在線(xiàn)測試技術(shù)的現狀和發(fā)展

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

3 飛針式測試技術(shù)

現今電子產(chǎn)品的設計和生產(chǎn)承受著(zhù)上市時(shí)間的巨大壓力，產(chǎn)品更新的時(shí)間周期越來(lái)越短，因此在最短時(shí)間內開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品和實(shí)現批量生產(chǎn)對電子產(chǎn)品制作上是至關(guān)重要的。飛針測試技術(shù)是目前電氣測試一些主要問(wèn)題的最新解決辦法，它才探針來(lái)取代針床，使用多個(gè)由電動(dòng)機驅動(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)行電氣測量，這種儀器最初是為裸板而設計的，也需要復雜的軟件和程序來(lái)支持，現在已經(jīng)能夠有效地進(jìn)行模擬在線(xiàn)測試，飛針測試的出現已經(jīng)改變了小批量與快速轉換(quick -turn)裝配產(chǎn)品的測試方法，以前需要幾周時(shí)間開(kāi)發(fā)的測試現在僅需幾個(gè)小時(shí)，大大縮短了產(chǎn)品設計周期和投入市場(chǎng)的時(shí)間。

3.1 飛針測試系統的結構特點(diǎn)

飛針式測試儀是對傳統針床在線(xiàn)測試儀的一種改進(jìn)，它用探針來(lái)代替針床，在x-y機構上裝有可分別高速移動(dòng)的4個(gè)頭共8根測試探針，最小測試間隙為0.2mm，如圖11。工作時(shí)在測單元(UUT，unit under test)通過(guò)皮帶或者其他UUT傳送系統輸送到測試機內，然后固定，測試儀的探針接觸測試焊盤(pán)(test pad)和通路孔(via)，從而測試在測單元(UUT)的單個(gè)元件，測試探針通過(guò)多路傳輸系統連接到驅動(dòng)器(信號發(fā)生器、電源供應等)和傳感器(數字萬(wàn)用表、頻率計數器等)來(lái)測試UUT上的元件。當一個(gè)元件正在測試的時(shí)候，UUT上的其他元件通過(guò)探針器在電氣上屏蔽以防止讀數干擾。

飛針測試儀可以檢查短路、開(kāi)路和元件值。在飛針測試上也使用了一個(gè)相機來(lái)幫助查找丟失元件。用相機來(lái)檢查方向明確的元件形狀，如極性電容。隨著(zhù)探針定位精度和可重復性達到5-15μm的范圍，飛針測試儀可精確地探測UUT。飛針測試解決了在PCB裝配中見(jiàn)到的大量現有問(wèn)題：如可能長(cháng)達到4-6周期的測試開(kāi)發(fā)周期：大約10 000-50 000美元的夾具開(kāi)發(fā)成本：不能經(jīng)濟地測試小批量生產(chǎn);以及不能快速地測試原型樣機(prototype)裝配。

3.2 測試開(kāi)發(fā)與調試

飛針測試儀的編程比傳統的針床在線(xiàn)測試系統更容易、更快捷，以Teradyne公司的Javelin 1004為例，它采用Windows NT平臺和直觀(guān)的用戶(hù)界面，以及專(zhuān)用編程和測試系統，使編程時(shí)間縮短，用戶(hù)可在1-2天內將PCB的CAD數據通過(guò)FAB master軟件轉換成PCB測試數據，由圖形流程表進(jìn)行探針控制，程序自動(dòng)生產(chǎn)、調試程序可借助元器件測試表單，使編程和調試速度加快，測試程序的安裝同樣很簡(jiǎn)單，表明飛針系統具有極佳靈活性和快速適應能力，相反，傳統針床在線(xiàn)測試系統的編程與夾具開(kāi)發(fā)可能需要160h和調試140h。

3.3 飛針測試的缺點(diǎn)

由于具有編程容易，能夠在數小時(shí)內測試原型樣機裝配，以及測試低產(chǎn)量的產(chǎn)品而沒(méi)有典型的夾具開(kāi)發(fā)費用，飛針測試可解決生產(chǎn)環(huán)境中的許多問(wèn)題，但是還不是所有的生產(chǎn)測試問(wèn)題都可以通過(guò)使用飛針測試來(lái)解決。

和任何事情一樣，飛針測試也有其缺點(diǎn)，因為測試探針與通路孔和測試焊盤(pán)上的焊錫發(fā)生物理接觸，可能會(huì )在焊錫上留下小凹坑。而對于某些OEM客戶(hù)來(lái)說(shuō)，這些小凹坑可能被認為是外觀(guān)缺陷，造成拒絕接受，因為有時(shí)在沒(méi)有測試焊盤(pán)的地方探針會(huì )接觸到元件引腳，所以可能會(huì )錯過(guò)松脫或焊接不良的元件引腳。

飛針測試時(shí)間過(guò)長(cháng)是另一個(gè)不足，傳統的針床測試探針數目有500-3000只，針床與PCB一次接觸即可完成在線(xiàn)測試的全部要求，測試時(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試，飛針需要許多次運動(dòng)才能完成，時(shí)間顯然要長(cháng)的多，另外針床測試儀可使用頂面夾具同時(shí)測試雙面PCB的頂面與底面元件，而飛針測試儀要求操作員測試完一面，然后翻轉再測試另一面，由此看出飛針測試并不能很好適應大批量生產(chǎn)的要求。

3.4 飛針測試的優(yōu)點(diǎn)

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

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

(2)較低的測試成本，不需要制作專(zhuān)門(mén)的測試夾具。

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

(4)較高的測試精度，飛針在線(xiàn)測試的定位精度(10μm)和重復性(±10μm)以及尺寸極小的觸點(diǎn)和間距，使測試系統可探測到針床夾具無(wú)法達到的PCB節點(diǎn)。

4 飛針和針床的互補

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

飛針在線(xiàn)測試儀與針床在線(xiàn)測試具有互補的能力，因而，有些PCB在線(xiàn)測試的供應商考慮合并飛針和針床技術(shù)，在同一臺在線(xiàn)測試儀內融合飛針和針床結構，使優(yōu)勢互補，達到高速測試，編程容易，成本降低的目的。

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

5 結論

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