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[導(dǎo)讀]飛針測試是目前電氣測試一些主要問題的最新解決辦法。它用探針來取代針床,使用多個由馬達(dá)驅(qū)動的、能夠快速移動的電氣探針同器件的引腳進行接觸并進行電氣測量。PCB板在生產(chǎn)過程中,難免因外在因素而造成短路、斷路及漏電等電性上的瑕疵,再加上PCB線路板不斷朝高密度、細(xì)間距及多層次的演進,若...


飛針測試是目前電氣測試一些主要問題的最新解決辦法。它用探針來取代針床,使用多個由馬達(dá)驅(qū)動的、能夠快速移動的電氣探針同器件的引腳進行接觸并進行電氣測量。



PCB板在生產(chǎn)過程中,難免因外在因素而造成短路、斷路及漏電等電性上的瑕疵,再加上PCB線路板不斷朝高密度、細(xì)間距及多層次的演進,若未能及時將不良板篩檢出來,而任其流入制程中,勢必會造成更多的成本浪費,因此除了制程控制的改善外,提高測試的技術(shù)也是可以為PCB板制造者提供降低報廢率及提升產(chǎn)品良率的解決方案。



電性測試的方法有:專用型(Dedicated)、泛用型(UniversalGrid)、飛針型(FlyingProbe)、非接觸電子束(E-Beam)、導(dǎo)電布(膠)、電容式(Capacity)及刷測(ATG-SCANMAN),其中常使用的設(shè)備有三種,分別是專用測試機(PCB自動通用測試機)、高品質(zhì)泛用測試機及飛針測試機。




飛針測試和測試架有什么區(qū)別?各自的優(yōu)勢是什么?


飛針測試:是利用4支探針對線路板進行高壓絕緣和低阻值導(dǎo)通測試(測試線路的開路和短路)而不需要做測試治具,直接裝PCB板運行測試程序即可測試極為方便,節(jié)約了測試成本,減去了制作測試架的時間,提高了出貨的效率,適合測試小批量及樣板。


而測試架,是針對量產(chǎn)的PCB板進行通斷測試而做的專門的測試夾具,制作成本較高,但測試效率較好,返單不收費。



首先,在測試技術(shù)的適用目的方面,飛針測試是目前適合使用于小量產(chǎn)及樣品的電性測試設(shè)備,但是若要運用于中大量產(chǎn)時,則由于測速慢以及設(shè)備價格昂貴,將會使得測試成本大幅提高,而泛用型及專用型無論是用于何種層級的PCB板子,只要產(chǎn)量達(dá)到一定的數(shù)量,測試成本均可達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟的標(biāo)淮,而且約只占售價的2~4%,這也是為何泛用型及專用型為目前量產(chǎn)型的測試機種的主要原因。



飛針測試的工作原理


飛針式測試儀是對傳統(tǒng)針床在線自動高壓專用PCB板測試機的一種改進,它用探針來代替針床。






工作時在測單元(UUT)通過皮帶或者其它UUT傳送系統(tǒng)輸送到測試機內(nèi),然后固定測試機的探針接觸測試焊盤(TESTpad)和通路孔(via),從而測試在測單元(UUT)的單個元件。測試探針通過多路傳輸系統(tǒng)連接到驅(qū)動器和傳感器來測試UUT上的元件。當(dāng)一個元件正在測試的時候,UUT上的其它元件通過探針器在電氣上屏蔽以防止讀數(shù)干擾。




飛針測試機可檢查短路、開路和元件值。在飛針測試上也使用了一個相機來幫助查找丟失元件。用相機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5-15微米的范圍,飛針測試機可精密地探測UUT。飛針測試解決了在PCB線路板裝配中見到的大量現(xiàn)有問題:如可能長達(dá)4-6周的測試開發(fā)周期;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裝配。



飛針測試是一個檢查PCB板電性功能的方法(開短路測試)。飛測試機是一個在制造環(huán)境測試PCB線路板的系統(tǒng)。不是使用在傳統(tǒng)的在線測試機上所有的傳統(tǒng)針床(bed-of-nails)界面,飛針測試使用四到八個獨立控制的探針,移動到測試中的元件。在測單元(UUT,unitundertest)通過皮帶或者其它UUT傳送系統(tǒng)輸送到測試機內(nèi)。然后固定,測試機的探針接觸測試焊盤(testpad)和通路孔(via)從而測試在測單元(UUT)的單個元件。測試探針通過多路傳輸(multiplexing)系統(tǒng)連接到驅(qū)動器(信號發(fā)生器、電源供應(yīng)等)和傳感器(數(shù)字萬用表、頻率計數(shù)器等)來測試UUT上的元件。當(dāng)一個元件正在測試的時候,UUT上的其它元件通過探針器在電氣上屏蔽以防止讀數(shù)干擾。




1、充/放電時間法


每個網(wǎng)絡(luò)的充/放電時間(也稱網(wǎng)絡(luò)值,net value)是一定的。如果有網(wǎng)絡(luò)值相等,它們之間有可能短路,僅需在網(wǎng)絡(luò)值相等的網(wǎng)絡(luò)測量短路即可。它的測試步驟是,首件板:全開路測試→全短路測試→網(wǎng)絡(luò)值學(xué)習(xí);第二塊以后板:全開路測試→網(wǎng)絡(luò)值測試,在懷疑有短路的地方再用電阻法測試。這種測試方法的優(yōu)點是測試結(jié)果準(zhǔn)確,可靠性高;缺點是首件板測試時間長,返測次數(shù)多,測試效率不高。最有代表性的是MANIA公司的SPEEDY機。



2、電感測量法


電感測量法的原理是以一個或幾個大的網(wǎng)絡(luò)(一般為地網(wǎng))作為天線,在其上施加信號,其他的網(wǎng)絡(luò)會感應(yīng)到一定的電感。測試機對每個網(wǎng)絡(luò)進行電感測量,比較各網(wǎng)絡(luò)電感值,若網(wǎng)絡(luò)電感值相同,有可能短路,再進行短路測試。這種測試方法只適用于有地電層的板的測試,若對雙面板(無地網(wǎng))測試可靠性不高;在有多個大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)時,由于有一個以上的探針用于施加信號,而提供測試的探針減少,測試效率低,優(yōu)點是測試可靠性較高,返測次數(shù)低。最有代表性的是ATG公司的A2、A3型機,為彌補探針數(shù)量,該機配有8針和16針,提高測試效率。



3、電容測量法


這種方法類似于充/放電時間法。根據(jù)導(dǎo)電圖形與電容的定律關(guān)系,若設(shè)置一參考平面,導(dǎo)電圖形到它的距離為L,導(dǎo)電圖形面積為A,則C=εA/L。如果出現(xiàn)開路,導(dǎo)電圖形面積減少,相應(yīng)的電容減少,則說明有開路;如果有兩部分導(dǎo)電圖形連在一起,電容響應(yīng)增加,說明有短路。在開路測試中,同一網(wǎng)絡(luò)的各端點電容值應(yīng)當(dāng)相等,如不相等則有開路存在,并記錄下每個網(wǎng)絡(luò)的電容值,作為短路測試的比較。這種方法的優(yōu)點是測試效率高,不足之處是完全依賴電容,而電容受影響因數(shù)較多,測試可靠性低于電阻法,特別是關(guān)聯(lián)的電容和二級電容造成的測量誤差,端點較少的網(wǎng)絡(luò)(如單點網(wǎng)絡(luò))的測試可靠性較低。目前采用這種測試方法的有HIOKI和NIDEC READ公司的飛針測試機。



4、相位差方法


此方法是將一個弦波的信號加入地層或電層,由線路層來取得相位落后的角度,從而取得電容值或電感值。測試步驟是首件板先測開路,然后測其他網(wǎng)絡(luò)的相位差值,最后測短路;第二塊以上板先測開路,再測網(wǎng)絡(luò)相位差值,對有可能的短路再用電阻法測試驗證。這種方法的優(yōu)點是測試效率較高,可靠性高;不足之處是只適合測4層以上的板,如測雙面板只能用電阻法。目前采用這種測試方法的公司有MicroCraft。



5、自適應(yīng)測試法


自適應(yīng)測試法是每個測試應(yīng)用過程都是一次測試完成后,根據(jù)扳子具體情況和測試規(guī)范,設(shè)備自己選擇適當(dāng)?shù)臏y試過程,如一個網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)值(充電時間或電容等)小于設(shè)備測試誤差,設(shè)備會自動采用電阻測試和電場測試。這種測試方法速度最快,測試效果最好。不過,到目前還沒有接觸過采用此種測試方法的測試機。



飛針式測試儀是對傳統(tǒng)針床在線測試儀的一種改進,它可以用探針來代替針床,在X-Y機構(gòu)上裝有可分別高速移動的4個頭共8根測試探針,最小測試間隙為0.2mm。工作時在測單元(UUT, unit under test)通過皮帶或者其它UUT傳送系統(tǒng)輸送到測試機內(nèi),然后固定測試機的探針接觸測試焊盤(test pad)和通路孔(via),從而測試在測單元(UUT)的單個元件。測試探針通過多路傳輸(multiplexing)系統(tǒng)連接到驅(qū)動器(信號發(fā)生器、電源供應(yīng)等)和傳感器(數(shù)字萬用表、頻率計數(shù)器等)來測試UUT上的元件。當(dāng)一個元件正在測試的時候,UUT上的其它元件通過探針器在電氣上屏蔽以防止讀數(shù)干擾。



飛針測試機可檢查短路、開路和元件值。在飛針測試上也使用了一個相機來幫助查找丟失元件。用相機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5-15微米的范圍,飛針測試機可精密地探測UUT。





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