11．1．5 PCBDFM分析與優(yōu)化工具CAM350簡介

今天的PCB設(shè)計和制造人員始終處于一種強大的壓力之下，他們需要面對業(yè)界不斷縮短產(chǎn)品推向市場的時間、品質(zhì)和成本開銷的問題。設(shè)計人員和制造人員之間協(xié)同有效工作的壓力也變得越來越大！他們要在48h，甚至在24h內(nèi)完成工作已經(jīng)是很平常的事，而另一方面產(chǎn)品的復(fù)雜程度卻在日增加，產(chǎn)品的生命周期也越來越短。不僅如此，隨著電子設(shè)備的越來越小、越來越復(fù)雜，使得致力于電子產(chǎn)品開發(fā)的每一個人員都需要解決批量生產(chǎn)的問題。如果到了完成制造之后發(fā)現(xiàn)設(shè)計失敗了，則將錯過推向市場的大好時間。這所有的責任并不僅僅在于制造加工人員，而是這個項目的全體人員。

多年的實踐已經(jīng)證明，PCB的設(shè)計工程師需要清楚地了解有關(guān)制造加工方面的需求、限制以及在PCB設(shè)計階段或之后的處理過程。為了在制造加工階段能夠協(xié)同工作，需要在設(shè)計和制造之間建立一個有機的聯(lián)系機制。設(shè)計工程師應(yīng)該始終保持清醒的頭腦，記住從一開始所作的設(shè)計就應(yīng)該是具有良好的可制造性的，或者說是容易制造并能夠取得成功的。

CAM350在PCB設(shè)計領(lǐng)域是一個非常有用的分析和優(yōu)化工具，它能滿足PCB設(shè)計工程師在制造加工方面的各種需求。設(shè)計工程師能夠建立自己的設(shè)計，并在任務(wù)完成后提交產(chǎn)品開發(fā)過程中的下上步工序。如果采用CAM350，PCB設(shè)計工程師還能夠處理面向制造方面的一些問題，對其進行一些簡單處理。但是對于PCB的設(shè)計來說是已經(jīng)非常有效的了，使設(shè)計具有良好的“可制造性（Manufacturablity）”。

1．CAM350的功能

（1）可制造性設(shè)計（Designing For Fabrication）  使用DFF Audit，能夠確保設(shè)計中不會含任何制造規(guī)則方面的沖突（Manufacturing Rule Violations）。DFF Audit能執(zhí)行超過80種裸板的分析檢查，包括制造、絲印、電源和地、信號層、鉆孔、阻焊等。建立一種全新的具有藝術(shù)特征的Latium結(jié)構(gòu)，而運行DFF Audit只需要幾分鐘的時間，并具有較高的精度。

在提交PCB去加工制造之前，就能夠定位、標識并立刻修改所有的沖突，而不是在PCB制造加工之后。DFF Audit將自動地檢查酸角（Acid Traps）、阻焊條（Solder Masks Livers）、銅條（Coppers Livers）、殘缺熱焊盤（Starved Thermals）、焊錫搭橋（Solder Mask Coverage）等等。它之所以能夠確保阻焊數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，是根據(jù)一定的安全間距確保沒有潛在的焊錫搭橋條件、解決酸角（Acid Traps）問題，避免在任何制造車間的CAM部門產(chǎn)生加工瓶頸。

分析的結(jié)果將以圖形化的方式顯示在圖中，很容易觀察。不僅沖突能夠立刻觀察到，并且潛在可能的問題也能夠立刻得以修復(fù)，而且直接使用正確的數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)庫，確保所有內(nèi)容的完整性和一致性。

在設(shè)計期間進行可制造性分析，CAM350能使設(shè)計工程師能夠始終對數(shù)據(jù)進行控制或更改。現(xiàn)在的制造加工人員必須先處理設(shè)計工程師的設(shè)計文件，才能夠加工出PCB的裸板。當制造人員檢測到有酸角（Acid Traps）存在時，他們往往簡單地貼一塊銅片到這個縫隙中，而其實，也許只要重新布線，則可以消除產(chǎn)生酸角（Acid Traps）的可能。如果這樣的話，設(shè)計數(shù)據(jù)并不需要更新，其結(jié)果就是設(shè)計的完整性得到了保證。如果生新改變了設(shè)計，則這些新的版本將會覆蓋原來有問題的板子。這就是說，PCB設(shè)計工程師的設(shè)計能夠滿足制造人員的需要，設(shè)計工程師提交給產(chǎn)品制造加工人員的是具有很高品質(zhì)和良好可制造性的設(shè)計文件。這能夠節(jié)約制造加工的時間、反復(fù)和經(jīng)費開銷。

（2）設(shè)計規(guī)則檢查（Design Rule Checking）   CAM350還具有檢測各類型空間距離沖突的功能，例如導(dǎo)線到導(dǎo)線、導(dǎo)線到焊盤、焊盤到焊盤的間距及有鉆孔但是沒有焊盤、有焊盤沒有鉆孔等。另外，DRC還能夠進行各種比較，例如鉆孔對阻焊、阻焊對焊盤、鉆孔對焊盤檢查中間環(huán)的問題等。作為附加的一項功能，還能夠預(yù)先定義多次重復(fù)工作，以檢查不同的層、使用不同的規(guī)則等，然后將他們作為一個批處理方式進行工作。這將避免了需要重復(fù)運行DRC，它在中間層或外層上允許有不同的空間間距規(guī)則。

在使用DRC瀏覽查看已經(jīng)標識具有沖突的期間，將出現(xiàn)一個信息框，為你顯示有關(guān)當前查看的沖突的詳細信息，這將加速查看處理過程，避免需要使用附加的查詢命令，詳細的信息就在你的眼前。如果不運行DRC，工程師自己應(yīng)該清楚這此空間間距沖突，因為它們會在制造過程中出現(xiàn)問題。

（3）數(shù)據(jù)輸入和輸出  CAM350是一個靈活的、開放的系統(tǒng)，它提供了范圍廣泛的輸入和輸出能力，包括ODB++、Gerber、Direct CAM、IPCD-356和許多其他的格式。CAM350還具有輸入高級CAD數(shù)據(jù)格式的選項，包括Power PCB和Board Station等。通過使用這些具有智能化的數(shù)據(jù)格式，CAM350能夠擴展它支持的內(nèi)部孔徑（Aperture）形狀的數(shù)量。

2．CAM350分析和優(yōu)化的工具

（1）Direct CAD技術(shù)  CAM350接口界面具有智能的CAD數(shù)據(jù)庫，即Direct CAD。通過使用這個功能，能夠提供制造工具真實的設(shè)計數(shù)據(jù)，這樣，制造人員就能夠采用這種級別的信息數(shù)據(jù)進行工作，而設(shè)計工程師也將會從這種精確的設(shè)計轉(zhuǎn)換之間得到好處。

CAM350的Direct CAD技術(shù)讀取或?qū)懭氲氖侵悄芑腃AD數(shù)據(jù)，它自動動捕獲設(shè)計的各種屬性，收集各種制造數(shù)據(jù)，所以，不需要再面對那些不十分清晰的Gerber文件。設(shè)計人員便能更少地繪制數(shù)據(jù)，得到一個好的網(wǎng)表，需要解決更少制造工具的問題，設(shè)計人員的智能將全部用于制造以及制造加工的全過程。

（2）反向工程（Reverse Engineering）  如果現(xiàn)在有一些以前留下來的Gerber格式數(shù)據(jù)，或者是以其他CAD格式保留的數(shù)據(jù)，CAM350能夠讓設(shè)計人員進行“反向工程（Reverse Engineering）”。這個功能將允許設(shè)計人員將這些老的設(shè)計數(shù)據(jù)保存為當前正在工作的格式數(shù)據(jù)中。只需要簡單的幾步，CAM350就能夠?qū)⑦@些文件進行反向工程轉(zhuǎn)換到所選擇的CAD系統(tǒng)中。

（3）繪圖到光柵的多邊形轉(zhuǎn)換（Draw-to-Raster Polygon Conversion）  繪圖到光柵的多邊形轉(zhuǎn)換對于優(yōu)化數(shù)據(jù)來說是非常重要的部分，繪圖到光柵（Draw-to-Raster）轉(zhuǎn)換能夠減小數(shù)據(jù)的大小尺寸，通過轉(zhuǎn)換大量的“矢量（Vector）”填充的灌銅到數(shù)據(jù)更小的“光柵（Raster）”文件。這些光柵文件則能夠被光繪機計算處理，從而避免了需要保存許多類似“外框（Outline）”這樣的數(shù)據(jù)在Gerber數(shù)據(jù)中?，F(xiàn)在建立在高級的Latium結(jié)構(gòu)中，這個處理時間也被大大的減少。

（4）復(fù)合到層（Composite-to-Layer）  復(fù)合到層將可以使得多層正片（Positive）或負片（Negative）數(shù)據(jù)合并到單一的正片（Positive）層上。這一新的功能能夠保持導(dǎo)線和焊盤，僅僅轉(zhuǎn)換正片數(shù)據(jù)，結(jié)合負片為一個過邊形，使這一層能夠被編輯和工作處理。

（5）自動化（Automation）和腳本（Scripting）  CAM350建立了一種“批處理（Batch Mode）”的操作方式。批處理的操作過程允許設(shè)計人員增加產(chǎn)量、連續(xù)性和準確性，從銷售分析到PCB數(shù)據(jù)都使用工具分析。

采用批處理（Batch Mode）的操作方式，提供了一種Process Agents。這些腳本被設(shè)計用于自動處理一些特別的任務(wù)，Agents就是用戶可以定制、設(shè)置并保存，以便在任務(wù)時候?qū)τ谌魏卧O(shè)計重復(fù)進行操作。至今CAM350并沒有提供完全，只提供了一些，能夠建立設(shè)計人員自己客戶化定制的進程代理（Process Agents），它能夠使用各種各樣的語言編程工具。CAM350提供兩種，即Quore  Agents和MRC Agents。

Quore  Agents是建立了掃描整個設(shè)計、搜尋對于報價過程所需要的關(guān)鍵的信息：最小導(dǎo)線寬度、使用的最小焊盤尺寸、鉆孔的數(shù)量、SMD焊盤的數(shù)量以及其他各種信息。一旦這些信息被收集后，會生成一個報告，設(shè)計人員便可以在這個報告的幫助下獲得所做設(shè)計的報價。

MRC Agents是建立在CAM350的DFF Audit功能基礎(chǔ)上進行工作的，它給設(shè)計人員同樣的分析能力類型，是CAM工作者對設(shè)計人員的PCB按數(shù)據(jù)進行加工制造時的工具。MRC Agents允許設(shè)計人員可選擇任何80種DFF Audit檢查的任意組合，將它們作為一個組，保存在一個“參數(shù)文件（Parameter File）”中，然后可以在任何時候?qū)τ谌魏稳蝿?wù)運行它。另一個有益之處就是它具有良好的一致性、準確性和連貫性。

11．2 PCB的可測試性

11．2．1 PCB的可測試性概述

可測試性的概念誕生于航空電子領(lǐng)域。較早時期的航空電子通常采用以分析輸入輸出端口為主的黑箱方式進行測試，這種測試方式和思想在當時各種設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡單的情況下能夠滿足需要。但是，隨著當今電子設(shè)備日益體積小型化、功能多樣化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，產(chǎn)品的可靠性和可維修性標準僅以黑箱的方法越來越難以滿足。因此，測試工程師必須以更積極的方式介入到測試過程來迎接這項挑戰(zhàn)。他們不僅要承擔傳統(tǒng)測試中激勵生成者和響應(yīng)分析者的角色，還要成為整個測試過程的主導(dǎo)者和設(shè)計者，通過改善被測設(shè)備的初始設(shè)計來方便其最終產(chǎn)品測試，即提高測試設(shè)備的可測試性。這種可測試性的思想最早于1976年由一位美國人提出來后，美國國防部又相繼頌布了一系列與可測試性相關(guān)的標準規(guī)范。其中，在《電子系統(tǒng)及設(shè)備的可測試性大綱》標準規(guī)范中明確地將可測試性作為和與可靠性及維修性等同的設(shè)計要求，并規(guī)定了可測試性分析、設(shè)計及驗證的要求及實施方法。該標準的頒布標志著可測試性成為了一門獨立的學科?？蓽y試性概念誕生后，相繼應(yīng)用于電子產(chǎn)品診斷電路設(shè)計等各個領(lǐng)域，不僅對產(chǎn)品的可維修性設(shè)計產(chǎn)生了重大的影響，而且影響到了系統(tǒng)的整體效能和全壽命周期成本費用。因此，現(xiàn)代電子設(shè)備的設(shè)計都要包括可測試性設(shè)計。

1．可測試性的內(nèi)涵

在可測試性大綱中，可測試性被定義為產(chǎn)品能及時準確地確定其狀態(tài)（可工作、不可工作或者性能下降），隔離其內(nèi)部故障的設(shè)計特性。通俗地講，可測試性就是指測試工程師可以用盡可能簡單地方法來檢測某個部件是否正常工作的特性。簡單地講就是，檢測是否符合技術(shù)規(guī)范的方法能簡單化到何種程度；編制測試程序能快到何種程度；發(fā)現(xiàn)故障能全面化到何種程度；接入測試點的方法又能簡單化到何種程度。要深入地理解可測試性的內(nèi)涵，需要從如下3個方面來理解：

（1）       可測試性描述了測試信息獲取的難易程度  可測試性包括兩方面的具體含義：可控性和可觀測性。可控性是指產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)要便于控制的特性，可觀測性是指產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)便于觀測的特性。實際上，可控性和可觀測性所描述的就是對產(chǎn)品進行測試時信息獲取的難易程度的。越容易獲取到測試信息，它具有越好的可控性和可測試性。上面所提到的黑箱功能測試方法的根本缺陷就在于它難以獲取有效的表征被測試對象內(nèi)部狀態(tài)的測試信息。

（2）       可測試性是產(chǎn)品本身的一種設(shè)計特性  產(chǎn)品的可測試性并不是由可測試性設(shè)計所賦予的，而是產(chǎn)品一旦設(shè)計并生產(chǎn)出來，它本身就具有了一定的可測試性?？蓽y試性可以通過可控性、可觀測性等指標來度量。要改善產(chǎn)品的可測試性指標，就必須在產(chǎn)品設(shè)計階段就進行良好的可測試性設(shè)計。

（3）       可測試性技術(shù)的最終目標是要提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，降低其全壽命周期費用  降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，是工業(yè)界永恒的主題。目前，單純合格與不合格的傳統(tǒng)質(zhì)量標準已轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合性能指標、可靠性及可用性指標要求的“完整質(zhì)量”，同時傳統(tǒng)的僅考慮產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)成本的產(chǎn)品成本也由“全壽命周期成本”的概念所取代。全壽命周期成本包括產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到報廢處理全過程的費用?？蓽y試性技術(shù)的應(yīng)用可以極大地提高產(chǎn)品的“完整質(zhì)量”，降低產(chǎn)品的“全壽命周期成本”。一方面，在產(chǎn)品設(shè)計階段，可以對產(chǎn)品設(shè)計原型進行虛擬測試，驗證設(shè)計方案，排除可能的設(shè)計缺陷；在生產(chǎn)階段，可以對產(chǎn)品進行全面的測試，排除產(chǎn)品的潛在故障，從而降低使用過程中的故障率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。另一方面，可測試性技術(shù)可以縮短新產(chǎn)品的研制、試驗和評價的周期，降低產(chǎn)品的研制費用，不僅如此，還可以提高產(chǎn)品的可用性、可維護性等指標，減少用于這些方面的費用，從而降低了產(chǎn)品的全壽命周期費用。

2．產(chǎn)品可測試性設(shè)計的必要性

過去，若某一產(chǎn)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下一個測試點上去。如果產(chǎn)品缺陷在生產(chǎn)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(chǎn)品非常復(fù)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(yù)先裝軟件或編程的元件，就存在這樣的問題。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(shè)計有一定的成本；然而測試困難的電路成本更高。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)的10倍。通過測試友好的電路設(shè)計，可以及早發(fā)現(xiàn)故障，從而使測試友好的電路設(shè)計的成本迅速地得到補償。

3．PCB的可測試性設(shè)計

對于PCB而言，隨著現(xiàn)代電子產(chǎn)品的復(fù)雜化程度不斷提高，并且繼續(xù)向著集成度不斷提高、體積小型化的方向發(fā)展，PCB設(shè)計中所選用的元器件和布線技術(shù)也在不斷向前發(fā)展，因此，在設(shè)計的同時就必須考慮如何確保PCB設(shè)計的正確性，這包括如何對PCB進行檢測、如何診斷出錯誤。這些就是PCB可測試性設(shè)計所要做的工作。

以提高產(chǎn)品可測試性為目的的設(shè)計稱為可測試性的設(shè)計（Design For Testability，DFT）。PCB的可測試性設(shè)計指的是在PCB設(shè)計前就應(yīng)考慮測試點的安置，以使測試人員能夠用盡可能簡單的方法來檢測元件的工作狀態(tài)。良好的PCB可測試性設(shè)計需要考慮機械和電氣方面的設(shè)計規(guī)程，因此需要付出一定的代價。但這對于整個生產(chǎn)工藝流程來說，卻具有很多好處，是PCB能否成功生產(chǎn)的重要前提。不僅如此，通過遵守一定規(guī)程的PCB可測試性的設(shè)計DET，還可以大大減少PCB的測試準備和實施成本。這些規(guī)程已經(jīng)經(jīng)過了多年的發(fā)展，目前正隨著PCB的生產(chǎn)工藝的進展和元器件 的發(fā)展而不斷發(fā)展。

通常，電路板測試點的設(shè)定至關(guān)重要，因為如果產(chǎn)品缺陷在生產(chǎn)測試階段不能被發(fā)現(xiàn)，則此缺陷通過功能和系統(tǒng)的測試來發(fā)掘，而這樣會造成測試成本高很多，因此研制出的PCB的缺陷應(yīng)可能早地被發(fā)現(xiàn)，因此，在電路原理設(shè)計的同時必須進行良好的可測試性設(shè)計。

目前，隨著電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸越來越小，PCB的設(shè)計出現(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；二是在線測試（In-Circuit-Test）這些方法的應(yīng)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(yīng)的措施，采用新的測試方法和采用創(chuàng)新型適配器解決方案。第2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(wù)，這些任務(wù)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，內(nèi)建的自測試）。將這些步驟轉(zhuǎn)移到測試系統(tǒng)中去，總地來看，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(chǎn)品研究開發(fā)階段，就必須有相應(yīng)的考慮。

4、PCB可測試性的條件

影響PCB可測試性的因素很多，其中最主要的是取決于電氣方面的基本規(guī)則與機械方面的基本規(guī)則。

（1）PCB可測試性的因素很多，電氣前提條件對于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(nèi)，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(shè)計電路時應(yīng)該注意，凡是要用在線測試法檢測的元件，都應(yīng)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)的高阻抗狀態(tài)。

雖然幾乎所有的測試系統(tǒng)都能夠以逆驅(qū)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，首先將些節(jié)點帶到高阻抗狀態(tài)，然后再“平緩地”加上相應(yīng)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100Ω的電阻與電路連接。每個元件應(yīng)有自己的啟動、復(fù)位或控制引線腳。必須避免許多零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(yīng)有一個線線腳，通過它可將輸出端帶到高阻抗狀態(tài)。如果元件在接通工作電壓時可實行復(fù)位，這對于由測試器來引發(fā)復(fù)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(yīng)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(shè)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(yīng)經(jīng)過測試，以保證其部件可靠。

（2）PCB可測試性的機械條件  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，這時將會產(chǎn)生測試重復(fù)性不好的問題。

為保證PCB的可測試性，其測試點要滿足兩個條件：測試探針要與測試點能夠可靠接觸；不會引起電路的異常。在使用探針床配器時，為改進PCB的可測試性一般要求如下：

對于定位孔：

1）呈對角線配置；

2）定位精度為±0.05mm（±2mil）；

3）直徑精度為±0.076mm（+3 / -0mil）；

4）相對于測試點的定位精度為±0.05mm（±2mil）；

5）離開元件邊緣距離至少為3mm；

6）不可穿通接觸。

對于測試點：

1）盡可能為正方形，并均勻地布在插件板的背面上；

2）測試點直徑至少為0.88mm（35mil）；

3）測試點大小精度為±0.076mm（±3mil）；

4）測試點間隔盡可能為2.5mm，間隔精度為±0.076mm（±3mil）；

5）鍍錫，最好是鍍金，端面可直接焊接以盡可能地保證良好的電接觸；

6）距離元件邊緣至少為3mm；

7）每個節(jié)點應(yīng)至少有一個測試點（100%通道）；

8）備用或不用的門電路都有測試點；

9）供電電源的對外測試點分布在不同位置。

對于元件標識：

1）標識文字同一方向；

2）型號、版本、系列號及條形碼標識要明確；

3）元件名稱要清晰易見，且盡可能直接標在元件近旁。

11．2．2 PCB的測試策略

隨著自動測試設(shè)備成為電子裝配過程整體的一部分，可測試性的設(shè)計（DFT）必須不僅僅包括傳統(tǒng)的硬件使用問題，而且應(yīng)包括測試設(shè)備診斷能力的知識。PCB的可測試性設(shè)計是一個協(xié)同設(shè)計的過程，涉及多個方面。PCB的可測試性設(shè)計的效果主要體現(xiàn)在能否達到最少的返工、最高的一次合格通過率及最低的測試成本等方面。往往在進行PCB的可測試性設(shè)計之前，首先要確定其PCB的測試策略。

1．影響PCB測試策略的參數(shù)

在制定測試策略之前，設(shè)計者首先必須對影響PCB測試策略的參數(shù)理解透徹。而影響PCB測試策略的主要參數(shù)包括：

（1）測試點的可訪問性  對于PCB的可測試性，首要的是其上測試點的可訪問性，其目標是在實現(xiàn)設(shè)計PCB時的完全訪問和大的測試焊盤。然而遺憾的是，大多數(shù)的設(shè)計工程師并沒有充分認識到測試點的可訪問性在PCB上的重要性。

（2）測試焊盤的尺寸  當PCB的設(shè)計更小時，主要要解決的是測試焊盤的“額外的”占板空間問題。當由于不能使用在線測試儀（In-Circuit Tester，ICT）的簡單診斷，產(chǎn)品必須由設(shè)計工程師來調(diào)試的時候，情況就會是另一回事。如果不能提供完全訪問，測試選擇是非常有限的。

（3）功能  在高速設(shè)計中損失的性能影響PCB的部分，但卻可以逐步縮小PCB在可測試性上的影響。

（4）板的尺寸和節(jié)點數(shù)  當物理板的尺寸在任何現(xiàn)有的設(shè)備上都不能測試的時候，必須加額外的測試設(shè)備才能解決，且測試成本也會上升。由于每臺測試設(shè)備都只珍有有限的測試針腳，因此，在進行PCB的設(shè)計時，要考慮PCB上的測試節(jié)點數(shù)，選用合適的測試方案以使測試的節(jié)點數(shù)不超過測試設(shè)備所具有的測試針腳數(shù)。這只能通過對使用的測試方法、現(xiàn)有測試設(shè)備與能力和對制造環(huán)境的故障頻譜的深入了解做得到。

（5）DFT規(guī)則的使用、遵守或理解  通常DFT規(guī)則由理解制造環(huán)境、過程與功能測試要求和元件技術(shù)的一個工程師或工程師小組強制執(zhí)行。在實際環(huán)境中，過程是漫長的，要求設(shè)計、計算機輔助設(shè)計（CAD）與測試之間的相互溝通。這個乏味的重復(fù)性工作容易產(chǎn)生人為錯誤，經(jīng)常由于到達市場的時間壓力而匆匆而過。現(xiàn)在工業(yè)上已經(jīng)有開始使用自動“可生產(chǎn)性分析儀”，利用DFT規(guī)則來評估CAD文件。當合約制造商（Contract Manufacturer，CM）使用時，可分類出多套規(guī)則，這種方法的優(yōu)點是規(guī)則的連續(xù)性和產(chǎn)品評估的無差錯性。

2．PCB的測試方法

隨著原始設(shè)備生產(chǎn)商（OEM）轉(zhuǎn)向依靠合約制造商（CM）的越來越多，使用的設(shè)備也隨廠與廠之間的不同而迥異。不清楚地理解制造商工藝，就不可能采用最合適的測試方案。因此，執(zhí)行DFT規(guī)則的DFT小組必須清楚現(xiàn)有的測試策略。目前的測試方法主要有：

（1）手工視覺測試  手工視覺測試是通過人的視覺與比較來確認PCB上的元件貼裝，這種技術(shù)是使用最為廣泛的在線測試方法之一。但是隨著產(chǎn)量的增加和電路板及元件的縮小，這個方法越來越不適用了。低的預(yù)先成本和沒有測試夾具是它的主要優(yōu)點；同時，很高的長期成本、不連續(xù)的缺陷發(fā)覺、數(shù)據(jù)收集困難、無電氣測試和視覺上的局限也是這種方法的主要缺點。

（2）自動光學檢查（Automated Optical Inspection，AOI）  這種測試方法也稱為自動視覺測試，通常在回流前后使用，是較新的確認制造缺陷的方法，對元器件的極性、元器件是否存在的檢查效果比較好。它是一種非電氣的、無夾具的在線技術(shù)。其主要優(yōu)點是易于跟隨診斷、程序容易開發(fā)和無夾具；主要缺點是對短路識別較差，且不是電氣測試。

（3）功能測試（Functional Test） 功能測試是最早的自動測試原理，它是特定PCB或特定單元的基本測試方法，可用各種測試設(shè)備來完成。功能測試主要有最終產(chǎn)品測試（Final Product Test）和最新實體模型（Hot Mock-up）兩種。

最終產(chǎn)品測試是最常見的功能測試方法。它只對最終產(chǎn)品進行測試，如果沒有自動測試所提供的軟件或硬件的保護的話，有可能會損壞到被測試對象。它的主要優(yōu)點是初始成本低，有一次裝配和產(chǎn)品與品質(zhì)的保障。其主要缺點包括診斷分辨低、速度較慢、長期成本高、有可能因PCB的短路引起板或機器的損壞以及無參數(shù)測試能力等。

最新實體模型通常放在不同的裝配階段測試，而不只是對最終產(chǎn)品進行測試。在診斷能力上，它好過最終產(chǎn)品測試，但必須建立專門測試單元，因而成本較高。這種方法的主要優(yōu)點是初始成本低；缺點是空間使用效率低，維護測試設(shè)備的成本高，有可能因測試短路而損壞UUT，無參數(shù)測試能力。

（4）飛針測試機（Flying-Probe Tester）  飛針測試機也稱為探針測試機，也是一種常用的測試方法。由于在機械精度、速度和可靠性方面的進步，它在過去幾年中已經(jīng)受到了普遍歡迎。此外，現(xiàn)在對于原型（Prototype）制造、低產(chǎn)量制造所需要的具有快速轉(zhuǎn)換、無夾具能力的測試系統(tǒng)的要求，使得飛針測試成為最佳選擇。飛針測試機的主要優(yōu)點是，它是最快速的到達市場時間（Time To Market）的工具，自動生成測試，無夾具成本，良好的診斷和易于編程。

（5）制造缺陷分析儀（Manufacturing Defect Analyzer，MDA）  MDA是一種用于高產(chǎn)量/低混合環(huán)境中只診斷制造缺陷的好工具。這種測試方法的主要優(yōu)點是前期成本較低，高輸出，容易跟隨診斷和快速完全的短路以及開路測試等；主要缺點是不能進行功能測試，通常沒有測試覆蓋指示，必須使用夾具，測試成本高等。

除了以上介紹測試方法外，還有測試自動X光學檢查法、ICT等測試方法，這些方法也都有各自的優(yōu)缺點，適用于不同的應(yīng)用場合。

各種測試方法的比較總結(jié)如表6-1所示。

表6-1 各種測試方法的比較

測試設(shè)備	要求板的可訪問性	夾具	程序成本	夾具成本	維護成本	輸出能力
手工視覺	視線	無	低	無	低	低
自動光學檢查（AOI）	無	無	低	無	低	中
最終產(chǎn)品測試	只有產(chǎn)品使用	無	低	無	低	低
實體模型	只有產(chǎn)品使用	無	低/中	中	中/高	低
飛針測試機	全部	無	中	無	中	低
制造缺陷分析儀（MDA）	全部	針床	低	高	中	高
自動X光學檢查	無	無	高	無	高	低
ICT	全部	針床	中	高	中	高

注：1、需要用于100%測試覆蓋。

    2、需要用于100%測試覆蓋，除非使用在機硬件。

 

3．PCB的測試方法與缺陷覆蓋

不同的測試方法有著不同的缺陷覆蓋范圍，因此在制定測試策略之前要理解現(xiàn)有的各種測試方法的缺陷覆蓋范圍，對各種測試儀器設(shè)備的性能特點時行詳細的了解，只有這樣才能制定出最適合的測試策略。