在線測(cè)試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展

針床測(cè)試技術(shù)由于本身原理及方法限制，雖然面臨嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)，但它某些方面，如效率等仍然存在其他方法所沒有的優(yōu)勢(shì)，加之夾具技術(shù)的改進(jìn)和新技術(shù)的配合使用，它還將在測(cè)試領(lǐng)域具有強(qiáng)壯的生命力。

3 飛針式測(cè)試技術(shù)

現(xiàn)今電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)承受著上市時(shí)間的巨大壓力，產(chǎn)品更新的時(shí)間周期越來越短，因此在最短時(shí)間內(nèi)開發(fā)新產(chǎn)品和實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)對(duì)電子產(chǎn)品制作上是至關(guān)重要的。飛針測(cè)試技術(shù)是目前電氣測(cè)試一些主要問題的最新解決辦法，它才探針來取代針床，使用多個(gè)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、能夠快速移動(dòng)的電氣探針同器件的引腳進(jìn)行接觸并進(jìn)行電氣測(cè)量，這種儀器最初是為裸板而設(shè)計(jì)的，也需要復(fù)雜的軟件和程序來支持，現(xiàn)在已經(jīng)能夠有效地進(jìn)行模擬在線測(cè)試，飛針測(cè)試的出現(xiàn)已經(jīng)改變了小批量與快速轉(zhuǎn)換(quick -turn)裝配產(chǎn)品的測(cè)試方法，以前需要幾周時(shí)間開發(fā)的測(cè)試現(xiàn)在僅需幾個(gè)小時(shí)，大大縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期和投入市場(chǎng)的時(shí)間。

3.1 飛針測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

飛針式測(cè)試儀是對(duì)傳統(tǒng)針床在線測(cè)試儀的一種改進(jìn)，它用探針來代替針床，在x-y機(jī)構(gòu)上裝有可分別高速移動(dòng)的4個(gè)頭共8根測(cè)試探針，最小測(cè)試間隙為0.2mm，如圖11。工作時(shí)在測(cè)單元(UUT，unit under test)通過皮帶或者其他UUT傳送系統(tǒng)輸送到測(cè)試機(jī)內(nèi)，然后固定，測(cè)試儀的探針接觸測(cè)試焊盤(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)試探針通過多路傳輸系統(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)字萬用表、頻率計(jì)數(shù)器等)來測(cè)試UUT上的元件。當(dāng)一個(gè)元件正在測(cè)試的時(shí)候，UUT上的其他元件通過探針器在電氣上屏蔽以防止讀數(shù)干擾。

飛針測(cè)試儀可以檢查短路、開路和元件值。在飛針測(cè)試上也使用了一個(gè)相機(jī)來幫助查找丟失元件。用相機(jī)來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5-15μm的范圍，飛針測(cè)試儀可精確地探測(cè)UUT。飛針測(cè)試解決了在PCB裝配中見到的大量現(xiàn)有問題：如可能長(zhǎng)達(dá)到4-6周期的測(cè)試開發(fā)周期：大約10 000-50 000美元的夾具開發(fā)成本：不能經(jīng)濟(jì)地測(cè)試小批量生產(chǎn);以及不能快速地測(cè)試原型樣機(jī)(prototype)裝配。

3.2 測(cè)試開發(fā)與調(diào)試

飛針測(cè)試儀的編程比傳統(tǒng)的針床在線測(cè)試系統(tǒng)更容易、更快捷，以Teradyne公司的Javelin 1004為例，它采用Windows NT平臺(tái)和直觀的用戶界面，以及專用編程和測(cè)試系統(tǒng)，使編程時(shí)間縮短，用戶可在1-2天內(nèi)將PCB的CAD數(shù)據(jù)通過FAB master軟件轉(zhuǎn)換成PCB測(cè)試數(shù)據(jù)，由圖形流程表進(jìn)行探針控制，程序自動(dòng)生產(chǎn)、調(diào)試程序可借助元器件測(cè)試表單，使編程和調(diào)試速度加快，測(cè)試程序的安裝同樣很簡(jiǎn)單，表明飛針系統(tǒng)具有極佳靈活性和快速適應(yīng)能力，相反，傳統(tǒng)針床在線測(cè)試系統(tǒng)的編程與夾具開發(fā)可能需要160h和調(diào)試140h。

3.3 飛針測(cè)試的缺點(diǎn)

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)量的產(chǎn)品而沒有典型的夾具開發(fā)費(fèi)用，飛針測(cè)試可解決生產(chǎn)環(huán)境中的許多問題，但是還不是所有的生產(chǎn)測(cè)試問題都可以通過使用飛針測(cè)試來解決。

和任何事情一樣，飛針測(cè)試也有其缺點(diǎn)，因?yàn)闇y(cè)試探針與通路孔和測(cè)試焊盤上的焊錫發(fā)生物理接觸，可能會(huì)在焊錫上留下小凹坑。而對(duì)于某些OEM客戶來說，這些小凹坑可能被認(rèn)為是外觀缺陷，造成拒絕接受，因?yàn)橛袝r(shí)在沒有測(cè)試焊盤的地方探針會(huì)接觸到元件引腳，所以可能會(huì)錯(cuò)過松脫或焊接不良的元件引腳。

飛針測(cè)試時(shí)間過長(zhǎng)是另一個(gè)不足，傳統(tǒng)的針床測(cè)試探針數(shù)目有500-3000只，針床與PCB一次接觸即可完成在線測(cè)試的全部要求，測(cè)試時(shí)間只要幾十秒，而飛針探針只有4支，針床一次接觸所完成的測(cè)試，飛針需要許多次運(yùn)動(dòng)才能完成，時(shí)間顯然要長(zhǎng)的多，另外針床測(cè)試儀可使用頂面夾具同時(shí)測(cè)試雙面PCB的頂面與底面元件，而飛針測(cè)試儀要求操作員測(cè)試完一面，然后翻轉(zhuǎn)再測(cè)試另一面，由此看出飛針測(cè)試并不能很好適應(yīng)大批量生產(chǎn)的要求。

3.4 飛針測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)

盡管有上述這些缺點(diǎn)，飛針測(cè)試儀仍不失為一個(gè)有價(jià)值的工具，其優(yōu)點(diǎn)包括：

(1)較短的測(cè)試開發(fā)周期，系統(tǒng)接收到CAD文件后幾小時(shí)內(nèi)就可以開始生產(chǎn)，因此，原型電路板在裝配后數(shù)小時(shí)即可測(cè)試，而不象針床測(cè)試，高成本的測(cè)試開發(fā)與夾具可能將生產(chǎn)周期延誤幾天甚至幾個(gè)月。

(2)較低的測(cè)試成本，不需要制作專門的測(cè)試夾具。

(3)由于設(shè)定、編程和測(cè)試的簡(jiǎn)單與快速，實(shí)際上一般技術(shù)裝配人員就可以進(jìn)行操作測(cè)試。

(4)較高的測(cè)試精度，飛針在線測(cè)試的定位精度(10μm)和重復(fù)性(±10μm)以及尺寸極小的觸點(diǎn)和間距，使測(cè)試系統(tǒng)可探測(cè)到針床夾具無法達(dá)到的PCB節(jié)點(diǎn)。

4 飛針和針床的互補(bǔ)

應(yīng)該看到，相對(duì)針床來說，飛針是一種技術(shù)革新，還在不斷發(fā)展中，隨著無線通信和無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，越來越多的PCB將增加無線接入能力，目前的針床測(cè)試儀只適用低頻頻段，在射頻(RF)頻段的探針將變成小天線，產(chǎn)生大量的寄生干擾，影響測(cè)試結(jié)果的可靠性，針床在線測(cè)試儀只能檢測(cè)RF電路在低頻下的特性，RF電路的測(cè)試由后續(xù)的功能測(cè)試儀去執(zhí)行，這樣必然降低PCB的缺陷覆蓋率，飛針在線測(cè)試儀的探針數(shù)很少，較容易采取減少RF干擾的措施，實(shí)現(xiàn)PCB的低頻和RF的在線測(cè)試，提高覆蓋率。

飛針在線測(cè)試儀與針床在線測(cè)試具有互補(bǔ)的能力，因而，有些PCB在線測(cè)試的供應(yīng)商考慮合并飛針和針床技術(shù)，在同一臺(tái)在線測(cè)試儀內(nèi)融合飛針和針床結(jié)構(gòu)，使優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，達(dá)到高速測(cè)試，編程容易，成本降低的目的。

飛針測(cè)試系統(tǒng)仍然在發(fā)展之中，目前還不能替代針床在線測(cè)試儀，但是飛針在線測(cè)試儀的性能已達(dá)到PCB批量生產(chǎn)的要求，例如自動(dòng)送料，增加PCB底部的固定探針數(shù)目，編程時(shí)間縮短到1人/日，飛針在線測(cè)試儀正得到EMS企業(yè)的重視，既用于電子產(chǎn)品的開發(fā)階段，亦用于多品種、中小批量PCB的在線測(cè)試。

5 結(jié)論

在線測(cè)試技術(shù)由于本身原理及方法限制，雖然面臨嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)，它在某些方面，如針床測(cè)試的效率，飛針測(cè)試的靈活、可做電氣性能測(cè)試等方面，加之技術(shù)的改進(jìn)和新技術(shù)的配合使用，它還將在測(cè)試領(lǐng)域具有頑強(qiáng)的生命力。