- 改進電路設計規(guī)程提高可測試性
- 分析良好的可測試性的機械接觸條件
- 通過遵守規(guī)程可減少生產測試的費用
- 采用新的測試方法和采用創(chuàng)新性適配器解決方案
隨著微型化程度不斷提高,元件和布線技術也取得巨大發(fā)展,例如BGA外殼封裝的高集成度的微型IC,以及導體之間的絕緣間距縮小到0.5mm,這些僅是其中的兩個例子。電子元件的布線設計方式,對以后制作流程中的測試能否很好進行,影響越來越大。下面介紹幾種重要規(guī)則及實用提示。
通過遵守一定的規(guī)程(DFT-Design for Testability,可測試的設計),可以大大減少生產測試的準備和實施費用。這些規(guī)程已經過多年發(fā)展,當然,若采用新的生產技術和元件技術,它們也要相應的擴展和適應。隨著電子產品結構尺寸越來越小,目前出現(xiàn)了兩個特別引人注目的問題:一是可接觸的電路節(jié)點越來越少;二是像在線測試(In-Circuit-Test)這些方法的應用受到限制。為了解決這些問題,可以在電路布局上采取相應的措施,采用新的測試方法和采用創(chuàng)新性適配器解決方案。第二個問題的解決還涉及到使原來作為獨立工序使用的測試系統(tǒng)承擔附加任務。這些任務包括通過測試系統(tǒng)對存儲器組件進行編程或者實行集成化的元器件自測試(Built-in Self Test,BIST,內建的自測試)。將這些步驟轉移到測試系統(tǒng)中去,總起來看,還是創(chuàng)造了更多的附加價值。為了順利地實施這些措施,在產品科研開發(fā)階段,就必須有相應的考慮。
1、什么是可測試性
可測試性的意義可理解為:測試工程師可以用盡可能簡單的方法來檢測某種元件的特性,看它能否滿足預期的功能。簡單地講就是:
- 檢測產品是否符合技術規(guī)范的方法簡單化到什么程度?
- 編制測試程序能快到什么程度?
- 發(fā)現(xiàn)產品故障全面化到什么程度?
- 接入測試點的方法簡單化到什么程度?
為了達到良好的可測試必須考慮機械方面和電氣方面的設計規(guī)程。當然,要達到最佳的可測試性,需要付出一定代價,但對整個工藝流程來說,它具有一系列的好處,因此是產品能否成功生產的重要前提。
2、為什么要發(fā)展測試友好技術
過去,若某一產品在上一測試點不能測試,那么這個問題就被簡單地推移到直一個測試點上去。如果產品缺陷在生產測試中不能發(fā)現(xiàn),則此缺陷的識別與診斷也會簡單地被推移到功能和系統(tǒng)測試中去。
相反地,今天人們試圖盡可能提前發(fā)現(xiàn)缺陷,它的好處不僅僅是成本低,更重要的是今天的產品非常復雜,某些制造缺陷在功能測試中可能根本檢查不出來。例如某些要預先裝軟件或編程的元件,就存在這樣的問題。(如快閃存儲器或ISPs:In-System Programmable Devices系統(tǒng)內可編程器件)。這些元件的編程必須在研制開發(fā)階段就計劃好,而測試系統(tǒng)也必須掌握這種編程。
測試友好的電路設計要費一些錢,然而,測試困難的電路設計費的錢會更多。測試本身是有成本的,測試成本隨著測試級數(shù)的增加而加大;從在線測試到功能測試以及系統(tǒng)測試,測試費用越來越大。如果跳過其中一項測試,所耗費用甚至會更大。一般的規(guī)則是每增加一級測試費用的增加系數(shù)是10倍。通過測試友好的電路設計,可以及早發(fā)現(xiàn)故障,從而使測試友好的電路設計所費的錢迅速地得到補償。
3、文件資料怎樣影響可測試性
只有充分利用元件開發(fā)中完整的數(shù)據(jù)資料,才有可能編制出能全面發(fā)現(xiàn)故障的測試程序。在許多情況下,開發(fā)部門和測試部門之間的密切合作是必要的。文件資料對測試工程師了解元件功能,制定測試戰(zhàn)略,有無可爭議的影響。
為了繞開缺乏文件和不甚了解元件功能所產生的問題,測試系統(tǒng)制造商可以依靠軟件工具,這些工具按照隨機原則自動產生測試模式,或者依靠非矢量相比,非矢量方法只能算作一種權宜的解決辦法。
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測試前的完整的文件資料包括零件表,電路設計圖數(shù)據(jù)(主要是CAD數(shù)據(jù))以及有關務元件功能的詳細資料(如數(shù)據(jù)表)。只有掌握了所有信息,才可能編制測試矢量,定義元件失效樣式或進行一定的預調整。
某些機械方面的數(shù)據(jù)也是重要的,例如那些為了檢查組件的焊接是否良好及定位是否所需要的數(shù)據(jù)。最后,對于可編程的元件,如快閃存儲器,PLD、FPGA等,如果不是在最后安裝時才編程,是在測試系統(tǒng)上就應編好程序的話,也必須知道各自的編程數(shù)據(jù)??扉W元件的編程數(shù)據(jù)應完整無缺。如快閃芯片含16Mbit的數(shù)據(jù),就應該可以用到16Mbit,這樣可以防止誤解和避免地址沖突。例如,如果用一個4Mbit存儲器向一個元件僅僅提供300Kbit數(shù)據(jù),就可能出現(xiàn)這種情況。當然數(shù)據(jù)應準備成流行的標準格式,如Intel公司的Hex或Motorola公司的S記錄結構等。大多數(shù)測試系統(tǒng),只要能夠對快閃或ISP元件進行編程,是可以解讀這些格式的。前面所提到的許多信息,其中許多也是元件制造所必須的。當然,在可制造性和可測試性之間應明確區(qū)別,因為這是完全不同的概念,從而構成不同的前提。
4、良好的可測試性的機械接觸條件
如果不考慮機械方面的基本規(guī)則,即使在電氣方面具有非常良好的可測試性的電路,也可能難以測試。許多因素會限制電氣的可測試性。如果測試點不夠或太小,探針床適配器就難以接觸到電路的每個節(jié)點。如果測試點位置誤差和尺寸誤差太大,就會產生測試重復性不好的問題。在使用探針床配器時,應留意一系列有關套牢孔與測試點的大小和定位的建議
5、最佳可測試性的電氣前提條件
電氣前提條件對良好的可測試性,和機械接觸條件一樣重要,兩者缺一不可。一個門電路不能進行測試,原因可能是無法通過測試點接觸到啟動輸入端,也可能是啟動輸入端處在封裝殼內,外部無法接觸,在原則上這兩情況同樣都是不好的,都使測試無法進行。在設計電路時應該注意,凡是要用在線測試法檢測的元件,都應該具備某種機理,使各個元件能夠在電氣上絕緣起來。這種機理可以借助于禁止輸入端來實現(xiàn),它可以將元件的輸出端控制在靜態(tài)的高歐姆狀態(tài)。
雖然幾乎所有的測試系統(tǒng)都能夠逆驅動(Backdriving)方式將某一節(jié)點的狀態(tài)帶到任意狀態(tài),但是所涉及的節(jié)點最好還是要備有禁止輸入端,首先將此節(jié)點帶到高歐姆狀態(tài),然后再“平緩地”加上相應的電平。
同樣,節(jié)拍發(fā)生器總是通過啟動引線,門電路或插接電橋從振蕩器后面直接斷開。啟動輸入端決不可直接與電路相連,而是通過100歐姆的電阻與電路連接。每個元件應有自己的啟動,復位或控制引線腳。必須避免許多元件的啟動輸入端共用一個電阻與電路相連。這條規(guī)則對于ASIC元件也適用,這些元件也應有一個引線腳,通過它,可將輸出端帶到高歐姆狀態(tài)。如果元件在接通工作電壓時可實行復位,這對于由測試器來引發(fā)復位也是非常有幫助的。在這種情況下,元件在測試前就可以簡單地置于規(guī)定的狀態(tài)。
不用的元件引線腳同樣也應該是可接觸的,因為在這些地方未發(fā)現(xiàn)的短路也可能造成元件故障。此外,不用的門電路往往在以后會被利用于設計改進,它們可能會改接到電路中來。所以同樣重要的是,它們從一開始就應經過測試,以保證其工件可靠。