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使用覆蓋擴展（Cover-Extend）技術解決在線測試中無測試點問題
日期：2025-05-03 02:36
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摘要：
使用覆蓋擴展（Cover-Extend）技術解決在線測試中的受限接入問題――案例研究
作者：安捷倫科技公司技術營銷工程師 Jun Balangue - Agilent Singapore
/使用覆蓋擴展（Cover-Extend）技術解決在線測試中無測試點問題
背景
新一代中央處理單元（CPU）插槽和球柵陣列（BGA）器件具有更高的引腳數(shù)，因此，計算機行業(yè)正面臨著主板制造測試方面的技術挑戰(zhàn)。由于計算機主板的元器件的復雜性提高，使得測試接入受到限制。而 Medalist VTEP v2.0Powered 非矢量測試套件中的覆蓋擴展技術可以有效地解決這一難題。本案例將向您描述覆蓋擴展技術如何解決測試接入問題。
制造過程中的測試挑戰(zhàn)
CPU插槽和 BGA 器件上的引腳數(shù)增多以及高速差分信號的出現(xiàn)，給現(xiàn)有的主機印刷電路板組件（PCBA）在制造過程中的在線測試帶來了新的挑戰(zhàn)。
這些挑戰(zhàn)包括：
1. 新一代CPU 插槽含有大約55% 的信號引腳。這些信號引腳大多數(shù)是在進行 ICT探測時不能接入的高速差分信號（見圖 1）。
2.小巧型、低成本計算機也要求縮小主板尺寸，這樣就會使印刷電路板尺寸受到限制，進而給 ICT 接入帶來困難。
3. BGA 器件或CPU 插槽下的ICT 探針太多，會導致焊珠裂開。（圖 2）
4.如何降低測試成本而不影響測試覆蓋范圍。
解決方案
安捷倫覆蓋擴展技術是VTEP 和邊界掃描的混合技術。它結(jié)合了 VTEP和邊界掃描的優(yōu)點，并增強了安捷倫在線測試系統(tǒng)的總體功能。簡言之，VTEP 和邊界掃描是安捷倫覆蓋擴展技術的主要組成部分，即使是在目前測試接入點很少的這種情況下也能為制造商提供擴展的測試覆蓋范圍。
（非矢量測試擴展性能）
AgilentVTEP 非矢量測試方法使用一個激勵信號（該信號由在線測試探頭驅(qū)動），通過傳感器板來測量器件引腳之間或 BGA 球與印刷電路板（PCB）焊盤之間的電容值。圖 3 顯示了使用 VTEP 測試方法時電路板上被測引腳的數(shù)量。
VTEP方法需要通過物理測試接入（例如測試探針）來提供激勵信號。而覆蓋擴展技術則是依靠邊界掃描器件來提供激勵信號。
邊界掃描
邊界掃描是全球標準化測試方法（IEEE1149.x 標準）。它具有受限接入能力，例如只使用測試接入端口上的四個引腳便能夠控制各個引腳的I/O 功能。圖 4 顯示了使用邊界掃描測試方法時電路板上被測引腳的數(shù)量。
安捷倫覆蓋擴展技術
覆蓋擴展技術的工作原理：
1. VTEP傳感器位于被測元件（例如連接器）上，它能夠根據(jù)激勵信號捕獲電容性。
2.邊界掃描器件不需要每個引腳上放置測試探針。
3.根據(jù) IEEE1149.x 標準（只使用測試接入端口），用戶可以向連接器提供必要的激勵信號。
4.邊界掃描器件和 VTEP 傳感器之間的路徑缺陷（例如虛焊）將影響傳送到傳感器的激勵信號。
5. ICT 系統(tǒng)對結(jié)果進行捕獲和診斷，因此會檢測到缺陷。
覆蓋擴展技術結(jié)合了 VTEP 和邊界掃描測試方法，使用*少的探針對 PCBA 進行測試（參見圖 6 和表 1），并且不會影響測試覆蓋范圍。
應用
應用覆蓋擴展技術對主板進行測試
新一代主板主要包括 CPU 插槽、輸入/輸出（I/O）、BGA 器件和電源電路，其中大約 50% 的被測引腳和焊珠是 CPU 插槽和連接器。在進行在線測試時，通常使用非矢量測試方法對 CPU 插槽和連接器進行測試。然而，由于工程師無法在主板的每個信號引腳和焊珠上放置測試點，所以這些測試方法正在迅速被淘汰，測試工程師不得不尋找其他測試方法。
圖 7 顯示了在 Agilent Medalist i3070 在線測試系統(tǒng)中使用覆蓋擴展技術的研究結(jié)果。這些數(shù)據(jù)顯示了焊接良好信號引腳與空焊引腳之間的差別。
筆記本主板
新一代筆記本主板的設計正在發(fā)生巨大變化，因此，制造商也將面臨壓縮成本、縮小尺寸以及延長電池壽命和提高性能等諸多挑戰(zhàn)。筆記本主板PCB 的尺寸將繼續(xù)縮小，并且還要能夠適應新一代 CPU 和 BGA 器件，同時滿足上述各種要求。
圖 8 顯示了使用覆蓋擴展技術時被測引腳的數(shù)量，其中 45% 的引腳（370 個，總共是 818 個信號引腳 ）位于連接器上。事實上，覆蓋擴展技術所覆蓋的引腳數(shù)不僅包括連接器引腳，還包括上游邊界掃描器件（用于在覆蓋擴展測試過程中驅(qū)動信號）的引腳。表 2 顯示了與只使用 VTEP 的測試方法相比，使用覆蓋擴展技術進行測試時移除的ICT 探針數(shù)。只使用VTEP 時，每個被測引腳都需要接入 ICT 探針。
服務器主板
由于服務器主板中含有大量的連接器引腳，因此使用覆蓋擴展技術對服務器主板進行測試具有很大的潛力（參見圖9）。
注：元器件信號引腳總數(shù)包括主板中所有元器件（電容、電阻、電感、二極管、晶體管、集成電路、BGA 器件和連接器）的信號引腳。
由于大多數(shù) BGA器件不能用于邊界掃描，因此當前的服務器主板設計仍不能將覆蓋擴展技術的優(yōu)勢發(fā)揮到**。如果服務器主板上的連接器全部使用覆蓋擴展技術進行測試，那么測試范圍將擴展到上游邊界掃描器件中（參見圖 10）。
使用覆蓋擴展技術的另一個關鍵優(yōu)勢是：顯著降低測試所有電路板元器件所需的 ICT 探針數(shù)量（參見圖 11）。由于測試服務器主板（超過 4,000 個結(jié)點）所需的混合卡數(shù)量減少，ICT 系統(tǒng)成本也將降低（參見圖 12）。
注：假設一個（1）ICT 探針的價格是5 美元（測試探針+ 插座+ 專用引腳+ 鉆孔成本+ 布線和人工成本）
由于覆蓋擴展技術所需的 ICT測試探針的數(shù)量將減少近一半，使 PCB 上的應力降到*低，所以 BGA 和 CPU 插槽的焊珠發(fā)生裂紋的可能性也會相應降低。
參考
作者：安捷倫科技公司技術營銷工程師 Jun Balangue - Agilent Singapore
/使用覆蓋擴展（Cover-Extend）技術解決在線測試中無測試點問題
背景
新一代中央處理單元（CPU）插槽和球柵陣列（BGA）器件具有更高的引腳數(shù)，因此，計算機行業(yè)正面臨著主板制造測試方面的技術挑戰(zhàn)。由于計算機主板的元器件的復雜性提高，使得測試接入受到限制。而 Medalist VTEP v2.0Powered 非矢量測試套件中的覆蓋擴展技術可以有效地解決這一難題。本案例將向您描述覆蓋擴展技術如何解決測試接入問題。
制造過程中的測試挑戰(zhàn)
CPU插槽和 BGA 器件上的引腳數(shù)增多以及高速差分信號的出現(xiàn)，給現(xiàn)有的主機印刷電路板組件（PCBA）在制造過程中的在線測試帶來了新的挑戰(zhàn)。
這些挑戰(zhàn)包括：
1. 新一代CPU 插槽含有大約55% 的信號引腳。這些信號引腳大多數(shù)是在進行 ICT探測時不能接入的高速差分信號（見圖 1）。
2.小巧型、低成本計算機也要求縮小主板尺寸，這樣就會使印刷電路板尺寸受到限制，進而給 ICT 接入帶來困難。
3. BGA 器件或CPU 插槽下的ICT 探針太多，會導致焊珠裂開。（圖 2）
4.如何降低測試成本而不影響測試覆蓋范圍。
解決方案
安捷倫覆蓋擴展技術是VTEP 和邊界掃描的混合技術。它結(jié)合了 VTEP和邊界掃描的優(yōu)點，并增強了安捷倫在線測試系統(tǒng)的總體功能。簡言之，VTEP 和邊界掃描是安捷倫覆蓋擴展技術的主要組成部分，即使是在目前測試接入點很少的這種情況下也能為制造商提供擴展的測試覆蓋范圍。
（非矢量測試擴展性能）
AgilentVTEP 非矢量測試方法使用一個激勵信號（該信號由在線測試探頭驅(qū)動），通過傳感器板來測量器件引腳之間或 BGA 球與印刷電路板（PCB）焊盤之間的電容值。圖 3 顯示了使用 VTEP 測試方法時電路板上被測引腳的數(shù)量。
VTEP方法需要通過物理測試接入（例如測試探針）來提供激勵信號。而覆蓋擴展技術則是依靠邊界掃描器件來提供激勵信號。
邊界掃描
邊界掃描是全球標準化測試方法（IEEE1149.x 標準）。它具有受限接入能力，例如只使用測試接入端口上的四個引腳便能夠控制各個引腳的I/O 功能。圖 4 顯示了使用邊界掃描測試方法時電路板上被測引腳的數(shù)量。
安捷倫覆蓋擴展技術
覆蓋擴展技術的工作原理：
1. VTEP傳感器位于被測元件（例如連接器）上，它能夠根據(jù)激勵信號捕獲電容性。
2.邊界掃描器件不需要每個引腳上放置測試探針。
3.根據(jù) IEEE1149.x 標準（只使用測試接入端口），用戶可以向連接器提供必要的激勵信號。
4.邊界掃描器件和 VTEP 傳感器之間的路徑缺陷（例如虛焊）將影響傳送到傳感器的激勵信號。
5. ICT 系統(tǒng)對結(jié)果進行捕獲和診斷，因此會檢測到缺陷。
覆蓋擴展技術結(jié)合了 VTEP 和邊界掃描測試方法，使用*少的探針對 PCBA 進行測試（參見圖 6 和表 1），并且不會影響測試覆蓋范圍。
應用
應用覆蓋擴展技術對主板進行測試
新一代主板主要包括 CPU 插槽、輸入/輸出（I/O）、BGA 器件和電源電路，其中大約 50% 的被測引腳和焊珠是 CPU 插槽和連接器。在進行在線測試時，通常使用非矢量測試方法對 CPU 插槽和連接器進行測試。然而，由于工程師無法在主板的每個信號引腳和焊珠上放置測試點，所以這些測試方法正在迅速被淘汰，測試工程師不得不尋找其他測試方法。
圖 7 顯示了在 Agilent Medalist i3070 在線測試系統(tǒng)中使用覆蓋擴展技術的研究結(jié)果。這些數(shù)據(jù)顯示了焊接良好信號引腳與空焊引腳之間的差別。
筆記本主板
新一代筆記本主板的設計正在發(fā)生巨大變化，因此，制造商也將面臨壓縮成本、縮小尺寸以及延長電池壽命和提高性能等諸多挑戰(zhàn)。筆記本主板PCB 的尺寸將繼續(xù)縮小，并且還要能夠適應新一代 CPU 和 BGA 器件，同時滿足上述各種要求。
圖 8 顯示了使用覆蓋擴展技術時被測引腳的數(shù)量，其中 45% 的引腳（370 個，總共是 818 個信號引腳 ）位于連接器上。事實上，覆蓋擴展技術所覆蓋的引腳數(shù)不僅包括連接器引腳，還包括上游邊界掃描器件（用于在覆蓋擴展測試過程中驅(qū)動信號）的引腳。表 2 顯示了與只使用 VTEP 的測試方法相比，使用覆蓋擴展技術進行測試時移除的ICT 探針數(shù)。只使用VTEP 時，每個被測引腳都需要接入 ICT 探針。
服務器主板
由于服務器主板中含有大量的連接器引腳，因此使用覆蓋擴展技術對服務器主板進行測試具有很大的潛力（參見圖9）。
注：元器件信號引腳總數(shù)包括主板中所有元器件（電容、電阻、電感、二極管、晶體管、集成電路、BGA 器件和連接器）的信號引腳。
由于大多數(shù) BGA器件不能用于邊界掃描，因此當前的服務器主板設計仍不能將覆蓋擴展技術的優(yōu)勢發(fā)揮到**。如果服務器主板上的連接器全部使用覆蓋擴展技術進行測試，那么測試范圍將擴展到上游邊界掃描器件中（參見圖 10）。
使用覆蓋擴展技術的另一個關鍵優(yōu)勢是：顯著降低測試所有電路板元器件所需的 ICT 探針數(shù)量（參見圖 11）。由于測試服務器主板（超過 4,000 個結(jié)點）所需的混合卡數(shù)量減少，ICT 系統(tǒng)成本也將降低（參見圖 12）。
注：假設一個（1）ICT 探針的價格是5 美元（測試探針+ 插座+ 專用引腳+ 鉆孔成本+ 布線和人工成本）
由于覆蓋擴展技術所需的 ICT測試探針的數(shù)量將減少近一半，使 PCB 上的應力降到*低，所以 BGA 和 CPU 插槽的焊珠發(fā)生裂紋的可能性也會相應降低。
參考
- Agilent Medalist VTEP v2.0 Powered，采用覆蓋擴展技術
- 使用 AgilentMedalist VTEP v2.0 – VTEP、iVTEP 和 NPM 使測試范圍*大化