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飛針測(cè)試就是利用4,6或8支探針對(duì)線路板進(jìn)行高壓絕緣和低阻值導(dǎo)通測(cè)試(測(cè)試線路的開(kāi)路和短路)而不需要做測(cè)試治具,非常適合測(cè)試小批量樣板。目前針床測(cè)試機(jī)測(cè)試架制作費(fèi)用少則上千元,多則數(shù)萬(wàn)元,且制作工藝復(fù)雜,須占用鉆孔機(jī),調(diào)試工序較為復(fù)雜。而飛針測(cè)試?yán)�用探針的移�?dòng)來(lái)量度PCB或PCBA的網(wǎng)絡(luò),靈活性大大增加,測(cè)試不同電路板無(wú)須更換夾具,直接裝電路板運(yùn)行測(cè)試程序即可。測(cè)試極為方便。節(jié)約了測(cè)試成本,減去了制作 測(cè)試架的時(shí)間,提高了出貨的效率。

"飛針"測(cè)試是測(cè)試的一些主要問(wèn)題的最新解決辦法。名稱(chēng)的出處是基于設(shè)備的功能性,表示其靈活性。飛針測(cè)試的出現(xiàn)已經(jīng)改變了低產(chǎn)量與快速轉(zhuǎn)換(quick-turn)裝配產(chǎn)品的測(cè)試方法。以前需要幾周時(shí)間開(kāi)發(fā)的測(cè)試現(xiàn)在幾個(gè)小時(shí)就可以了。對(duì)于處在嚴(yán)重的時(shí)間到市場(chǎng)(time-to-market)壓力之下的電子制造服務(wù)(EMS, Electronic Manufacturing Services)提供商,這種后端能力大大地補(bǔ)償了時(shí)間節(jié)省的前端技術(shù)與工藝,諸如連續(xù)流動(dòng)制造和剛好準(zhǔn)時(shí)的(just-in-time)物流。

快速轉(zhuǎn)換生產(chǎn)的不利之事是,電路板可以在各種環(huán)境下快速裝配,取決于互連技術(shù)與板的密度。顧客經(jīng)常愿意對(duì)這種表現(xiàn)額外多付出一點(diǎn)�？墒�,當(dāng)電路板上已經(jīng)裝配但不能在可接受的時(shí)間框架內(nèi)測(cè)試,他們不愿意付出拖延的價(jià)格。不可接受的測(cè)試時(shí)間框架延誤最終發(fā)貨有兩個(gè)理由。一個(gè)理由是缺乏靈活的硬件;第二個(gè)是在給定產(chǎn)品上所花的測(cè)試開(kāi)發(fā)時(shí)間。

許多原設(shè)備制造商(OEM)在做傳統(tǒng)上一樣快并沒(méi)有價(jià)格懲罰的電路板時(shí),不愿意承擔(dān)快速轉(zhuǎn)換(fast-turn)裝配的費(fèi)用。具有快速轉(zhuǎn)換服務(wù)的EMS,但是不能在OEM的時(shí)間框架內(nèi)出貨的,一定要尋找一個(gè)解決方案。

飛針測(cè)試機(jī)是一個(gè)在制造環(huán)境測(cè)試PCB的系統(tǒng)。不是使用在傳統(tǒng)的在線測(cè)試機(jī)上所有的傳統(tǒng)針床(bed-of-nails)界面,飛針測(cè)試使用四到八個(gè)獨(dú)立控制的探針,移動(dòng)到測(cè)試中的元件。在測(cè)單元(UUT, unit under test)通過(guò)皮帶或者其它UUT傳送系統(tǒng)輸送到測(cè)試機(jī)內(nèi)。然后固定,測(cè)試機(jī)的探針接觸測(cè)試焊盤(pán)(test pad)和通路孔(via)從而測(cè)試在測(cè)單元(UUT)的單個(gè)元件。測(cè)試探針通過(guò)多路傳輸(multiplexing)系統(tǒng)連接到驅(qū)動(dòng)器(信號(hào)發(fā)生器、電源供應(yīng)等)和傳感器(數(shù)字萬(wàn)用表、頻率計(jì)數(shù)器等)來(lái)測(cè)試UUT上的元件。當(dāng)一個(gè)元件正在測(cè)試的時(shí)候,UUT上的其它元件通過(guò)探針器在電氣上屏蔽以防止讀數(shù)干擾(圖一)。

飛針測(cè)試機(jī)可檢查短路、開(kāi)路和元件值。在飛針測(cè)試上也使用了一個(gè)相機(jī)來(lái)幫助查找丟失元件。用相機(jī)來(lái)檢查方向明確的元件形狀,如極性電容。隨著探針定位精度和可重復(fù)性達(dá)到5-15微米的范圍,飛針測(cè)試機(jī)可精密地探測(cè)UUT。

飛針測(cè)試解決了在PCB裝配中見(jiàn)到的大量現(xiàn)有問(wèn)題,如在開(kāi)發(fā)時(shí)缺少金樣板(golden standard board)。問(wèn)題還包括可能長(zhǎng)達(dá)4-6周的測(cè)試開(kāi)發(fā)周期;大約$10,000-$50,000的夾具開(kāi)發(fā)成本;不能經(jīng)濟(jì)地測(cè)試少批量生產(chǎn);以及不能快速地測(cè)試原型樣機(jī)(prototype)裝配。這些情況說(shuō)明,傳統(tǒng)的針床測(cè)試機(jī)缺少測(cè)試低產(chǎn)量的低成本系統(tǒng);缺乏對(duì)原型樣機(jī)裝配的快速測(cè)試覆蓋;以及不能測(cè)試到屏蔽了的裝配。

因?yàn)榫哂芯o密接觸屏蔽的UUT的能力和幫助更快到達(dá)市場(chǎng)(time-to-market)的能力,飛針測(cè)試是一個(gè)無(wú)價(jià)的生產(chǎn)資源。還有,由于不需要有經(jīng)驗(yàn)的測(cè)試開(kāi)發(fā)工程師,該系統(tǒng)可認(rèn)為是節(jié)省人力的具有附加價(jià)值和時(shí)間節(jié)省等好處的設(shè)備。

編程飛針測(cè)試機(jī)比傳統(tǒng)的ICT系統(tǒng)更容易、更快捷。例如,對(duì)GenRad的GRPILOT系統(tǒng),測(cè)試開(kāi)發(fā)員將設(shè)計(jì)工程師的CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可使用的文件,這個(gè)過(guò)程需要1-4個(gè)小時(shí)。然后該新的文件通過(guò)測(cè)試程序運(yùn)行,產(chǎn)生一個(gè) .IGE 和 .SPC 文件,再放入一個(gè)目錄。然后軟件運(yùn)行在目錄內(nèi)產(chǎn)生需要測(cè)試UUT的所有文件。短路的測(cè)試類(lèi)型是從選項(xiàng)頁(yè)面內(nèi)選擇。測(cè)試機(jī)在UUT上使用的參考點(diǎn)從CAD信息中選擇。UUT放在平臺(tái)上,固定。在軟件開(kāi)發(fā)完成后,該程序被"擰進(jìn)去",以保證選擇到盡可能最佳的測(cè)試位置。這時(shí)加入各種元件"保護(hù)"(元件測(cè)試隔離)。一個(gè)典型的1000個(gè)節(jié)點(diǎn)的UUT的測(cè)試開(kāi)發(fā)所花的時(shí)間是 4-6 個(gè)小時(shí)。

在軟件開(kāi)發(fā)和裝載完成以后,開(kāi)始典型的飛針測(cè)試過(guò)程的測(cè)試調(diào)試。調(diào)試是測(cè)試開(kāi)發(fā)員接下來(lái)的工作,需要用來(lái)獲得盡可能最佳的UUT測(cè)試覆蓋。在調(diào)試過(guò)程中,檢查每個(gè)元件的上下測(cè)試極限,確認(rèn)探針的接觸位置和零件值。典型的1000個(gè)節(jié)點(diǎn)的UUT調(diào)試可能花 2-小時(shí)。

飛針測(cè)試機(jī)的開(kāi)發(fā)容易和調(diào)試周期短,使得UUT的測(cè)試程序開(kāi)發(fā)對(duì)測(cè)試工程師的要求相當(dāng)少。在接到CAD數(shù)據(jù)和UUT準(zhǔn)備好測(cè)試之間這段短時(shí)間,允許制造過(guò)程的最大數(shù)量的靈活性。相反,傳統(tǒng)ICT的編程與夾具開(kāi)發(fā)可能需要160小時(shí)和調(diào)試 16-40 小時(shí)。

由于具有編程容易,能夠在數(shù)小時(shí)內(nèi)測(cè)試原型樣機(jī)裝配,以及測(cè)試低產(chǎn)量的UUT而沒(méi)有典型的夾具開(kāi)發(fā)費(fèi)用,飛針測(cè)試可解決生產(chǎn)環(huán)境中的許多問(wèn)題。但是還不是所有的生產(chǎn)測(cè)試問(wèn)題都可通過(guò)使用探針自動(dòng)解決。

和任何事情一樣,飛針測(cè)試有其缺點(diǎn)。因?yàn)闇y(cè)試機(jī)物理接觸通路孔和測(cè)試焊盤(pán)上的焊錫,可能在焊錫上留下小凹坑。對(duì)某些OEM客戶,這些小凹坑可能認(rèn)為外觀缺陷,造成拒絕接收裝配。因?yàn)橛袝r(shí)在沒(méi)有測(cè)試焊盤(pán)的地方探針會(huì)接觸到元件引腳,所以可能會(huì)錯(cuò)過(guò)松脫或焊接不良的元件引腳。探針測(cè)試機(jī)還限制電路板的尺寸:16"x24"。

飛針測(cè)試時(shí)間是另一個(gè)主要因素。一臺(tái)典型的針床測(cè)試機(jī)可能花30秒測(cè)試UUT的地方,飛針測(cè)試機(jī)可能花 8-10 分鐘。

盡管有些缺點(diǎn),飛針測(cè)試還是一個(gè)有價(jià)值的工具。

優(yōu)點(diǎn)包括:

快速測(cè)試開(kāi)發(fā);較低成本測(cè)試方法;快速轉(zhuǎn)換的靈活性;以及在原型階段為設(shè)計(jì)人員提供快速的反饋。

6針或8針床測(cè)試機(jī)飛針測(cè)試機(jī)可使用雙面測(cè)試,和針床測(cè)試一樣可雙面測(cè)試,節(jié)省翻板時(shí)間。

新的飛針測(cè)試機(jī)用于軟著陸功能,以及彈簧探針的彈力能降低到10g(0.1N)。雖然稍微增加了測(cè)試時(shí)間, 但是扎痕幾乎看不到。

因此,和傳統(tǒng)的ICT比較,飛針測(cè)試所要求的時(shí)間通過(guò)減少總的測(cè)試時(shí)間足以彌補(bǔ)。

使用飛針測(cè)試系統(tǒng)的好處大于缺點(diǎn)。例如,裝配過(guò)程中這樣一個(gè)系統(tǒng)提供在接收到CAD文件只有幾小時(shí)就可以開(kāi)始生產(chǎn)。因此,原型電路板在裝配后數(shù)小時(shí)即可測(cè)試,不象ICT,高成本的測(cè)試開(kāi)發(fā)與夾具可能將過(guò)程延誤幾天,甚至幾月。飛針測(cè)試系統(tǒng)也減少了新產(chǎn)品的"第一篇文章"的視覺(jué)檢查時(shí)間,這一點(diǎn)是很重要的,因?yàn)榈谝粔K板經(jīng)常決定剩下的UUT的測(cè)試特性。

另外,飛針軟件的自學(xué)功能允許在沒(méi)有電路板資料(CAD,BOM,原理圖等)的情況下,測(cè)試整個(gè)電路板。

除此之外,由于設(shè)定、編程和測(cè)試的簡(jiǎn)單與快速,實(shí)際上非技術(shù)裝配人員,而不是工程師,可用來(lái)操作測(cè)試。也存在靈活性,做到快速測(cè)試轉(zhuǎn)換和過(guò)程錯(cuò)誤的快速反饋。還有,因?yàn)閵A具開(kāi)發(fā)成本與飛針測(cè)試沒(méi)有關(guān)系,所以它是一個(gè)可以放在典型測(cè)試過(guò)程前面的低成本系統(tǒng)。并且因?yàn)轱w針測(cè)試機(jī)改變了低產(chǎn)量和快速轉(zhuǎn)換裝配的測(cè)試方法,通常需要幾周開(kāi)發(fā)的測(cè)試現(xiàn)在數(shù)小時(shí)就可以得到。

對(duì)EMS提供商,飛針測(cè)試可以通過(guò)消除傳統(tǒng)測(cè)試夾具方法的需要,減少生產(chǎn)裝配到達(dá)市場(chǎng)的時(shí)間。通過(guò)取消夾具,飛針測(cè)試機(jī)消除了夾具硬件與軟件開(kāi)發(fā)的高成本。飛針測(cè)試不可能為EMS制造商消除所有的測(cè)試問(wèn)題,但是,對(duì)于原型裝配的測(cè)試和減少?gòu)男∨�量到大批�?ramp-to-volume)時(shí)間,它是一個(gè)非常好的方法。

測(cè)試幅面

最大測(cè)試面積最好超過(guò) [40×32] mm。特別是經(jīng)常做超大板的工廠和飛針測(cè)試代工中心,則更應(yīng)考慮這種擁有大的測(cè)試幅面的機(jī)種。

測(cè)試機(jī)的精度

機(jī)器精度方面要注意對(duì)不同標(biāo)注法的理解。通用標(biāo)注法為:精準(zhǔn)度標(biāo)稱(chēng)(分辨率,重復(fù)精度)、最小測(cè)試PAD尺寸、最小焊盤(pán)間距。對(duì)于其它方式的標(biāo)注一定要廠商解釋清楚,防止誤解。中高層次的飛針測(cè)試機(jī)的精準(zhǔn)度一般為2mil,最小測(cè)試PAD尺寸為6~8 mil、最小焊盤(pán)間距為8~12 mil。而是小線寬線距是與飛針測(cè)試的精度是無(wú)關(guān)的,無(wú)需考慮。

部件及耗材

測(cè)試機(jī)的主要部件包括電機(jī)、導(dǎo)軌、絲杠、皮帶、軸承等。這些部件對(duì)機(jī)器精度及穩(wěn)定性起決定因素。對(duì)其質(zhì)量品牌要留意,意大利、德國(guó)、日本這些基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家產(chǎn)品質(zhì)量比較好。飛針測(cè)試機(jī)的一大優(yōu)點(diǎn)是耗材少。主要耗材為測(cè)試針,需要考慮其壽命和價(jià)格。一般在3至6個(gè)月更換一次測(cè)試針,價(jià)格在￥1000元/支以下比較合適。

可靠性與穩(wěn)固性

若飛針測(cè)試機(jī)存在漏測(cè)或其它至命缺陷那就會(huì)變得毫無(wú)意義了。這與機(jī)器的軟件、機(jī)器自檢、實(shí)時(shí)故障偵測(cè)能力密切相關(guān)。在選購(gòu)時(shí)不能盲目追求其速度及操作簡(jiǎn)單。另機(jī)器的穩(wěn)固性對(duì)精度和測(cè)試速度都有很大影響,一般靠牢固的機(jī)架和重的平臺(tái)來(lái)保證。

測(cè)試機(jī)軟件

測(cè)試機(jī)的軟件一定要成熟,否則將會(huì)經(jīng)常性報(bào)錯(cuò)、間歇性中止、死機(jī)、甚至造成漏測(cè)。還要從兼容性、網(wǎng)絡(luò)分析能力、操作的簡(jiǎn)便性等方面綜合評(píng)估。

測(cè)試機(jī)的環(huán)境要求

供電要求一般為AC220V50HZ市電,功率在0.5~2KW之間。對(duì)溫度要求不高0~30℃均可正常工作。而濕度對(duì)機(jī)器的影響要大一些,一般在75%以下。所以要注意機(jī)器放置環(huán)境不能太潮濕,否則需要增加抽濕機(jī)。還有極少數(shù)的飛針測(cè)試機(jī)需要供氣,須配備空氣壓縮機(jī)。飛針測(cè)試機(jī)的重量一般為100~1800kg,對(duì)放置地點(diǎn)就沒(méi)有特殊要求了。

排名靠前的測(cè)試PCBA飛針測(cè)試機(jī)

SPEA(意大利)

Takaya (日本)

Seica (意大利)