基于飛針測試儀的電子模塊的測試與實(shí)現(xiàn)

摘要：重點(diǎn)討論了飛針在線測試技術(shù)在電子模塊測試中的測試與實(shí)現(xiàn)。介紹了飛針測試原理，闡述了電子模塊飛針測試的流程以及測試中電子模塊，提出了短路測試中出現(xiàn)的問題的解決辦法，以及NOD文件的快速修改技巧，并且詳細(xì)說明了飛針和針床的互補(bǔ)關(guān)系。飛針測試技術(shù)的使用能準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)，縮短調(diào)試周期，對批量生產(chǎn)的電子模塊調(diào)試有重要作用。
關(guān)鍵詞：飛針測試儀；短路測試；電子模塊；NOD文件

    隨著電子模塊功能的不斷增強(qiáng)，集成度越來越高，器件體積小，密度高，增加了人工檢驗(yàn)的難度以及調(diào)試的難度，特別是對于多品種，變批量生產(chǎn)，由于沒有面向高集成電子模塊的測試技術(shù)，人工手動的檢測方式已嚴(yán)重制約了電子模塊的快速研發(fā)和生產(chǎn)，因此電子模塊裝
焊后檢測的自動化、機(jī)械化代替人工檢測顯得非常迫切。飛針檢測是飛針檢測系統(tǒng)利用步進(jìn)電機(jī)對飛針進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)飛針運(yùn)動測板，是目前電子模塊一些主要問題的最新解決辦法。本文將介紹飛針測試的檢測原理以及如何利用飛針測試儀實(shí)現(xiàn)對電子模塊的測試。

1 飛針測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理
    飛針測試是一個在線檢查電子模塊裝焊質(zhì)量的方法之一，是一個在制造環(huán)境測試電子模塊焊點(diǎn)的系統(tǒng)，它用探針代替?zhèn)鹘y(tǒng)的針床，在X-Y機(jī)構(gòu)上裝有可分別高速移動的4根探針，工作時通過人工把在測單元放到測試機(jī)內(nèi)，通過飛針測試儀的探針接觸測試焊盤和通路孔，測試在測單元的元器件的焊接效果。測試探針通過多路傳輸系統(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)來測試在測單元上的元件，當(dāng)某個元件正在測試的時候，在測單元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，飛針結(jié)構(gòu)組成見圖1。

    飛針測試儀可以測試電子模塊的電阻、電容值、電感值，二極管、三極管、三端穩(wěn)壓器等常用器件，還可以測試集成電路，短路及開路測試。

2 飛針測試儀的實(shí)現(xiàn)
    為實(shí)現(xiàn)對裝焊后電子模塊焊接質(zhì)量的實(shí)時監(jiān)控，掌握每塊電子模塊的焊接質(zhì)量，需要飛針測試儀對電子模塊進(jìn)行測試，通過飛針測試把被測試件存在的短路、開路現(xiàn)象以及損壞的器件剔除出來，測試調(diào)試流程通常如圖2所示。

    飛針測試在實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的過程中，EDA設(shè)計的過程文件會產(chǎn)生一份ASCII碼格式的網(wǎng)表文件，轉(zhuǎn)換成為被測電子模塊的NOD文件，將NOD文件進(jìn)行整理并修改后產(chǎn)生源文件。根據(jù)電子模塊的參數(shù)要求對源文件進(jìn)行修改，之后對期望編譯的軟件進(jìn)行處理。利用攝像制定坐標(biāo)轉(zhuǎn)換點(diǎn)，生成MRK和MZF文件，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換點(diǎn)設(shè)置好后，檢查測試點(diǎn)的設(shè)置是否合適。測試點(diǎn)的選擇是結(jié)合更改NOD文件，對測試點(diǎn)進(jìn)行檢查的過程也是對被測試點(diǎn)進(jìn)行修改和修正的過程。最后選擇需要調(diào)試的語句，每類元器件對應(yīng)各自的調(diào)試語句，修改被調(diào)試語句，即設(shè)置被測器件隔離點(diǎn)，電壓等參數(shù)，修改后運(yùn)行直至滿足測試要求。其中NOD文件的處理最為繁瑣，下面介紹如何快速修改NOD文件的方法，文件格式如下：

    其中，最后一列為被測試件焊點(diǎn)的通道號，需要人為進(jìn)行修改，修改方法為：
    (1)修改CHANNEL，從上向下，依據(jù)SIGNAL的名稱，名字一樣則把CHANNEL改為自然數(shù)1，遇到SIGNAL的名稱改變了，則把CHANNEL改為自然數(shù)2，再向下尋找，直到再有其他不同，繼續(xù)累加。
    (2)針對測試不到或影響探針運(yùn)行的部位，應(yīng)該在*．NOD文件中將“TEST”屬性由“F”改為“N”(不測試)。如電裝后沒有填錫的過孔、編程插針周圍、較高元器件周圍、帶插座轉(zhuǎn)換焊接的芯片等。
    常用的處理方式是手動逐個修改，修改完成后逐個校對，缺點(diǎn)是效率低且易出錯，為改變這種局面，必須找提高效率的辦法。對修改方法進(jìn)行調(diào)整：
    (1)用記事本打開*．NOD文件，把全部內(nèi)容復(fù)制到WORD文檔中；
    (2)刪去第一行(“* SIGNAL COMPONENTPIN X Y SHEET POS TECN TEST CHANNEL”)；
    (3)全選(Ctrl+A)數(shù)據(jù)；
    (4)點(diǎn)擊表格＼插入表格(把數(shù)據(jù)置于表格中)；
    (5)表格全部選中，復(fù)制到Excel表格中；
    (6)利用Excel表格的便捷操作對第十列編號，方法是：從1開始，不同信號名(參照第一列)依次遞增1，完成后保存；
    (7)然后修改倒數(shù)第二列，方法是：全部先填充為“Y”，根據(jù)選點(diǎn)規(guī)則和報錯情況，改為“F”(強(qiáng)制)或“N”(不測試)，完成后保存；
    (8)全選(Ctrl+A)，復(fù)制(Ctrl+C)；
    (9)用記事本打開*．NOD文件，只保留第一行其余刪掉，從第二行開始粘貼(Ctrl+V)剪貼板中內(nèi)容，保存，更改完成。
    修改后的處理方式利用Office軟件的處理的便利性，有效提高了NOD文件處理效率。

3 測試中電子模塊出現(xiàn)的問題及解決辦法
    飛針程序調(diào)試完成并凍結(jié)后，接下來需要對電子模塊進(jìn)行測試，飛針測試流程如圖3所示。在測試過程中會遇到一些報錯現(xiàn)象，比如短路測試不通過，器件測試參數(shù)超差等問題，其中短路報錯的處理較為復(fù)雜，需要從短路語句生成原理解決被測試模塊的故障定位問題。

    飛針測試的短路測試生成過程需要輸入一個值作為邊際測試參考。這個值表明在某個區(qū)域內(nèi)所有不相同信號的焊點(diǎn)之間必然生成短路測試。例如：被測板上大部分焊點(diǎn)的間距為50 mm，建議邊際參數(shù)值設(shè)置為51 mm，保證相鄰管腿都可進(jìn)行短路測試。依據(jù)此原理，當(dāng)測試過程中，飛針測試儀報出了短路測試錯誤時，首先，根據(jù)測試界面顯示的測試語句，確認(rèn)是哪兩個信號之間出現(xiàn)短路；其次，外觀排查：打開NOD文件，找出兩個報錯信號之間的共性，即兩個信號是否在同一個元器件上，是否為同一元器件相鄰的管腳，找到此種疑點(diǎn)器件后選擇FLYING PROBES＼Autoleam，輸入此元器件出錯的管腳的通道號，點(diǎn)擊GO攝像頭運(yùn)行到指定位置，用屏幕觀察十字星標(biāo)中心對應(yīng)的焊點(diǎn)和相鄰管腳相是否有焊錫造成橋連或相鄰管腿碰觸。若無橋連則選擇另外一個滿足此條件的元器件進(jìn)行前面的操作直到外觀檢查結(jié)束；若有橋連則用標(biāo)簽紙作標(biāo)記進(jìn)行維修。最后，加電排查：外觀檢查無法發(fā)現(xiàn)短路原因，可確認(rèn)元器件本身原因造成短路。
    將模塊取出，把外觀檢查的疑點(diǎn)元器件對應(yīng)報錯管腳翹起或吸空使其與印制板焊盤暫時脫開，用萬用表測量模塊上出現(xiàn)短路的兩個信號若無短路，定位故障元器件，若有短路，更換另外疑點(diǎn)元器件重復(fù)此步驟操作，直到定位短路元器件。經(jīng)過上述處理，基本可以解決所有短路問題。

4 飛針和針床的互補(bǔ)
    相對針床來說，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，越來越多的電子模塊將增加無線接入能力，目前的針床測試儀只適用于低頻頻段，在射頻頻段的探針將變成小天線，產(chǎn)生大量的寄生干擾，影響測試結(jié)果的可靠性。射頻電路的測試由后續(xù)的功能測試去執(zhí)行，這樣必然降低電子模塊的缺陷覆蓋率。飛針測試儀的探針數(shù)很少，較容易采取減少射頻干擾的措施，實(shí)現(xiàn)電子模塊的低頻和射頻的測試，提高覆蓋率。

5 結(jié)語
    飛針是一種技術(shù)革新，還在不斷發(fā)展中。飛針在線測試技術(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)，但它在某些方面，如飛針測試的靈活、可做電氣性能測試等發(fā)面，仍然具有其他技術(shù)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，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(qiáng)的生命力。