印刷線路板制作技術(shù)大全-高速PCB設(shè)計(jì)指南:改進(jìn)電路設(shè)計(jì)規(guī)程提高可測(cè)試性
隨著微型化程度不斷提高，元件和布線技術(shù)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(dǎo)體之間的絕緣間距縮小到0.5mm，這些僅是其中的兩個(gè)例子。電子元件的布線設(shè)計(jì)方式，對(duì)以后制作流程中的測(cè)試能否很好進(jìn)行，影響越來(lái)越大。下面介紹幾種重要規(guī)則及實(shí)用提示。
通過(guò)遵守一定的規(guī)程（DFT-Design for Testability，可測(cè)試的設(shè)計(jì)），可以大大減少生
產(chǎn)測(cè)試的準(zhǔn)備和實(shí)施費(fèi)用。這些規(guī)程已經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，當(dāng)然，若采用新的生產(chǎn)技術(shù)和元件技術(shù)，它們也要相應(yīng)的擴(kuò)展和適應(yīng)。隨著電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸越來(lái)越小，目前出現(xiàn)了兩個(gè)特別引人注目的問(wèn)題：一是可接觸的電路節(jié)點(diǎn)越來(lái)越少；二是像在線測(cè)試（In-Circuit-Test）這
些方法的應(yīng)用受到限制。為了解決這些問(wèn)題，可以在電路布局上采取相應(yīng)的措施，采用新的測(cè)試方法和采用創(chuàng)新性適配器解決方案。第二個(gè)問(wèn)題的解決還涉及到使原來(lái)作為獨(dú)立工序使用的測(cè)試系統(tǒng)承擔(dān)附加任務(wù)。這些任務(wù)包括通過(guò)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)器組件進(jìn)行編程或者實(shí)行集成化的元器件自測(cè)試（Built-in Self Test，BIST，內(nèi)建的自測(cè)試）。將這些步驟轉(zhuǎn)移到測(cè)試系統(tǒng)中去，總起來(lái)看，還是創(chuàng)造了更多的附加價(jià)值。為了順利地實(shí)施這些措施，在產(chǎn)品科研開發(fā)階段，就必須有相應(yīng)的考慮。
1、什么是可測(cè)試性
可測(cè)試性的意義可理解為：測(cè)試工程師可以用盡可能簡(jiǎn)單的方法來(lái)檢測(cè)某種元件的特性，看它能否滿足預(yù)期的功能。簡(jiǎn)單地講就是：
l 檢測(cè)產(chǎn)品是否符合技術(shù)規(guī)范的方法簡(jiǎn)單化到什么程度？
l 編制測(cè)試程序能快到什么程度？
l 發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品故障全面化到什么程度？
l 接入測(cè)試點(diǎn)的方法簡(jiǎn)單化到什么程度？
為了達(dá)到良好的可測(cè)試必須考慮機(jī)械方面和電氣方面的設(shè)計(jì)規(guī)程。當(dāng)然，要達(dá)到最佳的
可測(cè)試性，需要付出一定代價(jià)，但對(duì)整個(gè)工藝流程來(lái)說(shuō)，它具有一系列的好處，因此是產(chǎn)品能否成功生產(chǎn)的重要前提。
2、為什么要發(fā)展測(cè)試友好技術(shù)
過(guò)去，若某一產(chǎn)品在上一測(cè)試點(diǎn)不能測(cè)試，那么這個(gè)問(wèn)題就被簡(jiǎn)單地推移到直一個(gè)測(cè)試
點(diǎn)上去。如果產(chǎn)品缺陷在生產(chǎn)測(cè)試中不能發(fā)現(xiàn)，則此缺陷的識(shí)別與診斷也會(huì)簡(jiǎn)單地被推移到功能和系統(tǒng)測(cè)試中去。
相反地，今天人們?cè)噲D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(cè)試中可能根本檢查不出來(lái)。例如某些要預(yù)先裝軟件或編程的元件，就存在這樣的問(wèn)題。（如快閃存儲(chǔ)器或ISPs：In-System Programmable
Devices 系統(tǒng)內(nèi)可編程器件）。這些元件的編程必須在研制開發(fā)階段就計(jì)劃好，而測(cè)試系統(tǒng)也必須掌握這種編程。
測(cè)試友好的電路設(shè)計(jì)要費(fèi)一些錢，然而，測(cè)試?yán)щy的電路設(shè)計(jì)費(fèi)的錢會(huì)更多。測(cè)試本身
是有成本的，測(cè)試成本隨著測(cè)試級(jí)數(shù)的增加而加大；從在線測(cè)試到功能測(cè)試以及系統(tǒng)測(cè)試，測(cè)試費(fèi)用越來(lái)越大。如果跳過(guò)其中一項(xiàng)測(cè)試，所耗費(fèi)用甚至?xí)蟆Ｒ话愕囊?guī)則是每增加一級(jí)測(cè)試費(fèi)用的增加系數(shù)是10 倍。通過(guò)測(cè)試友好的電路設(shè)計(jì)，可以及早發(fā)現(xiàn)故障，從而使測(cè)試友好的電路設(shè)計(jì)所費(fèi)的錢迅速地得到補(bǔ)償。
3、文件資料怎樣影響可測(cè)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(cè)試程
序。在許多情況下，開發(fā)部門和測(cè)試部門之間的密切合作是必要的。文件資料對(duì)測(cè)試工程師了解元件功能，制定測(cè)試戰(zhàn)略，有無(wú)可爭(zhēng)議的影響。為了繞開缺乏文件和不甚了解元件功能所產(chǎn)生的問(wèn)題，測(cè)試系統(tǒng)制造商可以依靠軟件工具，這些工具按照隨機(jī)原則自動(dòng)產(chǎn)生測(cè)試模式，或者依靠非矢量相比，非矢量方法只能算作一種權(quán)宜的解決辦法。
測(cè)試前的完整的文件資料包括零件表，電路設(shè)計(jì)圖數(shù)據(jù)（主要是CAD 數(shù)據(jù)）以及有關(guān)務(wù)
元件功能的詳細(xì)資料（如數(shù)據(jù)表）。只有掌握了所有信息，才可能編制測(cè)試矢量，定義元件失效樣式或進(jìn)行一定的預(yù)調(diào)整。
某些機(jī)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(duì)于可編程的元件，如快閃存儲(chǔ)器，PLD、FPGA 等，如果不是在最后安裝時(shí)才編程，是在測(cè)試系統(tǒng)上就應(yīng)編好程序的話，也必須知道各自的編程數(shù)據(jù)。快閃元件的編程數(shù)據(jù)應(yīng)完整無(wú)缺。如快閃芯片含16Mbit 的數(shù)據(jù)，就應(yīng)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(gè)4Mbit 存儲(chǔ)器向一個(gè)元件僅僅提供300Kbit 數(shù)據(jù)，就可能出現(xiàn)這種情況。當(dāng)然數(shù)據(jù)應(yīng)準(zhǔn)備成流行的標(biāo)準(zhǔn)格式，如Intel 公司的Hex或Motorola
公司的S 記錄結(jié)構(gòu)等。大多數(shù)測(cè)試系統(tǒng)，只要能夠?qū)扉W或ISP元件進(jìn)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(dāng)然，在可制造性和可測(cè)試性之間應(yīng)明確區(qū)別，因?yàn)檫@是完全不同的概念，從而構(gòu)成不同的前提。
4、良好的可測(cè)試性的機(jī)械接觸條件
如果不考慮機(jī)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(cè)試性的電路，也
可能難以測(cè)試。許多因素會(huì)限制電氣的可測(cè)試性。如果測(cè)試點(diǎn)不夠或太小，探針床適配器就難以接觸到電路的每個(gè)節(jié)點(diǎn)。如果測(cè)試點(diǎn)位置誤差和尺寸誤差太大，就會(huì)產(chǎn)生測(cè)試重復(fù)性不好的問(wèn)題。在使用探針床配器時(shí)，應(yīng)留意一系列有關(guān)套牢孔與測(cè)試點(diǎn)的大小和定位的建議。
5、最佳可測(cè)試性的電氣前提條件
電氣前提條件對(duì)良好的可測(cè)試性，和機(jī)械接觸條件一樣重要，兩者缺一不可。一個(gè)門電
路不能進(jìn)行測(cè)試，原因可能是無(wú)法通過(guò)測(cè)試點(diǎn)接觸到啟動(dòng)輸入端，也可能是啟動(dòng)輸入端處在封裝殼內(nèi)，外部無(wú)法接觸，在原則上這兩情況同樣都是不好的，都使測(cè)試無(wú)法進(jìn)行。在設(shè)計(jì)電路時(shí)應(yīng)該注意，凡是要用在線測(cè)試法檢測(cè)的元件，都應(yīng)該具備某種機(jī)理，使各個(gè)元件能夠在電氣上絕緣起來(lái)。這種機(jī)理可以借助于禁止輸入端來(lái)實(shí)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(cè)試系統(tǒng)都能夠逆驅(qū)動(dòng)（Backdriving）方式將某一節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)帶到任意
狀態(tài)，但是所涉及的節(jié)點(diǎn)最好還是要備有禁止輸入端，首先將此節(jié)點(diǎn)帶到高歐姆狀態(tài)，然后再“平緩地”加上相應(yīng)的電平。