在线测试技术的现状和发展

(2)数字芯片的隔绝和测量

因为被测数字器件必须要上电才能测量，在板上器件间又存在连结，因此电源也会加到其他器件上，这样一来，当测试仪要给被测芯片的某输入端加驱动信号时(如高电平)，此输入端可能被另一芯片的输出保持在相反电位(低电平)。

数字驱动器在瞬间强制被测芯片的输出端到指定电平，而不管其他芯片影响，来解决这个问题，这种技术称背驱动技术。

考虑一个典型的TTL芯片输出状态，如图8、9所示。图8中Q1导通，Q2截止时，输出为低电平，为瞬间使输出为高，测试仪强加一瞬间电流脉冲，从Q1发射极反流过集电极，使输出端产生高电位，类似图9，Q2导通，Q1截止时，输出为高，为使输出为低，测试仪在输出处加一低电平，吸收由此产生从Q2流经的电流。因数字测试速度很快，电流脉冲时间远小于10ms(通常为5-10μs)，这么短的脉冲不会造成芯片的损坏。

2.4 针床测试的局限

针床测试的局限主要体现在机械精度方面，我们不妨计算一下从PCB制作，夹具制造直至测试个环节带来的误差总和，就不难得出结论：

(1)夹具钻孔精度，状态很好的针床在钻厚度较厚的夹具板，精度很难控制在25μm以下，况且，对于某些高精度PCB测试用夹具，层数可高达8层之多。

(2)PCB测试时，PCB与夹具之间和夹具与设备之间对位精度，为了让夹具便于在针床上放置取下，若采用销钉定位，销钉与销钉孔的直径应相差10-20μm。

(3)PCB孔位与外层图形偏差。在多层PCB制造中，为避免内层破盘，提高合格率，常常采用层压后，根据各层图形相对位置，钻定位孔。层数越高，孔与外层图形对位置相差越大，PZB的上表面和下表面位置也可能相差±0.15mm。

(4)测试探针的移动。在多层夹具中，若有细小的偏差，造成探针摩擦或卡住，就会造成开路误报。密度过高造成夹具的各层强度下降，发生弯曲等现象，又会造成探针位置偏差。

(5)PCB尺寸稳定性和夹具与PCB尺寸一致性误差，对一类PCB，由于制造条件的差异(分批制造)环境温度、湿度会造成底片、基材的尺寸变化，导致同类PCB图形尺寸细小的差别。若板面较大，密度较高时，会直接影响测试精度，同样，夹具的尺寸也可能根据环境的变化出现微观差异，这些对测试准确性带来很大影响。

(6)PCB翘曲造成与测试针对位置变化，严重时，探针无法接触被测表面，产生误报。

综上所述，测试精度的局限是针床测试面临的最大问题，据统计，在保证重复测试正确性的 前提下，排除PCB上下两面位置的偏差，对100mm×100mm的PCB可测试的最小节距为0.25mm，对200mm×200mm的PCB可测试的最小节距为0.31mm，对300mm×300mm的PCB可测试的最小节距为0.44mm;对400mm×400mm的PCB可测试的最小节距为0.49mm。

需要指出的是，随着密度的变化，测试产品和测试成本都相应变化，产量与中心距的平方函数成正比，测试成本与中心距函数成反比。

另外，测试点数也是另一个局限因素，尤其是BGA广泛应用的今天，要求测试点密集，若PCB上分布的BGA较多，其间距有限，可能造成测试针分配不足的问题，对专用测试来讲，总的测试电枢也非常有限，对高密度封装板、局部测试点密集，可以被测试的面积也受到限制，例如，对常规的可测试面积为500mm×500mm，对高密度PCB可测面积仅为200mm×200mm，这就是总测试点数限制造成的结果。

对专用测试夹具而言，进行高密度PCB测试时，弹簧测试针对精细节距测试造成不足，按目前PCB密度要求，测试针应当非常细，最好的0.3mm以下，其制造相当困难，夹具的钻孔定位，也是专用夹具必须面临的问题。

2.5 针床测试的改进

面对高密度PCB测试中出现的越来越多的问题，针床测试技术不断发展改进，主要体现在针床的密度提高，夹具设计制造的创新和优化，辅助测试的引入，数据采用优化，测试技术(开关卡)的完善。

(1)针床密度的变化

一般的针床测试针的中心距为2540μm，称单密度针床，随着测试点数的增加和测试密度的提高，已有许多厂家推出双密度针床，测试针的中心距为1778μm，图10为单密度测试针床和双密度针床的比较，现在，也有厂家在研制四密度测试设备，虽然在一定程度上可以解决测试点数问题，但精度的问题仍然存在。

(2)夹具设计制造技术的革新

作为测试精度的主要影响因素，夹具的设计制造极为关键，在许多成功地进行高密度测试的针床测试设备中，夹具设计多都有独到之处，如ECT的夹具设计软件，仔细考虑了测试探针的倾斜度、摩擦力等问题，使制作出的夹具与探针中心正对测试点，保证了精度与设计一致，在探针较少的区域，夹具在x、y和z 3个方向受力均衡，不产生弯曲变形而造成偏差，自动对准系统还可以检测和补偿定位孔与外层图形间的偏差，在夹具材料的选择上，使用模块化、受温湿度影响下小的材料，保证尺寸精确、稳定。

(3)导电橡胶模块的引入

有些针床测试设备中，对于某些极为精细的部分，如TAB，倒装芯片，μBGA或QFP等，测试点中心距在0.1mm左右，用针测试定位困难。采用导电橡胶模块，进行局部测试，可以克服针床测试的不足，这个模块通过气动导管与夹具相连，由相应的夹具设计软件自动定位，若多个区域需要用到这个模块，模块可多次采用，但导电橡胶模块将所覆盖区域的所有测试点短连，其内部的短路无法测出，仅用于被测区域与外界的连通性，若要测试内部短路，必须将这些网选出，采用其他的方法(如移动探针)测试。

(4)开关卡技术的改进

为适应测试准确性的要求，开关卡要求能耐高压，在关的状态下无泄露，在开的状态下电阻能得到补偿，保证测试正确性，开关卡本身采用SMT封装，占用体积小，并有ESD(静电放电保护)。