基于ieee1149.4的混合边界扫描测试技术研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文系统中的一些硬件不再需要，取而代之的是由计算机软件来实现它的功能，由此形成了虚拟仪器技术。因此，本文充分利用混合电路边界扫描技术来开展电子设备的故障诊断方面的研究，并开发出基于虚拟仪器技术且适应现代电路板特点的混合边界扫描测试系统，体现了通过软件控制、以功能组合方式实现的合成仪器技术的潮流[6,7]。1.2国内外的发展现状和发展趋势1.2.1电子功能模件的自动测试电子功能模件（PCB）在国外自动测试技术的研究工作已经有较长的历史，许多从事该行业的公司开发了各式各样的电子功能模件自动测试系统

2、，不仅保证了电子产品的质量，同时也降低了产品的生产成本，提高了生产效率。国外电子功能模件的检测能力，以美国和日本为最高。美国有以MICROTEK为首的三家专业检测机构，既拥有较完备的检测手段，又有强大的工艺分析能力，还有像MOTOROLA这样的大公司有完备的检测手段。日本有两家专业检测机构也具有强大的实力，还有像NATIONAL、SONY等大公司也有完备的检测手段。在PCB模件自动测试系统的开发方面，国外厂家大都将其设计目标定位于“通用型”和“傻瓜化”操作方式，开发了诸多的标准测试系统，这些系统包括各种模拟元件、数字元

3、件、存储器、甚至微处理器的测试资料，能够自动生成测试程序，从而操作简单、使用方便。如HP公司的306X、FairChild公司的207、AGILENT公司的3070、GENRAD公司的2284I系列等，典型系统的外形结构可参见图1-1所示。但是这些系统虽然功能强大，但这种设计思路导致开发工作需要耗费极大的人力、费用和时间，有时效率也不够高。因此并非所有厂家都完全依赖这种标准测试设备来解决自己的电子模件测试，而是在部分装备这种设备的同时，也自行开发或委托开发一些专用的测试系统，以满足生产过程多产品、多层次、多道工艺和需要

4、多台设备同时高效工作的实际要求[8~10]。相比之下，我国的PCB自动测试技术的研究工作起步较晚。测试技术、仪器和设备同国外发达国家相比都还相差甚远。另外，我国对基于PCB的电子产品的可靠性和可维修性的问题也未能给予足够的重视，导致这些产品的运-2-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文图1-1GENRAD公司的2284I型自动测试系统Fig.1-1GENRAD’s2284Iautomatedtestingsystem行和维护费用在总费用中占有很大的比重，甚至远远超过生产及研制的费用。现在虽然已经逐渐认识到PCB自动测试技术和

5、自动测试系统的重要作用，但大多数加工厂没有系统研发能力，引进国外的测试设备，不仅价格难以为一般的企业承受，其操作也相当复杂，在一定程度上增加了集成电路生产的成本。现阶段我国的主要政策就是鼓励企业研究开发新的检测技术，系统化地提高我国在PCB检测能力[11,12]。从PCB的测试技术发展来看，除了传统的路内测试、功能测试和总线测试等，针对芯片如CPLD、FPGA、DSP等大都管脚非常密集且表面贴装的封装形式广泛使用，使传统针床夹具上的触针不易或不能接触到所有必需的测试点，于是1990年，IEEE制定了针对于数字电路边界扫

6、描的测试标准（IEEEStd.1149.1），把边界扫描结构嵌入到这些芯片之中形成一种虚拟探针，通过该技术能使支持该芯片的故障定位到管脚级。针对当今PCB功能模件中有相当多的元件属于数字信号和模拟信号混合的情况，因此产生了混合信号测试的概念，且于1999年6月混合信号测试总线标准IEEE1149.4得到了批准。另外还 有X射线测试、无向量测试，红外热像测试等PCB测试新方法[13~15]。从PCB产品的发展来看，现今的测试技术正朝全自动、高可靠性方向发展，以减少人为和环境因素的影响。例如AOI测试、飞针测试。而PCB可

7、靠性-3-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文研究测试越来越引起业界重视，现今起步的离子迁移(CAF)试验是其中的一个方面，还有低气压环境对PCB的影响等等。随着PCB应用领域的拓展，其在可靠性方面的测试将有新的要求和技术出现。再者PCB表面吸附离子的成分和含量分析，是目前提出的新要求，这里不仅有金属离子，也有非金属离子，还有高分子材料分子的存在，这些物质的存在肯定会影响PCB的性能稳定，使得测试软件的开发又摆到突出的位置[16]。从PCB故障诊断算法来看，应用更为有效的故障建模、推理诊断方法、测试诊断与信息融合等基础技术，

8、为系统级、板级和芯片级的故障诊断提供技术手段。随着信息技术和网络技术的迅速发展，新一代军用机载综合测试系统将向着技术综合化和应用综合化发展。另外，模糊故障树、模糊神经网络、基于模糊规则的专家系统和基于遗传算法的诊断方法等等均在深入研究之中[17]。1.2边界扫描技术为了提高电路和器件内部逻辑以及器件引脚和边缘连接的可观测性和可控性