對于許多產品測試都是必不可少的。廠商不應將包含邊界掃描元件看作是一項競爭優(yōu)勢，而是看作所有產品制造商都應支持的一項基本要求。

　　他繼續(xù)說：“我們都看到，在達到足夠的測試覆蓋率方面，傳統(tǒng)的ICT方法已變得空前困難和不實用。由于我們生產的產品類型(圖3)的原因，許多電路中幾乎沒有包括傳統(tǒng)的訪問空間。檢測沒有提供任何有效的解決辦法。我們需要有效的電氣測試。”

　　該項目的初步任務是調查12到15家公司，分析收集的信息，以調整對多達100家企業(yè)的更大范圍的調查。調查的范圍將有助于使電路板和系統(tǒng)制造商知道他們并非孤軍奮戰(zhàn)，對于他們購買的器件中的功能需求并非一家公司的問題，也不是少數(shù)幾家公司的問題，實際上是整個行業(yè)的問題。

　　Butkovich堅持說：“這是每個人的事情。我們希望這一項目能夠鼓勵供應商獲得適當?shù)墓ぞ哌M行過渡，通過讓器件設計者自身行動起來而使邊界掃描設備的常規(guī)生產盡可能簡便。我們看看市場上已有的產品，就知道設計者兩年前做了什么。該調查將讓我們了解到目前這一供應領域的現(xiàn)有產品。”

　　第一份調查已經發(fā)出了。Butkovich預計數(shù)據收集階段將于9月底結束，之后將大規(guī)模向行業(yè)分發(fā)數(shù)據。他指出，公布的結果將只包括趨勢和統(tǒng)計數(shù)據，不包括個人的意見，以保護匿名參與者。

　　如同Taylor一樣，Butkovich發(fā)現(xiàn)與這些在其他領域激烈競爭的企業(yè)合作營造了一種高度合作和相互支持的氛圍。他評價說：“這些企業(yè)可能互相競爭，但是測試工程師一般不這樣看待他們自己。該項目與專有信息無關，而是要提供一種所有人都可使用的方法，幫助所有人提高質量。通過讓iNEMI的參與，我們創(chuàng)造了一個非對壘區(qū)，推動行業(yè)整體向前發(fā)展。這也是企業(yè)加入iNEMI的原因之一。”

.　3 電路板的彎曲方式

　　轉向無鉛焊接，再加上當前PCB上的電路密度和元件類型，致使電路板可能在生產、處理和正常使用期間發(fā)生變形。測量電路板易受彎曲損害影響的標準(IPC/JEDEC 9702和9704)也需要更新，以反映這些技術變化。此外，制造商應用現(xiàn)有應變測試方法的途徑不一致造成評估損害風險的混亂。這些問題催生了電路板彎曲標準化項目，由惠普的Reinosa和英特爾的Alan McAllister共同主持。

　　Reinosa解釋說，項目的首要目標之一是將球面彎曲測試方法(圖4)整合到標準中，以驗證電路板的機械性能。她說：“目前的IPC/JEDEC 9702標準概括了四點彎曲技術，但是不包括球面彎曲測試方法。英特爾開發(fā)的方法更加準確地監(jiān)測最壞情況的彎曲測試條件，惠普和其他企業(yè)已經采用。球面彎曲將有助于元件制造商更加準確地判斷特定封裝的應力限制。IPC可利用我們的結果修改現(xiàn)有標準，也可決定引進它作為一項單獨的標準。”

　　電路板彎曲項目還計劃解決制造商提出的應變規(guī)范的方法問題。Reinosa說：“表達最大應變的方法有兩種，分別是主應變和對角線應變。客戶可能不理解這兩者之間的區(qū)別。制造商和供應商對應變限制的表達和使用必須一致。”

　　通過部分引進新的應變測量標準或修改現(xiàn)有標準，可了解影響電路板應變的因素。一些參與公司已開始開展這方面的調查。Reinosa說：“我們將看到各種材料和電路板功能的效果，例如，電路板層壓材料、BGA 封裝尺寸以及焊墊的尺寸和類型。結果取決于焊接類型。無鉛焊料比各種有鉛焊料更不易彎曲。當電路板變形時，轉移到電路板層壓材料的負荷要多于錫鉛焊料的情況，所以制造商需要降低最大容許應變，以確保電路板的質量。”

　　Reinosa強調說：“我們無論向標準組織提出什么建議，都不會規(guī)定對特定電路板、元件或技術的實際應變限制。每家公司都需要決定每種電路板或產品可承受的最高風險級別。元件制造商可能對他們生產的每種BGA規(guī)定不同的應變限制，因此電路板的限制取決于該電路板的設計、材料和BGA組合。即使在一家公司內部，這種限制都可能取決于每種產品的使用。例如，筆記本和手機中的主板可能比臺式電腦中的主板經受更多的周期應變。”

　　此外，項目參與者可能對故障標準達成一致意見，也可能達不成一致意見。確定哪些測試結果證明電路板測試失敗將取決于每種產品、產品線以及特定公司指導方針的特征。

Reinosa指出：“對于一種產品，一家公司可能將任何損壞都視為故障。另一種產品或另一家公司可能有不同的故障標準。”

　　為了成功地推動標準向前發(fā)展，該項目需要生成、分析和提出許多數(shù)據。“IPC和JEDEC不會修改他們的標準，除非提議的修改與制造商的實際體驗相符。參與的企業(yè)需要共享他們的實驗數(shù)據。向公眾提供的信息可能比較籠統(tǒng)，但是如果沒有具體數(shù)據，委員會將不會采取必要的行動。”

　　與其他電路板級項目一樣，彎曲項目的時間安排也比較緊湊。該TIG計劃到2008年底向IPC和JEDEC提交調查結果。Reinosa預計這兩家機構做出決定的速度比標準爭論中通常的速度要快得多。

　　她說：“通過借助于iNEMI開展工作，到我們提出建議時，已經整合了大量相互對立的觀點。這類項目還將對所討論問題擁有不同經驗的企業(yè)召集到一起。一家公司可能比較了解層壓，另一家企業(yè)可能比較了解封裝尺寸，而第三家可能精通焊點特性。如果他們中的每家公司都提交自己的結果，那么我們建議的標準將盡可能體現(xiàn)各家公司的一致意見。”

　　Reinosa繼續(xù)說：“我們不會強制要求甚至也不會推薦電路板厚度、材料或制造工藝本身任何其他具體方面的最大應變水平標準。我們的目標只是提供一種證實有效的方法來確定應變限制。目前，OEM可能為同一合同制造商指定不同的驗收標準。我們希望通過提供一組反映先前的標準采用以來電路板技術和方法演變的新標準，幫助制造商為客戶提供一致、可預測的電路板性能與可靠性。”

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