一、電性測(cè)試

PCB板在生產(chǎn)過(guò)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(xì)間距及多層次的演進(jìn)，若未能及時(shí)將不良板篩檢出來(lái)，而任其流入制程中，勢(shì)必會(huì)造成更多的成本浪費(fèi)，因此除了制程控制的改善外，提高測(cè)試的技術(shù)也是可以為PCB制造者提供降低報(bào)廢率及提升產(chǎn)品良率的解決方案。

在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，因瑕疵而造成成本的損失，在各個(gè)階段都有不同的程度，越早發(fā)現(xiàn)則補(bǔ)救的成本越低。" The Rule of 10’s "就是一個(gè)常被用來(lái)評(píng)估PCB在不同制程階段被發(fā)現(xiàn)有瑕疵時(shí)的補(bǔ)救成本。舉例而言，空板制作完成后，若板中的斷路能實(shí)時(shí)檢測(cè)出來(lái)，通常只需補(bǔ)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(cè)出斷路，待板子出貨至下游組裝業(yè)者完成零件安裝，也過(guò)爐錫及IR重熔，然而卻在此時(shí)被檢測(cè)發(fā)現(xiàn)線路有斷路的情形，一般的下游組裝業(yè)者會(huì)向讓空板制造公司要求賠償零件費(fèi)用、重工費(fèi)、檢驗(yàn)費(fèi)等。若更不幸的，瑕疵的板子在組裝業(yè)者的測(cè)試仍未被發(fā)現(xiàn)，而進(jìn)入整體系統(tǒng)成品，如計(jì)算機(jī)、手機(jī)、汽車(chē)零件等，這時(shí)再作測(cè)試才發(fā)現(xiàn)的損失，將是空板及時(shí)檢出的百倍、千倍，甚至更高。因此，電性測(cè)試對(duì)于PCB業(yè)者而言，為的就是及早發(fā)現(xiàn)線路功能缺陷的板子。

下游業(yè)者通常會(huì)要求PCB制造廠商作百分之百的電性測(cè)試，因此會(huì)與PCB制造廠商就測(cè)試條件及測(cè)試方法達(dá)成一致的規(guī)格，因此雙方會(huì)先就以下事項(xiàng)清楚的定義出來(lái)：

1、 測(cè)試資料來(lái)源與格式

2、 測(cè)試條件，如電壓、電流、絕緣及連通性

3、 設(shè)備制作方式與選點(diǎn)

4、 測(cè)試章

5、 修補(bǔ)規(guī)格

在PCB的制造過(guò)程中，有三個(gè)階段必須作測(cè)試：

1、 內(nèi)層蝕刻后

2、 外層線路蝕刻后

3、 成品

每個(gè)階段通常會(huì)有2~3次的100%測(cè)試，篩選出不良板再作重工處理。因此，測(cè)試站也是一個(gè)分析制程問(wèn)題點(diǎn)的最佳資料收集來(lái)源，經(jīng)由統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以獲得斷路、短路及其它絕緣問(wèn)題的百分比，重工后再行檢測(cè)，將數(shù)據(jù)資料整理之后，利用品管方法找出問(wèn)題的根源，加以解決。

二、電測(cè)的方法與設(shè)備

電性測(cè)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(dǎo)電布(膠)、電容式(Capacity)及刷測(cè)(ATG-SCAN MAN)，其中最常使用的設(shè)備有三種，分別是專用測(cè)試機(jī)、泛用測(cè)試機(jī)及飛針測(cè)試機(jī)。為了更了解各種設(shè)備的功能，以下將分別比較三種主要設(shè)備的特性。

1、專用型(Dedicated)測(cè)試

專用型的測(cè)試之所以為專用型，主要是因?yàn)槠渌褂玫闹尉?Fixture, 如電路板進(jìn)行電性測(cè)試的針盤(pán))僅適用于一種料號(hào)，不同料號(hào)的板子就無(wú)法測(cè)試，而且無(wú)法回收使用。測(cè)試點(diǎn)數(shù)方面，單面板在10,240點(diǎn)、雙面各8,192點(diǎn)以內(nèi)均可作測(cè)試，在測(cè)試密度方面，由于****頭粗細(xì)的關(guān)系，較適合運(yùn)用于pitch以上的板子。

2、泛用型(Universal Grid)測(cè)試

泛用型測(cè)試的基本原理是PCB線路的版面是依據(jù)格子(Grid)來(lái)設(shè)計(jì)，一般所謂線路密度就是指grid的距離，也就是以間距(Pitch)來(lái)表示(部份時(shí)候也可用孔密度來(lái)表示)，而泛用測(cè)試就是依據(jù)此一原理，依據(jù)孔位置以一G10的基材作Mask，只有在孔的位置才能穿過(guò)Mask進(jìn)行電測(cè)，因此治具的制作簡(jiǎn)易而快速，而且可重復(fù)使用。泛用型測(cè)試具有極多測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)Grid固定大型針盤(pán)，可分別按不同料號(hào)而制作活動(dòng)式的針盤(pán)，量產(chǎn)時(shí)只要改換活動(dòng)針盤(pán)，就可以對(duì)不同料號(hào)量產(chǎn)測(cè)試。另外，為保證完工的PCB板線路系統(tǒng)通暢，需在使用高壓電(如250V)多測(cè)點(diǎn)的泛用型電測(cè)母機(jī)上，采用特定接點(diǎn)的針盤(pán)對(duì)板子進(jìn)行Open/Short電性測(cè)試，此種泛用型的測(cè)試機(jī)稱之為「自動(dòng)化測(cè)試機(jī)」(ATE, Automatic Testing Equipment)。

泛用型測(cè)試點(diǎn)數(shù)通常在1萬(wàn)點(diǎn)以上，測(cè)試密度在 或是的測(cè)試稱為on-grid測(cè)試，若是運(yùn)用于高密度板，由于間距太密，已脫離on-grid設(shè)計(jì)，因此屬于off-grid測(cè)試，其治具就必須要特殊設(shè)計(jì)，通常泛用型測(cè)試的測(cè)試密度可達(dá) 

QFP。

3、飛針(Flying Probe)測(cè)試

飛針測(cè)試的原理很簡(jiǎn)單，僅僅需要兩根****作x、y、z的移動(dòng)來(lái)逐一測(cè)試各線路的兩個(gè)端點(diǎn)，因此不需要另外制作昂貴的治具。但是由于是端點(diǎn)測(cè)試，因此測(cè)速極慢，約為10~40 points/sec，所以較適合樣品及小量產(chǎn)；在測(cè)試密度方面，飛針測(cè)試可適用于極高密度板( )，如MCM。

三、技術(shù)比較

典型的飛針測(cè)試產(chǎn)出大約在1~20 之間，若知道孔密度便可轉(zhuǎn)換成每小時(shí)測(cè)試的總面積( )，則其測(cè)試面積的范圍大約是15 (20 及32 板)至0.04 (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(cè)試設(shè)備的產(chǎn)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(duì)于多層板而言，在最佳狀態(tài)下每一部飛針測(cè)試機(jī)每年測(cè)試總面積大約是3,000 ~5,000平方呎。

而針盤(pán)式(Bed-of-Nails)的測(cè)試設(shè)備如專用型及泛用型，在于高密度板的測(cè)試能力比不上飛針測(cè)試，因此比較少用于高密度板的測(cè)試。然而理論上，針盤(pán)式的產(chǎn)出面積可達(dá)200~400，但以目前的生產(chǎn)狀況而言，實(shí)際生產(chǎn)線上專用型則為30~100 ，而泛用型為15~50（兩者的比較基礎(chǔ)在于專用型通常運(yùn)用于大量產(chǎn)，而泛用型多運(yùn)用于中小量產(chǎn)），理論與實(shí)際的差異除了因設(shè)備本身的因素外，還可能包含生產(chǎn)管理上的問(wèn)題，在此不加以詳述。在一般最佳狀態(tài)下，專用型測(cè)試設(shè)備平均每年約有300,000 ，泛用型則為150,000 。但是每部設(shè)備產(chǎn)量的多寡可能因PCB廠商的生產(chǎn)計(jì)劃而有顯著的差異；例如，若以最先進(jìn)的ATE檢測(cè)手機(jī)板，每年每部測(cè)試設(shè)備約可產(chǎn)出600,000 ，但是若用于0.5~0.8mm-pitch的CSP時(shí)，測(cè)試速率則大約僅達(dá)1/4，每年每部測(cè)試設(shè)備產(chǎn)出為150,000 。

綜合以上的介紹可歸納出如表(一)的分析表。首先，在測(cè)試技術(shù)的適用目的方面，飛針測(cè)試是目前最適合使用于小量產(chǎn)及樣品的電性測(cè)試設(shè)備，但是若要運(yùn)用于中大量產(chǎn)時(shí)，則由于測(cè)速慢以及設(shè)備價(jià)格昂貴，將會(huì)使得測(cè)試成本大幅提高，而泛用型及專用型無(wú)論是用于何種層級(jí)的板子，只要產(chǎn)量達(dá)到一定的數(shù)量，測(cè)試成本均可達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，而且約只占售價(jià)的2~4%，這也是為何泛用型及專用型為目前量產(chǎn)型的測(cè)試機(jī)種的主要原因。但是隨著電子產(chǎn)品的變化速度加快，使得單一電路設(shè)計(jì)版本的產(chǎn)品生命周期變短(如，目前手機(jī)板的生命周期大約為6個(gè)月)，這個(gè)現(xiàn)象對(duì)于PCB廠商無(wú)論在更新泛用測(cè)試治具或?qū)Ｓ脺y(cè)試設(shè)備來(lái)說(shuō)，均會(huì)帶來(lái)極高的成本威脅，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，若用于高密度板，當(dāng)平均產(chǎn)量小于150平方公尺以下時(shí)，測(cè)試成本將會(huì)高于$200(18%)以上，這已經(jīng)不是一般生產(chǎn)所能承擔(dān)的成本，因此電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)將是PCB廠商在選購(gòu)測(cè)試設(shè)備時(shí)，不容忽視的一個(gè)課題。目前尚在積極改良的E-Beam、CEM或電漿放電(Plasma 

Discharge)技術(shù)，若能在測(cè)試效率上提升，將是電性測(cè)試上良好及可行的解決方案。

表(一) 主要測(cè)試設(shè)備的功能與特性。

專用型測(cè)試 泛用型測(cè)試 飛針測(cè)試。

治具 專用型無(wú)法回收 可更換 兩根。

PCB料號(hào) 單一料號(hào) 各種料號(hào) 各種料號(hào)。

測(cè)試點(diǎn)數(shù) 單面10,240點(diǎn)雙面各8,192點(diǎn) 10,000點(diǎn)以上 。

制程技術(shù) 單面板雙面板多層板 單面板雙面板多層板 單面板雙面板多層板。 

量產(chǎn) 中、大量產(chǎn) 樣品，小中量產(chǎn)ATE適用大量產(chǎn) 最適合樣品及小量產(chǎn)。

設(shè)備成本 低 高ATE極高 中。

優(yōu)點(diǎn) 運(yùn)轉(zhuǎn)成本低產(chǎn)速快 治具成本較低設(shè)定時(shí)間短可測(cè)較高密度板 極高密度板不需治具。

缺點(diǎn) 治具貴設(shè)定慢技術(shù)受限 設(shè)備成本高較不適合大量產(chǎn) 設(shè)備昂貴產(chǎn)速極慢。

關(guān)注[恒成和線路板]微信公眾平臺(tái)，了解更多行業(yè)資訊和最新動(dòng)態(tài)！（微信號(hào)：PCBHCH）