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电路板在线测试(ICT)是指在电路板经表面贴装/插装后,检测元件在电路板生产过程中是否出现缺焊/虚焊、短路、及错件等问题;判断生产过程是否对元件性能产生不良影响;通过在线测试还可以发现电路板设计中的许多问题,从而降低产品成本。 ICT技术主要依赖于称作“针床”的技术,这种技术是利用针床夹具上的探针与被测电路板上元件的测试引脚相接触,探针的另一端通过夹具与测试仪相连。随着集成电路IC的发展,集成度越来越高,特别是BGA的出现,引脚间距愈来愈小,逻辑功能愈来愈强,这就给为测试点精确放置探针和开发测试程序带来极大难度。在这种情况下出现了边界扫描技术可以解决这些问题,但是如何在在线测试中实现边界扫描测试,如何减少边界扫描测试矢量,这些都对电路板的生产和质量提出了挑战,特别随着电路板生产自动化的出现,对测试生产自动化也提出了相应的要求。本文结合一个具体电路板在线测试实现,首先讨论了在ICT中,采用边界扫描元件测试技术实现在线测试生产;并在分析归纳各种测试方法的基础上探索一种新的改进方法,即将DeltaScan技术与边界扫描技术相结合以减少测试矢量,增加测试速度的一种实用方法。 边界扫描技术的突出优点是具有在元元件输出端观察元件的输入/输出数据,而独立于芯片上的核心逻辑。本课题采用边界扫描技术测试板上的FPGA元件,该技术使用串行矢量测试元件的输入输出引脚。边界扫描技术所用的串行矢量开发容易,不需要熟悉元件内部的逻辑电路,对任何元件其测试矢量的产生方法都相同,这样一来就解决了测试矢量开发难的问题。 边界扫描元件需要的测试矢量也较大,特别是当输入输出引脚多时,因而考虑将DeltaScan法与边界扫描法相结合,利用DeltaScan可测试IC引脚的接触性以减少测试矢量中用于测试元件引脚的矢量数,从而增加测试速度也是本课题的所要讨论的。DeltaScan技术是利用IC引脚上固有的虚ESD保护(寄生)二极管,测量其引脚对之间的电流。在焊接正常情况下,该电流值是唯一的。这种方法可以检测IC引脚开路和虚焊。其特点是对夹具基本上不需改动。不受元件封装类型及数量的限制,适合于元件的大批量生产。错误覆盖率较高。 任何逻辑元件的矢量测试,包括边界扫描测试,都必须先生成测试矢量,然后用这些测试矢量作为输入端的激励信号,因此测试矢量是矢量测试的基础,测试矢量生成方法的难易程度和测试矢量数目是边界扫描技术能否在实际中应用的关键。测试矢量的生成方法很多,本文在研究了各种方法的特性,以及边界扫描电路的特殊结构后,采用了伪穷举法生成测试矢量。 伪穷举法的主要思路是把电路分割成若干小块,以便减少测试所用的输入矢量数目。伪穷举法具有生成测试矢量简单的特点,对于无扇出的单输出电路,不失为一上佳的测试矢量生成方法。而边界扫描元件就其扫描电路而言恰可看作是简单的无扇出的单输出组合电路的测试。 本文进一步分析了边界扫描测试矢量生成机制。测试矢量中大多数是用于测试引脚之间是否有短路或有引脚开路情况的,引入DeltaScan测试IC的引脚的开路和短路情况后,就可从XC5210_TQ144的测试矢量集中去掉/合并与短路,开路测试有关的测试矢量,进一步减少了边界扫描所需的测试矢量。Del tascan技术还解决了那些无法用边界扫描测试方法进行测试的非输入输出引脚的测试问题。 本课题给出了具体开发步骤,测试矢量和测试程序清单,并对实验结果进行了讨论。从试验结果可知,伪穷举法与Deltascan相结合的确是生成边界扫描测试矢量的一个非常简单实用的方法,适用于任何一种边界扫描元件的测试矢量的生成。本文尝试的测试方法步骤具有一般性,不依赖于特定的测试设备。进一步减少了矢量个数,提高了边界扫描元件的测试速度约巧倍,使整个电路板的测试速度提高了一倍,从而提高了生产效率。它对于无扇出的单输出组合电路最适合,但是在实际应用过程中不要机械搬用,而要抓住伪穷举法的实质。