CN101144844B

CN101144844B - 一种芯片焊接质量的检测方法

Info

Publication number: CN101144844B
Application number: CN2007101302691A
Authority: CN
Inventors: 秦永兵; 苏泽峰
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: Nanjing Zhongxing Software Co Ltd
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2027-07-17
Also published as: CN101144844A

Abstract

一种芯片焊接质量的检测方法，包含以下步骤：根据BSDL文件和待检测管脚的管脚号确定边界扫描寄存器的总长度和待检测管脚对应的边界扫描寄存器的位置；生成包含管脚测试数据的TDI测试序列；其中，管脚测试数据的每一位对应所述待检测JTAG链中的一个边界扫描寄存器的值，长度为边界扫描寄存器的总长度；根据上述TDI测试序列生成TMS测试序列；在JTAG处于Shift-DR状态时将上述TDI测试序列和TMS测试序列分别通过JTAG接口的TDI和TMS发送至目标板；接收并分析TDO上的管脚输出响应数据，若待测接收管脚与该管脚对应的发送管脚的移位寄存器值不一致，则判断出现焊接错误。

Description

一种芯片焊接质量的检测方法

技术领域

本发明涉及PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)焊接质量的检测方法，尤其涉及PCB中芯片管脚焊接质量的检测方法。

背景技术

在将芯片焊接到PCB的过程中，由于焊接材料和焊接工艺等问题，会发生虚焊和桥连等焊接错误，造成电子设备的开路或短路问题。

现有的芯片管脚焊接质量的检测方法包括离线检测法和在线检测法。离线检测法有X光检测法等。X光检测法主要是通过X光设备发出X光到焊接完成后的电子设备上，通过观察X光的反射情况，判断焊点是否存在问题。这种检测方法比较直观，焊接错误的定位也比较准确，但是需要成本较高的X光检测设备，且需要X光能够直接照射在电子设备的待测焊点上，此方法在没有或不方便使用X光检测设备的情况下无法采用。此外，X光检测法需要人参与，检测速度比较慢，检测质量不稳定。

在线检测法是在焊接完成后的电子设备上运行测试程序，通过测试程序的执行情况，判断是否存在焊接质量问题。在线检测法的检测速度比较快。但是，采用在线检测法的前提是待检测电子设备能够运行测试程序，因此存在不能被测试程序检测的焊点。此外，测试程序开发周期长，焊接质量问题的定位不准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有的PCB中芯片管脚焊接质量检测方法的不足，提出一种适用于符合JTAG(Joint Test Action Group，联合测试行动组)标准的芯片，可对此类芯片管脚的焊接质量进行快速、精确检测的方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种芯片焊接质量的检测方法，应用于包括以JTAG接口相连的测试主机和包含具有JTAG接口的芯片的目标板的系统，该方法包含以下步骤：

步骤A：根据目标板中待检测JTAG链中的各芯片的BSDL文件和待检测管脚的管脚号，确定边界扫描寄存器的总长度和该JTAG链中的待检测管脚对应的边界扫描寄存器的位置；

步骤B：根据上述边界扫描寄存器的总长度和待检测管脚对应的边界扫描寄存器的位置生成包含管脚测试数据的TDI测试序列；其中，管脚测试数据的每一位对应所述待检测JTAG链中的一个边界扫描寄存器的值，长度为边界扫描寄存器的总长度；

步骤C：根据上述TDI测试序列生成TMS测试序列；

步骤D：在JTAG处于Shift-DR状态时将上述TDI测试序列和TMS测试序列分别通过JTAG接口的TDI和TMS发送至目标板；

步骤E：接收并分析TDO上的管脚输出响应数据，若待测接收管脚与该管脚对应的发送管脚的移位寄存器值不一致，则判断出现焊接错误。

此外，所述TDI测试序列在所述管脚测试数据之后依发送顺序包含：第三填充数据，长度为6比特；m个EXTEST指令值，m为所述待检测JTAG链中包含的芯片总数；所述TMS测试序列依发送顺序包含：第一数据状态序列，用于配合TDI上的管脚测试数据的发送；第三状态转换序列，用于将JTAG状态转换到Shift-IR状态；第二命令状态序列，用于配合TDI上的EXTEST指令的发送；第四状态转换序列，用于将JTAG转换到Shift-DR状态；第二数据状态序列，用于使TDO上发送的管脚输出响应数据。

此外，在所述TDI测试序列的管脚测试数据前还包含第一填充数据，m个SAMPLE指令值；第二填充数据；其中，第一填充数据的长度为4比特，第二填充数据的长度为5比特；在所述TMS测试序列的第一数据状态序列前还包含：第一状态转换序列，用于将JTAG转换到Shift-IR状态；第一命令状态序列，用于配合TDI上的SAMPLE指令的发送；第二状态转换序列，用于将JTAG转换到Shift-DR状态；在所述步骤D之前将上述数据分别通过JTAG接口的TDI和TMS发送至目标板。

此外，将所述管脚测试数据的待测发送管脚对应的移位寄存器的值设置为1，其余值设置为0。

此外，在所述TMS测试序列的第二数据状态序列之后还包含第五状态转换序列，用于将JTAG转换到Run-test/Idle状态。

此外，在所述步骤E中接收TDO上的管脚输出响应数据的操作在TMS上的第四状态转换序列发送完毕时开始。

此外，管脚测试数据以最远端的TDO对应的芯片的数据块到最近端TDO对应的芯片的数据块的顺序发送。

此外，所述第一数据状态序列长度为边界扫描寄存器的总长度，值为0；所述第三状态转换序列为111100；所述第二命令状态序列长度为m个EXTEST指令的总长度，值为0；所述第四状态转换序列为11100；所述第二数据状态序列长度为边界扫描寄存器的总长度，值为0。

此外，所述第一状态转换序列为1100；第一命令状态序列长度为m个SAMPLE指令的总长度，值为0；第二状态转换序列为11100。

本发明通过芯片的BSDL(Boundary Scan Description Language，边界扫描描述语言)文件生成的测试数据包可以文件等形式保存和传输，在对同类电子设备进行设计、生产和验收的过程中可方便、快捷地重复使用，提高了产品的检测效率。

附图说明

图1是本发明芯片焊接质量的检测方法的系统结构示意图；

图2是本发明芯片焊接质量的检测方法的流程图。

具体实施方式

本发明的技术方案要点为：根据PCB板中待检测焊点对应的JTAG移位寄存器的位置信息生成特定的包含TDI测试序列和与之相对应的TMS测试序列的测试数据包，并将该测试数据包通过JTAG接口发送至待检测设备，通过对待检测设备的输出响应进行分析，对焊接质量进行精确地检测。

下面将结合附图对本发明进行详细描述。

图1是本发明芯片焊接质量的检测方法的系统结构示意图。如图1所示，测试主机上运行测试软件，同时测试主机与包含3个具有JTAG口的芯片的待测目标板(PCB板)以JTAG接口相连。同时，芯片1的管脚101经过一个缓冲器100与芯片3的管脚301相连；芯片1的管脚102与芯片2的管脚201相连。

对焊接质量的检测就是对发送管脚和接收管脚之间的连接进行检测，因此，当在发送管脚101发送值为1的测试数据时，若在对应的接收管脚301正确接收到该数据，则说明该连接正常，即相应的发送管脚和接收管脚的焊接质量合格；若没有正确接收到该数据，说明该连接出现开路故障，即相应的发送管脚或接收管脚出现虚焊等焊接错误。同理，当在发送管脚102发送值为0的测试数据时，若对应的接收管脚201的值为1，说明出现短路故障。当待检测管脚为符合JTAG规范的芯片上的可测管脚时，可通过在JTAG接口上发送测试数据对待测管脚的焊接质量进行检测。

图2是本发明芯片焊接质量的检测方法的流程图。如图2所示，本发明的芯片焊接质量的检测方法包含如下步骤：

步骤1：测试主机上的测试软件根据目标板中待检测JTAG链中的各芯片对应的BSDL文件，以及待检测管脚的管脚号，确定对应的边界扫描寄存器的总长度和该JTAG链中的待检测管脚对应的边界扫描寄存器的位置及其发送/接收属性；

BSDL是对边界扫描器件的边界扫描特性的描述。现在，BSDL已经正式成为IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气电子工程师学会)1149.1标准文件的附件。BSDL文件中包含对应芯片的所有边界扫描寄存器的描述信息，其中包含边界扫描寄存器号与管脚号信息，此外，描述信息中还包含功能信息，用于指出该边界扫描寄存器对应的管脚的发送/接收属性，即描述该管脚为发送管脚或接收管脚。

边界扫描寄存器号通常为0～(n1-1)，其中n1为该芯片的可测管脚(即可包含在边界扫描链中的管脚)的总数。当JTAG链中包含多个芯片时，将各芯片的边界扫描寄存器长度相加即可获得边界扫描寄存器的总长度，同时也可获得各芯片上的每个待测管脚对应的边界扫描寄存器的位置信息。

例如，对于图1中的包含芯片1、芯片2和芯片3的管脚101、管脚102、管脚201和管脚301的边界扫描链，假设各芯片的边界扫描寄存器的长度为10，管脚101在芯片1的边界扫描寄存器的位置为1，则以最远端TDO到最近端TDI的顺序，芯片1的管脚101的边界扫描寄存器的位置为30。

步骤2：根据上述待检测JTAG链对应的边界扫描寄存器的总长度和该JTAG链中的待检测管脚对应的边界扫描寄存器的位置信息，以及待检测JTAG链中包含的芯片总数生成TDI测试序列；

TDI测试序列中依发送顺序包含：第一填充数据，m个SAMPLE指令值；第二填充数据，管脚测试数据，第三填充数据，m个EXTEST指令值；其中，m为JTAG链中包含的芯片总数。

其中，第一填充数据的长度为4比特；第二填充数据的长度为5比特；第三填充数据的长度为6比特；第一填充数据、第二填充数据和第三填充数据都可以是任意值。

m个SAMPLE指令的指令操作码及指令长度在BSDL文件中获得；m个SAMPLE指令将分别被发送至JTAG链中的m个芯片对应的指令寄存器中。

管脚测试数据；管脚测试数据为发送至各芯片的边界扫描寄存器中的数据，长度为边界扫描寄存器的总长度。管脚测试数据分为m个数据块，每个数据块对应一个芯片，最远端的芯片对应的数据块最先发送；在每个数据块中，最靠近TDO的边界扫描寄存器对应的数据最先发送。管脚测试数据的每一比特对应一个边界扫描寄存器，其中可将待测发送管脚对应的值设置为1，长度为1比特，其余值为0。

m个EXTEST指令；其中EXTEST的指令操作码及指令长度在BSDL文件中获得；m个EXTEST指令将分别被发送至JTAG链中的m个芯片对应的指令寄存器中。

步骤3：根据上述TDI测试序列生成TMS测试序列；

TMS测试序列的生成需参考JTAG标准(即IEEE Std1149.1-2001)中的TAP(Test Access Port，测试访问端口)控制器的状态机。由于发送测试数据时TAP控制器需处于Run-Test/Idle状态，TMS测试序列依发送顺序包含：第一状态转换序列、第一命令状态序列、第二状态转换序列、第一数据状态序列、第三状态转换序列、第二命令状态序列、第四状态转换序列、第二数据状态序列、第五状态转换序列。

第一状态转换序列，该序列将TAP控制器的状态从Run-test/Idle状态依次转换到：Select-DR-Scan、Select-IR-Scan、Capture-IR、Shift-IR状态；即序列1100，长度为4比特，第一状态转换序列的发送顺序为从左至右；

第一命令状态序列，该序列用于配合TDI上的m个SAMPLE指令的发送，序列长度为m个SAMPLE指令的总长度，值为0；

第二状态转换序列，该序列将TAP控制器的状态从Shift-IR状态依次转换到：Exit1-IR、Update-IR、Select-DR-Scan、Capture-DR、Shift-DR状态；即序列11100，长度为5比特，第二状态转换序列的发送顺序为从左至右；

第一数据状态序列，该序列用于配合TDI上的管脚测试数据的发送，序列长度为边界扫描寄存器的总长度，值为0；

第三状态转换序列，该序列将TAP控制器的状态从Shift-DR状态依次转换到：Exit1-DR、Update-DR、Select-DR-Scan、Select-IR-Scan、Capture-IR、Shift-IR状态；即111100，长度为6比特，第三状态转换序列的发送顺序为从左至右；

第二命令状态序列，该序列用于配合TDI上的m个EXTEST指令的发送，序列为长度为m个EXTEST指令的总长度，值为0；

第四状态转换序列，该序列将TAP控制器的状态从Shift-IR状态依次转换到：Exit1-IR、Update-IR、Select-DR-Scan、Capture-DR、Shift-DR状态；即11100，长度为5比特，第四状态转换序列的发送顺序为从左至右；

第二数据状态序列，该序列用于配合TDO上的管脚输出响应数据的发送，序列长度为边界扫描寄存器的总长度，值为0；

第五状态转换序列，该序列将TAP控制器的状态从Shift-DR状态依次转换到：Exit1-DR、Update-DR、Run-test/Idle状态；即110，长度为3比特，第五状态转换序列的发送顺序为从左至右。

步骤4：将上述TDI测试序列和TMS测试序列分别通过JTAG接口的TDI和TMS发送至目标板。

测试主机可以是PC(Personal Computer，个人电脑)，PC端的JTAG接口可使用并口实现。例如，将JTAG的TCK、TDI、TMS、TDO分别接在PC并口的2、3、4、11线上；此外，为了提高测试速度，还可在PC和目标板之间设置一个JTAG接口板，该JTAG接口板可通过采用更高频率的时钟达到增加JTAG接口传输速度的目的。由于JTAG的连接方式为现有技术，本文不再赘述。

此外，测试数据的发送需在TAP控制器处于Run-Test/Idle状态时进行，即发送测试数据前需要对JTAG接口进行正确的初始化操作。对JTAG进行初始化以使TAP控制器处于Run-Test/Idle状态的内容请参阅JTAG标准文档。

步骤5：接收TDO上发送的输出响应数据，并对该数据进行分析，获得测试结果。

输出响应数据可在TMS上的第四状态转换序列发送后开始接收，输出响应数据的长度为边界扫描寄存器的总长度，单位为比特。当然也可以从开始发送测试数据时接收TDO上输出的数据，并截取相应长度的输出响应数据。

当测试响应数据中的待测接收管脚对应的移位寄存器的值为1时，表示相应的连接正常，即焊点没有虚焊等原因造成的开路故障。若除与待测发送管脚相连的待测接收管脚对应的边界扫描寄存器以外的值不为0时，说明出现了虚焊故障。

以上描述了包含测试序列的生成到测试响应数据的分析的芯片焊接质量检测方法的完整过程。在实际工作中，对于同一类型的电子设备的检测，可采用相同的测试序列进行测试。测试序列可以测试文件的形式保存和传送，测试文件中可包含相应电子设备的识别码和比较数据。比较数据即长度为边界扫描寄存器的总长度，待测发送管脚和待测接收管脚对应的位置为1，其它位置为0。

Claims

1.一种芯片焊接质量的检测方法，应用于包括以JTAG接口相连的测试主机和包含具有JTAG接口的芯片的目标板的系统，该方法包含以下步骤：

步骤A：当JTAG链中包含多个芯片时，根据目标板中待检测JTAG链中的各芯片的BSDL文件和待检测管脚的管脚号，确定边界扫描寄存器的总长度和该JTAG链中的待检测管脚对应的边界扫描寄存器的位置；

步骤C：根据上述TDI测试序列生成TMS测试序列；

步骤E：接收并分析TDO上的管脚输出响应数据，若待测接收管脚与该管脚对应的发送管脚的移位寄存器值不一致，则判断出现焊接错误；

所述TDI测试序列在所述管脚测试数据之后依发送顺序包含：第三填充数据，长度为6比特；m个EXTEST指令值，m为所述待检测JTAG链中包含的芯片总数；所述TMS测试序列依发送顺序包含：第一数据状态序列，用于配合TDI上的管脚测试数据的发送；第三状态转换序列，用于将JTAG状态转换到Shift-IR状态；第二命令状态序列，用于配合TDI上的EXTEST指令的发送；第四状态转换序列，用于将JTAG转换到Shift-DR状态；第二数据状态序列，用于使TDO上发送的管脚输出响应数据。

2.如权利要求1所述的芯片焊接质量的检测方法，其特征在于，在所述TDI测试序列的管脚测试数据前还包含第一填充数据，m个SAMPLE指令值；第二填充数据；其中，第一填充数据的长度为4比特，第二填充数据的长度为5比特；在所述TMS测试序列的第一数据状态序列前还包含：第一状态转换序列，用于将JTAG转换到Shift-IR状态；第一命令状态序列，用于配合TDI上的SAMPLE指令的发送；第二状态转换序列，用于将JTAG转换到Shift-DR状态；在所述步骤D之前将上述数据分别通过JTAG接口的TDI和TMS发送至目标板。

3.如权利要求1所述的芯片焊接质量的检测方法，其特征在于，将所述管脚测试数据的待测发送管脚对应的移位寄存器的值设置为1，其余值设置为0。

4.如权利要求1所述的芯片焊接质量的检测方法，其特征在于，在所述TMS测试序列的第二数据状态序列之后还包含第五状态转换序列，用于将JTAG转换到Run-test/Idle状态。

5.如权利要求1所述的芯片焊接质量的检测方法，其特征在于，在所述步骤E中接收TDO上的管脚输出响应数据的操作在TMS上的第四状态转换序列发送完毕时开始。

6.如权利要求1所述的芯片焊接质量的检测方法，其特征在于，管脚测试数据以最远端的TDO对应的芯片的数据块到最近端TDO对应的芯片的数据块的顺序发送。

7.如权利要求1所述的芯片焊接质量的检测方法，其特征在于，所述第一数据状态序列长度为边界扫描寄存器的总长度，值为0；所述第三状态转换序列为111100；所述第二命令状态序列长度为m个EXTEST指令的总长度，值为0；所述第四状态转换序列为11100；所述第二数据状态序列长度为边界扫描寄存器的总长度，值为0。

8.如权利要求2所述的芯片焊接质量的检测方法，其特征在于，所述第一状态转换序列为1100；第一命令状态序列长度为m个SAMPLE指令的总长度，值为0；第二状态转换序列为11100。