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飛針測(cè)試

時(shí)間：2021-12-09 15:44:59
關(guān)鍵字： 測(cè)試機(jī)    元件    短路    PCB板   
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[導(dǎo)讀]飛針測(cè)試是目前電氣測(cè)試一些主要問(wèn)題的最新解決辦法。它用探針來(lái)取代針床，使用多個(gè)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的、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。PCB板在生產(chǎn)過(guò)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(jìn)，若...


飛針測(cè)試是目前電氣測(cè)試一些主要問(wèn)題的最新解決辦法。它用探針來(lái)取代針床，使用多個(gè)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的、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。



PCB板在生產(chǎn)過(guò)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(jìn)，若未能及時(shí)將不良板篩檢出來(lái)，而任其流入制程中，勢(shì)必會(huì)造成更多的成本浪費(fèi)，因此除了制程控制的改善外，提高測(cè)試的技術(shù)也是可以為PCB板制造者提供降低報(bào)廢率及提升產(chǎn)品良率的解決方案。



電性測(cè)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(cè)(ATG-SCANMAN)，其中常使用的設(shè)備有三種，分別是專用測(cè)試機(jī)(PCB自動(dòng)通用測(cè)試機(jī))、高品質(zhì)泛用測(cè)試機(jī)及飛針測(cè)試機(jī)。




飛針測(cè)試和測(cè)試架有什么區(qū)別？各自的優(yōu)勢(shì)是什么？


飛針測(cè)試：是利用4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)試線路的開路和短路）而不需要做測(cè)試治具，直接裝PCB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，適合測(cè)試小批量及樣板。


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



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



飛針測(cè)試的工作原理


飛針式測(cè)試儀是對(duì)傳統(tǒng)針床在線自動(dòng)高壓專用PCB板測(cè)試機(jī)的一種改進(jìn)，它用探針來(lái)代替針床。






工作時(shí)在測(cè)單元(UUT)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(TESTpad)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)多路傳輸系統(tǒng)連接到驅(qū)動(dòng)器和傳感器來(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。




飛針測(cè)試機(jī)可檢查短路、開路和元件值。在飛針測(cè)試上也使用了一個(gè)相機(jī)來(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線路板裝配中見到的大量現(xiàn)有問(wèn)題：如可能長(zhǎng)達(dá)4-6周的測(cè)試開發(fā)周期；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)裝配。



飛針測(cè)試是一個(gè)檢查PCB板電性功能的方法(開短路測(cè)試)。飛測(cè)試機(jī)是一個(gè)在制造環(huán)境測(cè)試PCB線路板的系統(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,unitundertest)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(testpad)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。




1、充/放電時(shí)間法


每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的充/放電時(shí)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(cè)量短路即可。它的測(cè)試步驟是，首件板：全開路測(cè)試→全短路測(cè)試→網(wǎng)絡(luò)值學(xué)習(xí)；第二塊以后板：全開路測(cè)試→網(wǎng)絡(luò)值測(cè)試，在懷疑有短路的地方再用電阻法測(cè)試。這種測(cè)試方法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確，可靠性高；缺點(diǎn)是首件板測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，返測(cè)次數(shù)多，測(cè)試效率不高。最有代表性的是MANIA公司的SPEEDY機(jī)。



2、電感測(cè)量法


電感測(cè)量法的原理是以一個(gè)或幾個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)（一般為地網(wǎng)）作為天線，在其上施加信號(hào)，其他的網(wǎng)絡(luò)會(huì)感應(yīng)到一定的電感。測(cè)試機(jī)對(duì)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電感測(cè)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(jìn)行短路測(cè)試。這種測(cè)試方法只適用于有地電層的板的測(cè)試，若對(duì)雙面板（無(wú)地網(wǎng)）測(cè)試可靠性不高；在有多個(gè)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)時(shí)，由于有一個(gè)以上的探針用于施加信號(hào)，而提供測(cè)試的探針減少，測(cè)試效率低，優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試可靠性較高，返測(cè)次數(shù)低。最有代表性的是ATG公司的A2、A3型機(jī)，為彌補(bǔ)探針數(shù)量，該機(jī)配有8針和16針，提高測(cè)試效率。



3、電容測(cè)量法


這種方法類似于充/放電時(shí)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(zhǎng)，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(shuō)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(shuō)明有短路。在開路測(cè)試中，同一網(wǎng)絡(luò)的各端點(diǎn)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(gè)網(wǎng)絡(luò)的電容值，作為短路測(cè)試的比較。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)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(cè)試可靠性低于電阻法，特別是關(guān)聯(lián)的電容和二級(jí)電容造成的測(cè)量誤差，端點(diǎn)較少的網(wǎng)絡(luò)（如單點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)）的測(cè)試可靠性較低。目前采用這種測(cè)試方法的有HIOKI和NIDEC READ公司的飛針測(cè)試機(jī)。



4、相位差方法


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



5、自適應(yīng)測(cè)試法


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



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)，它可以用探針來(lái)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。工作時(shí)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（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。



飛針測(cè)試機(jī)可檢查短路、開路和元件值。在飛針測(cè)試上也使用了一個(gè)相機(jī)來(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。





—END—



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