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在线测试的未来

低成本ICT测试系统"分析家"

作者：华盛顿州阿灵顿CheckSum的John VanNewkirk
电路板测试设备已走过长达四十年的历史。二十世纪六、七十年代，数字功能测试仪成为电子生产测试市场的垄断产品，包括泰瑞达L115和General Radio 1796，它们分别由LASAR和CAPS模拟器提供支持。1978年，GenRad推出GR2270；惠普（现安捷伦）推出3060在线测试仪（ICT）。

GenRad的发展解决了由Faultfinders和Zehntel等小公司提供的自动测试所遭遇的瓶颈。1978年，Faultfinders被Fairchild收购，并于20世纪80年代被Schlumberger收购。1988年，泰瑞达收购了Zehntel。\par \ICT能够直接、迅速识别已装配电路板上存在的常见装配缺陷与零部件缺陷，因此，很快取代数字功能测试成为了首选生产测试技术。20世纪80年代，大部分ICT系统提供借助"反向驱动"矢量测试实现的数字IC测试覆盖率。随着电路板结构日趋复杂，密度逐渐提高，ICT的能力也不断扩大。好不夸张地说，二十世纪八九十年代，ICT成为了拉动电子产品产量和技术发展的重要力量—这在个人电脑和电信基础设施领域体现得尤其明显—2000年，全球ICT系统销量收入达到顶峰，接近7.5亿美元。（资料来源：Prime Research集团）

如今已是21世纪初，电信与个人电脑不再是影响电子行业发展的因素。消费电子现已登上技术领导地位—尤其是融合了个人电脑、MP3播放器、GPS设备和手机特征的各种手持产品。3G iPhone或"黑莓"与1999年流行的手机形成了鲜明对比。小规模订单具备越来越广泛的功能，这对电路板设计及其生产工艺产生了深重的影响。以下列举行业几个主要趋势。

手持电子对于物理尺寸的限制，必然提高元件复杂度和板密度。
高产量SMT（表面贴装技术）工艺迅速改进，不断提高产量。
零部件—尤其是数字IC质量提高。
集成设备及其周围电路的运行速度不断提高。
可编程零部件（ISP）越来越广泛地用于电路设计。不足为奇，这项技术与工艺进步对电路板测试和检测产生了深刻的影响。到2000年左右，ICT测试覆盖率完全能够满足诊断电路板上常见缺陷的需要。个人电脑主板成为了能够代表这个时期市场特点的高新技术。尽管围绕应急"访问损失"测试概念展开的讨论不计其数，但标准针床测试夹具可接触到每块板上的几乎所有电路节点。20世纪90年代末，ICT测试的主要缺陷包括：
锡焊短路和IC引脚断开
支持电力探测的元件与工艺问题（容限与翻转除外）
低速（小于5兆赫）数字ICT故障和断开引脚。

然而，伴随电路板和元件技术的不断发展，传统ICT战略和设备却停滞不前。自2000年市场"全盛期"过去后，几乎所有ICT供应商纷纷削减开支。那个时期的大部分Big Iron系统现已停产。尽管ICT仍是并将继续成为一项被广泛应用的生产电力测试技术，诸如边界扫描、光学自动检测（AOI）和自动x射线检测（AXI）等新测试与检测技术正经历迅速成长。造成ICT市场逐步萎缩的原因多种多样，但主要归因于两大技术现状：

电路节点通电损失：20世纪90年代，通电损失的理论讨论主题已转向有关"日益缩小和复杂的元件被装入更高密度板"的现实，这转而使产品尺寸不断缩小。可访问性降低意味着ICT覆盖率的降低。

缺陷类型转变：随着板密度与元件复杂度不断提高，自动装配和更高的元件质量可提高产量。同时，常见零部件缺陷和装配工艺缺陷占总缺陷比例已发生改变。缺陷类型的转变导致ICT测试覆盖率降低，从而改变了在线测试的工厂使命。

我们必须揭示缺陷类型转变的涵义，方可了解ICT要求的变化。

与其它通孔工艺相比，自动SMT工艺不易受板上零部件贴装工艺缺陷的影响，这些缺陷包括：零部件缺失、偏移和翻转等。贴装误差在所有缺陷中占据的比例有所下降。
与通孔工艺中最容易发生的锡桥（短路）故障相比，因焊料或焊膏不足引发的焊料连接性问题（开路）更加常见于SMT工艺中。
大部分焊料相关缺陷或为潜在缺陷，或与质量相关，包括：冷焊或元件竖立和侧立。总体而言，焊料缺陷占所有SMT缺陷的比例现已扩大。
手持产品特别具有较小尺寸、较高密度连接器和较为紧凑的物理外形，导致机械故障占当今故障总数的比例不断扩大。
元件零部件缺陷率也显著降低，尤其体现在数字IC领域。
十到十五年前，数字缺陷占缺陷总数的比例超过35%。如今，数字缺陷占板缺陷总数比例不到1%。缺陷类型转变意味着测试与检测战略必须做出相应调整，以维持总体测试覆盖率。若ICT战略—及支持该战略的在线测试仪—维持不变，并经最优化解决了当今迅速发展的技术环境中存在的各种缺陷，需要接受测试的内容和实际接受测试的内容之间将产生越来越大的分歧。测试覆盖率不统一，可能给功能测试或现场测试带来更高的单位已检测缺陷成本，甚至忽略实际存在的缺陷—从而扩大因潜在缺陷未接受测试而引发的保修和维护成本。

淘汰数字测试
正如我们提到的那样，当今的缺陷类型要求操作者扩大关注焊料缺陷和连接性缺陷，而AOI或AXI检测可最理想地满足以上要求。另一方面，由于数字缺陷几乎消失，因此，在线数字测试也将被逐渐淘汰。

操作者仅需在工艺中添加新AOI或AXI系统，过程看似十分简单。该技术解决方案显而易见，但经济型解决方案在这方面略显逊色。一个十分实际的成本问题正悄然浮出水面。仅仅在现有Big Iron ICT的顶部添加AOI等新检测技术，将超过预算允许的范畴。更加严重的是，当今资源日益减少，预算也将随之缩小。然而，我们将假定预算至少维持不变。这些足以满足测试战略需求的预算围绕Big Iron ICT展开，却无法适应大量新设备和新技术的要求。企业只有扩大测试预算或削减开支两条出路。

当认识到现有Big Iron ICT—即便陈旧得足以报废，但不存在任何大问题时，我们也能为测试与检测技术领域新投资所需的美元预算找到关键出口。在传统ICT上继续执行新测试项目（固定加测试程序），可引发巨额开支，从而带来较新型ICT替代系统更高的成本。传统ICT具有严格的固定要求和复杂的测试编程基础设施。

重审当今的所有缺陷，我们发现，在线测试任务便得更简单。原因何在？主要是我们摆脱了对数字测试的依赖。要求的减少，意味着ICT将缩小预算。简言之，扩大新测试与检测技术预算的方法在于投资低成本在线测试。这种测试方法具有较低的资本成本，更为重要的是，可不断降低测试夹具、测试程序和测试支持成本。

降低测试成本
一家每年板测试量超过900万块的大型电子OEM发现了低成本ICT可大大节省成本。认识到Big Iron测试仪具有过高的支持成本且其数字矢量测试等功能已丧失市场需求，这家制造商已转向CheckSum低成本在线测试仪，以满足生产线上的新型板需求。做出该决策后两年内，公司的板年产量扩大20%，即年产量超过1100万块板；而其测试仪库存中仍包含35台低成本在线测试仪和五台Big Iron系统。公司的Big Iron系统库存数量由之前的30台减少至5台。通过将低成本ICT广泛用于各种板（除少数板仍要求使用数字ICT外）测试，这家OEM将单位板测试成本由0.20美元降至略超过0.08美元，减少了60%的测试费用。

这表明，ICT具有十分广阔的发展前景，不仅归功于其日趋复杂的技术，还归功于其逐步提高的成本效益。对愿意识别和接受通电损失和缺陷类型转变带来的各种机遇的OEM及合约制造商而言，完成由Big Iron向低成本ICT过渡可为其提供更高的投资回报率。未来很长一段时间内，低成本ICT将继续发挥其作为成功生产测试战略的中流砥柱作用。

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