为了满足消费者对产品形式变化上越来越高的要求,很多现代电子产品对电气测试内容进行了精简,其结果是对确保产品质量造成了巨大的压力.许多应用于受限接入测试的工具,以前主要用于高端产品领域,现在已经被广泛应用于消费类电子产品,如笔记本电脑等.同时,新技术也被不断地开发出来,以弥补现有技术的不足,这意味着今天的用户在应用中有了一个可供任意挑选的工具库.以下我们着重介绍最常用和最有效的七大技术.
覆盖扩展技术这种混合测试法的好处是可以覆盖连接器、插座以及可以采用边界扫描而无需进行物理接入测试的器件.
覆盖扩展技术(CET)的出现,使得混合测试法在最近一年里有了重大进展,实现了从概念到批量制造的实际应用.其工作原理如图1所示.
对一款笔记本电脑产品的分析表明,在总共2,100个节点中,有28%可受益于这种技术,这相当于588个节点不需要进行物理接入测试,这意味着与之相关的夹具和在线测试费用都能节省下来.
由于IC封装尺寸越来越大,一些BGA有接 近2,000个焊球,由底部测试造成的焊点应力问题成为关注的焦点.采用该技术带来的一个间接好处是,它只需要使用较少的测试针,从而减少了(特别是BGAs边缘)焊点所受的应力(见图3).
焊珠探测技术娱乐的综合体.
随着印制板的空间变得愈加“稀缺”,这种趋势正危及ICT中传统测试点的可用性.探珠(Bead probe)作为测试焊盘的补充,提供了一个在印制板走线上进行测试接入而不需要额外空间的方法.从图4可见,探珠不像传统测试点那样破坏走线的布局,这在一些对电路板空间要求苛刻的产品中特别有用,如手持设备、平板电视、笔记本电脑,甚至汽车电子产品.
事实上,测试焊盘比走线宽得多,它会破坏信号的阻抗特性.因此,当高速信号传输时,影响到信号完整性,导致更高的误码率.而探珠虽然在信号的走线上,但不会引起很大的失真(图6).
根据产品及其设计布局,探珠可以帮助测试印制板组件上5~35%的节点.
IEEE 1149.1 边界扫描(dot 1)EE1149.1标准是在1990年由电气和电子工程师协会(IEEE)批准的,它可以无需了解芯片的核心逻辑功能却能进行测试.这在很大程度上是通过一连串寄存器链串联使用而实现的,每个寄存器都与器件的一个信号引脚相连.这个边界寄存器位于器件的核心逻辑单元和通向器件封装外部的引脚之间.边界寄存器的这些功能是由TAP控制器所控制,而这个架构全部是在器件中的硅片上实现的(如图7所示).
通过连接两个或两个以上的有边界扫描功能的器件(见图8),形成一个互连节点.在制造业中,测试主要用于发现短路和开路缺陷,它是通过测试芯片间互连节点比特的特定顺序来实现的.利用特殊的输入模式的类型(一种特定的模式),通过对相应输出的判别,可以确定缺陷的种类和位置.
边界寄存器可以驱动和接收信号,因此无需互连节点的物理接入测试.
IEEE 1149.1在ICT中的实现,意味着有能力按此标准执行测试.更大的好处是非边界扫描节点能够和边界扫描节点串联在一起进行测试,从而提高测试覆盖率.
IEEE 1149.6 边界扫描(dot 6)2003 年, IEEE 发布了针对交流耦合信号的IEEE1149.6标准.概括地说,IEEE 1149.1标准对于直流信号的意义等同于IEEE 1149.6标准对于交流耦合信号的意义.这种类型的信号连接通常是用驱动器和接收器之间的耦合电容来表示的.
在一个像这样的拓扑结构中,通过电容传递和接收器RX接收到的信号会随时间推移而衰减(如图9所示).IEEE1149.1标准对于衰减信号并不适用,因为在接收端的边界寄存器不具备这种功能.IEEE 1149.6标准可以适用于这种情况,其在ICT中的应用,扩展了边界扫描的应用范围.
硅针进一步利用边界扫描技术,就有可能使用边界寄存器的“Per Pin”驱动和接收能力去测试非边界扫描器件,就像使用测试探针一样;而“硅针”正是基于这样一种技术并有别于“物理”探针的一个术语(见图10).
这个工具在ICT中使用时,允许同时使用硅针和“物理”探针,使其成为解决受限接入测试难题的一个多功能且强大的解决方案.
Drive-thruICT中广为应用的一个技术就是无矢量测试,如安捷伦的VTEP测试.Drive-Thru是一种衍生技术.
图11a中,传统的VTEP测试使用探针 A输入激励信号,VTEP探针获得电容值.有了Drive-Thru,探针A可以 被去掉,而改为使用探针B(图11b).现在,从探针B到被测器件(DUT)的信号通道经过一个电阻器.因此,通过VTEP测试还能确定是否电阻存在,如果没有该电阻将导致开路和VTEP测试失败.
这种技术不仅限于使用电阻,也适用于其它无源器件.没有探针A的缺点是不能测量出电阻值,而测量电阻值需要两根探针.
软件分析工具管理多种工具是个难题.用户应使用哪些工具;用户应如何对这些工具的应用进行优化?是否有一种方法,使用户可以模拟工具的应用,并生成报告提供给设计团队?因此,有必要把管理不同受限测试策略的全面方法作为工具库的一部分.例如安捷伦的接入顾问(Agilent Acess Consultant)—— 一种在线测试分析软件.
结论尽管传统的ICT需要物理接入测试,但整个行业依靠创新和发展正在逐步解决受限接入测试的难题.事实上,这类问题不会消失,随着小型化、复杂化趋势的加剧,人们肯定期待将来出现更多的工具,以应对市场的压力.
作者简介:Andrew Tek是安捷伦科技测量系统部门的产品营销工程师,有10年ICT行业的工作经验.他过去8年来一直在安捷伦科技工作,重点从事新型ICT的应用推广.