作者：李桂花 上海安世亞太結(jié)構(gòu)應(yīng)用工程師

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ICT技術(shù)

ICT( In-Circuit Test)，即在線測(cè)試技術(shù)，作為電子產(chǎn)品印制板組裝加工中的重要測(cè)試手段，已為大多數(shù)現(xiàn)代化電子企業(yè)所采用。

它使用一系列測(cè)試探針和測(cè)試夾具，在一個(gè)電路板的一面或兩面來(lái)測(cè)試制造過(guò)程中的電氣連接。每個(gè)測(cè)試探針施加一個(gè)力在一個(gè)特定的電路板位置，稱為測(cè)試點(diǎn)，由設(shè)計(jì)確定。在測(cè)試過(guò)程中，所有這些測(cè)試點(diǎn)力的聯(lián)合作用使電路板產(chǎn)生彎曲，如果應(yīng)力值足夠高，焊點(diǎn)可能會(huì)失效，PCB板上的元件也將產(chǎn)生超過(guò)允許范圍的應(yīng)力。

▲圖1  ICT測(cè)試儀

▲圖2 電路板常見(jiàn)的失效模式：陶瓷電容器的彎曲開(kāi)裂、墊坑

為了提前避免失誤和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，在生產(chǎn)過(guò)程中需要對(duì)ICT步驟進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量并監(jiān)控，以確定產(chǎn)品應(yīng)力應(yīng)變處于允許范圍內(nèi)。如果測(cè)量值超過(guò)了電路板允許的應(yīng)力應(yīng)變水平的最大值，將對(duì)電路板進(jìn)行重新布局設(shè)計(jì)或者調(diào)整夾具設(shè)計(jì)，或者按要求改變流程，使得應(yīng)力應(yīng)變數(shù)值回到允許范圍之內(nèi)。

ANSYS Sherlock

ANSYS Sherlock軟件是目前唯一一款基于可靠性物理的電子設(shè)計(jì)軟件，能夠在早期設(shè)計(jì)階段為電子硬件的元器件、板件和系統(tǒng)級(jí)提供快速準(zhǔn)確的壽命預(yù)測(cè)，其提供的ICT分析模塊基于有限元算法可以快速對(duì)測(cè)試點(diǎn)和夾具施加的機(jī)械應(yīng)力進(jìn)行建模，并根據(jù)預(yù)測(cè)的電路板部件的應(yīng)力對(duì)其進(jìn)行打分，列出測(cè)試不合格的元器件。

ICT測(cè)試在Sherlock軟件中實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單，導(dǎo)入電路板設(shè)計(jì)模型（odb++，IPC2581，Cadif等文件格式）后：

進(jìn)入PCB的layer層，定義電路板測(cè)試的約束條件。如固定孔約束、支撐約束等，約束條件可以復(fù)制也可以通過(guò)文件導(dǎo)入。

▲圖3 增加測(cè)試約束條件

▲圖4 約束條件可以復(fù)制

增加ICT測(cè)試點(diǎn)，并定義測(cè)試點(diǎn)載荷（力或者位移）。簡(jiǎn)單的測(cè)試點(diǎn)可以根據(jù)坐標(biāo)系手動(dòng)一個(gè)一個(gè)加入，如果測(cè)試點(diǎn)非常多，可以通過(guò)文件導(dǎo)入的形式輸入。

▲圖5 手動(dòng)增加單個(gè)測(cè)試點(diǎn)

▲圖6 復(fù)雜測(cè)試點(diǎn)可通過(guò)文本文件導(dǎo)入

求解并查看結(jié)果，評(píng)估由于過(guò)應(yīng)力導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)組件。

▲圖7 電路板三維位移和應(yīng)變結(jié)果

▲圖8 電路板危險(xiǎn)組件按照分?jǐn)?shù)不同顏色顯示

在上述分析結(jié)果基礎(chǔ)上，提出改進(jìn)措施。例如，通過(guò)改變測(cè)試點(diǎn)位置，減少測(cè)試點(diǎn)載荷/位移，增加或移動(dòng)板支撐，填充灌封膠等方法在Sherlock軟件里對(duì)電路板設(shè)計(jì)進(jìn)行快速迭代設(shè)計(jì)，以期達(dá)到產(chǎn)品測(cè)試合格的目標(biāo)。

例如在下圖中，軟件分別通過(guò)移動(dòng)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的組件U27到合適的位置（10年內(nèi)失效率大于20%）、增加約束條件（10年內(nèi)失效率約為5%，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)）、填充灌封膠（失效率非常低，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)）的方法來(lái)降低產(chǎn)品的失效率。

▲圖9 初始產(chǎn)品設(shè)計(jì)的失效率（2年內(nèi)達(dá)到5%）

▲圖10 移動(dòng)組件U27到合適的位置、增加約束條件、填充灌封膠降低失效率

應(yīng)用擴(kuò)展

除了ICT測(cè)試過(guò)程外，類似活動(dòng)包括四點(diǎn)彎曲測(cè)試、電路板子卡或連接器插入過(guò)程、分板過(guò)程、散熱器連接、對(duì)電路板的不適當(dāng)支撐等都會(huì)引起電路板過(guò)應(yīng)力失效，這些也可以通過(guò)Sherlock的ICT測(cè)試模塊進(jìn)行仿真。

▲圖11 四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)及ICT實(shí)現(xiàn)

▲圖12 直插連接器對(duì)電路板影響及ICT實(shí)現(xiàn)

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