关于PCB电测技术的分析（二）

 二、电测的方法与设备
    电性测试的方法有：专用型(Dedicated)、泛用型(Universal Grid)、飞针型(Flying Probe)、非接触电子束(E-Beam)、导电布(胶)、电容式(Capacity)及刷测(ATG-SCAN MAN)，其中最常使用的设备有三种，分别是专用测试机、泛用测试机及飞针测试机。为了更了解各种设备的功能，以下将分别比较三种主要设备的特性。
    1、专用型(Dedicated)测试
    专用型的测试之所以为专用型，主要是因为其所使用的治具(Fixture, 如电路板进行电性测试的针盘)仅适用于一种料号，不同料号的板子就无法测试，而且无法回收使用。测试点数方面，单面板在10,240点、双面各8,192点以内均可作测试，在测试密度方面，由于探针头粗细的关系，较适合运用于 pitch以上的板子。
    2、泛用型(Universal Grid)测试
    泛用型测试的基本原理是PCB线路的版面是依据格子(Grid)来设计，一般所谓线路密度就是指grid的距离，也就是以间距(Pitch)来表示(部份时候也可用孔密度 来表示)，而泛用测试就是依据此一原理，依据孔位置以一G10的基材作Mask，只有在孔的位置探针才能穿过Mask进行电测，因此治具的制作简易而快速，而且探针可重复使用。泛用型测试具有极多测点的标准Grid固定大型针盘，可分别按不同料号而制作活动式探针的针盘，量产时只要改换活动针盘，就可以对不同料号量产测试。另外，为保证完工的PCB板线路系统通畅，需在使用高压电(如250V)多测点的泛用型电测母机上，采用特定接点的针盘对板子进行Open/Short电性测试，此种泛用型的测试机称之为「自动化测试机」 (ATE, Automatic Testing Equipment)。
    泛用型测试点数通常在1万点以上，测试密度在 或是 的测试称为on-grid测试，若是运用于高密度板，由于间距太密，已脱离on-grid设计，因此属于off-grid测试，其治具就必须要特殊设计，通常泛用型测试的测试密度可达 QFP。
    3、飞针(Flying Probe)测试
    飞针测试的原理很简单，仅仅需要两根探针作x、y、z的移动来逐一测试各线路的两个端点，因此不需要另外制作昂贵的治具。但是由于是端点测试，因此测速极慢，约为10~40 points/sec，所以较适合样品及小量产；在测试密度方面，飞针测试可适用于极高密度板( )，如MCM。
    三、技术比较
    典型的飞针测试产出大约在1~20 之间，若知道孔密度便可转换成每小时测试的总面积( )，则其测试面积的范围大约是15 (探针20 及32 板)至0.04 (探针1 及600 板)，差距375倍的原因在于板子的密度及间距。一般性能较好的飞针测试设备的产出大约维持在10 ~15 之间，可适用于密度为30 的商用板到600 的高密度板，对于多层板而言，在最佳状态下每一部飞针测试机每年测试总面积大约是3,000 ~5,000平方呎。
    而针盘式(Bed-of-Nails)的测试设备如专用型及泛用型，在于高密度板的测试能力比不上飞针测试，因此比较少用于高密度板的测试。然而理论上，针盘式的产出面积可达200~400 ，但以目前的生产状况而言，实际生产线上专用型则为30~100 ，而泛用型为15~50 （两者的比较基础在于专用型通常运用于大量产，而泛用型多运用于中小量产），理论与实际的差异除了因设备本身的因素外，还可能包含生产管理上的问题，在此不加以详述。在一般最佳状态下，专用型测试设备平均每年约有300,000 ，泛用型则为150,000 。但是每部设备产量的多寡可能因PCB厂商的生产计划而有显著的差异；例如，若以最先进的ATE检测手机板，每年每部测试设备约可产出600,000 ，但是若用于0.5~0.8mm-pitch的CSP时，测试速率则大约仅达1/4，每年每部测试设备产出为150,000 。
    综合以上的介绍可归纳出如表(一)的分析表。第一，在测试技术的适用目的方面，飞针测试是目前最适合使用于小量产及样品的电性测试设备，但是若要运用于中大量产时，则由于测速慢以及设备价格昂贵，将会使得测试成本大幅提高，而泛用型及专用型无论是用于何种层级的板子，只要产量达到一定的数量，测试成本均可达到规模经济的标准，而且约只占售价的2~4%，这也是为何泛用型及专用型为目前量产型的测试机种的主要原因。但是随着电子产品的变化速度加快，使得单一电路设计版本的产品生命周期变短(如，目前手机板的生命周期大约为6个月)，这个现象对于PCB厂商无论在更新泛用测试治具或专用测试设备来说，均会带来极高的成本威胁，根据数据显示，若用于高密度板，当平均产量小于150平方公尺以下时，测试成本将会高于$200(18%)以上，这已经不是一般生产所能承担的成本，因此电子产品的发展趋势将是PCB厂商在选购测试设备时，不容忽视的一个课题。目前尚在积极改良的E-Beam、CEM或电浆放电(Plasma Discharge)技术，若能在测试效率上提升，将是电性测试上良好及可行的解决方案。