[发明专利]使用探针的电路板测试

说明书

优先权

本申请是Alexander Leon于2007年7月20日提交的且题为Arcuate Blade Probe的美国专利申请序列号11/781,146的部分继续申请。美国专利申请序列号11/781,146是2005年9月6日提交的美国专利No.7,248,065的分案申请。美国专利No.7,248,065是2005年4月22日提交的现在放弃的美国专利申请序列号11/112,279的部分继续申请。

背景技术

诸如印刷电路板（PCB）（包括焊接到PCB的电子部件）的印刷电路组件（PCA）在大多数电子产品中使用。这些产品包括消费电子产品，诸如个人计算机、膝上型计算机、硬盘驱动器、蜂窝电话、个人数字助理（PDA）、数字音乐播放器以及视频显示和回放系统，仅列举几个例子。在PCA的在线测试（ICT）过程中的接触可重复性故障是影响电子产品的制造成本和可靠性的一个因素。

接触可重复性故障是由于与测试夹具连接的探针（也称为柱塞（plunger））而引起的，所述测试夹具相对于PCA定位以使得探针端头接触PCA上的测试点。典型地，测试点是与PCA相连的测试焊盘，通孔（through hole via）或盲孔（blind via）。由于经济和环境原因，优选免洗制造工艺来组装PCA，在此期间，使用基于铅的或无铅焊膏，将膏涂敷到测试过孔（via）或测试焊盘。在涂覆（pasting）之后，焊膏被加热以使得焊膏回流，从而膏的焊料成分湿润过孔或测试焊盘的焊盘表面。回流还导致膏的焊剂成分被释放。过孔孔洞或围绕测试过孔焊盘的区域中的所得焊剂池可以通过阻止测试探针与过孔进行电接触而导致上述的接触可重复性故障。

例如，在过孔的情况中，在回流期间，一部分焊料湿润过孔的焊盘且另一部分焊料流入到过孔的孔洞（hole）中且部分或者完全地填充该孔洞。另外，焊剂也流入到孔洞中且在焊料的顶部上聚集成池。结果，孔洞被焊剂/焊料阻塞且阻塞物可以部分地凹陷在焊盘的水平面之下、可以与焊盘齐平或者可以延伸到焊盘的水平面之上。在ICT期间，当将测试夹具上的探针推进为与过孔接触以电接触焊盘上的焊料时，探针的冲头（plunger tip）由于阻塞而不能进入孔洞中。结果，探针和焊料之间的电接触被阻止且因为探针和过孔之间的接触故障，ICT可能指示在测单元（UUT）是有缺陷的。可能无法可靠地接触测试点上的焊料的现有技术的冲头样式的示例包括有头和无头的单针端头、凿状端头（chisel tip）、矛状端头（spear tip）、星状端头（star tip）、多边箭头端头（multi-sided arrowhead tip）以及多点王冠（multi-pointed crown）和郁金香状端头（tulip tip），仅列举几个例子。

接触可重复性故障的经济影响包括通过坏板、拒绝或放弃好板、对测试夹具或UUT进行故障检修所需的停机时间、由于现场的产品故障导致的增加的担保费用、购买有缺陷产品的不悦的消费者以及由于有缺陷产品导致的信誉和品牌忠诚度的丧失。

接触可重复性故障的现有解决方案包括对于使用热风焊料整平处理（HASL）的基于铅的工艺不涂覆焊盘。可以使用诸如ENIG和电解镍-金（Ni/Au）的处理，但是这些处理增加了生产成本且冒着一些金属间可靠性问题的风险。浸银（Ag）并不像ENIG或电解Ni/Au那样高成本，但是可能导致可靠性问题、晶须生长和可焊接性问题。类似地，浸锡（Sn）处理造成晶须生长和可靠性问题的高风险。另一解决方案是焊膏套印（overprinting）；然而，套印要求使用微过孔，这造成了其自身的问题且可能导致焊料流入到PCB的另一侧，从而对于在PCB的相对侧上涂覆和装载部件创建了障碍。最后，一个解决方案包括在PCB上与其他贯通孔洞部件一起波动焊接测试点。然而，波动焊接解决方案并不适于所有的应用。

在所有上述解决方案中，有机可焊接性保护剂（OSP）处理是最低成本且当前最可靠的处理。OSP被涂敷于PCB上的导体（例如铜迹线或焊盘）的裸露表面。OSP在制造PCB之后涂敷以防止在PCB等候组装处理时铜导体的氧化，在组装处理中涂敷焊膏、将部件装载在PCB上，且将PCB回流。通过防止铜的氧化，OSP确保了PCB的可焊接性。一般而言，当被涂覆且然后回流以使得焊料湿润焊盘的表面时，所有测试点（例如，过孔或测试焊盘）是更加可探测的（即具有更好的接触可靠性）。