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SMT测试专题-飛針測試

放大字体  缩小字体 发布日期:2009-12-08  浏览次数:872
  什麽是飛針測試?
  飛針測試機是一個在製造環境測試PCB的系統。不是使用在傳統的在線測試機上所有的傳統針床(bed-of-nails)介面,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, unit under test)通過皮帶或者其他UUT傳送系統輸送到測試機內。然後固定,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)系統連接到驅動器(信號發生器、電源供應等)和感測器(數位萬用表、頻率計數器等)來測試UUT上的元件。當一個元件正在測試的時候,UUT上的其他元件通過探針器在電氣上遮罩以防止讀數干擾(圖一)。
  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性達到5-15微米的範圍,飛針測試機可精密地探測UUT。
  飛針測試解決了在PCB裝配中見到的大量現有問題,如在開發時缺少金樣板(golden standard board)。問題還包括可能長達4-6周的測試開發周期;大約$10,000-$50,000的夾具開發成本;不能經濟地測試少批量生産;以及不能快速地測試原型樣機(prototype)裝配。這些情況說明,傳統的針床測試機缺少測試低産量的低成本系統;缺乏對原型樣機裝配的快速測試覆蓋;以及不能測試到遮罩了的裝配。
  因爲具有緊密接觸遮罩的UUT的能力和幫助更快到達市場(time-to-market)的能力,飛針測試是一個無價的生産資源。還有,由於不需要有經驗的測試開發工程師,該系統可認爲是節省人力的具有附加價值和時間節省等好處的設備。
  測試開發與調試
  編程飛針測試機比傳統的ICT系統更容易、更快捷。例如,對GenRad的GRPILOT系統,測試開發員將設計工程師的CAD資料轉換成可使用的文件,這個過程需要1-4個小時。然後該新的文件通過測試程式運行,産生一個 .IGE 和 .SPC 文件,再放入一個目錄。然後軟體運行在目錄內産生需要測試UUT的所有文件。短路的測試類型是從選項頁面內選擇。測試機在UUT上使用的參考點從CAD資訊中選擇。UUT放在平臺上,固定。在軟體發展完成後,該程式被“擰進去”,以保證選擇到盡可能最佳的測試位置。這時加入各種元件“保護”(元件測試隔離)。一個典型的1000個節點的UUT的測試開發所花的時間是 4-6 個小時。
  在軟體發展和裝載完成以後,開始典型的飛針測試過程的測試調試。調試是測試開發員接下來的工作,需要用來獲得盡可能最佳的UUT測試覆蓋。在調試過程中,檢查每個元件的上下測試極限,確認探針的接觸位置和零件值。典型的1000個節點的UUT調試可能花 6-8小時。
  飛針測試機的開發容易和調試周期短,使得UUT的測試程式開發對測試工程師的要求相當少。在接到CAD資料和UUT準備好測試之間這段短時間,允許製造過程的最大數量的靈活性。相反,傳統ICT的編程與夾具開發可能需要160小時和調試 16-40 小時。$Page_Split$
  缺點
  由於具有編程容易,能夠在數小時內測試原型樣機裝配,以及測試低産量的UUT而沒有典型的夾具開發費用,飛針測試可解決生産環境中的許多問題。但是還不是所有的生産測試問題都可通過使用探針自動解決。
  和任何事情一樣,飛針測試有其缺點。因爲測試機物理接觸通路孔和測試焊盤上的焊錫,可能在焊錫上留下小凹坑。對某些OEM客戶,這些小凹坑可能認爲外觀缺陷,造成拒絕接收裝配。因爲有時在沒有測試焊盤的地方探針會接觸到元件引腳,所以可能會錯過松脫或焊接不良的元件引腳。探針測試機還限制電路板的尺寸:16"x24"。
  飛針測試時間是另一個主要因素。一台典型的針床測試機可能花30秒測試UUT的地方,飛針測試機可能花 8-10 分鐘。實物搬運是另一個缺點。針床測試機可使用頂面夾具同時測試雙面PCB的頂面與底面元件,而飛針測試機要求操作員測試一面,然後翻轉再測試另一面。
  優點
  儘管有些缺點,飛針測試還是一個有價值的工具。優點包括:快速測試開發;較低成本測試方法;快速轉換的靈活性;以及在原型階段爲設計人員提供快速的反饋。因此,和傳統的ICT比較,飛針測試所要求的時間通過減少總的測試時間足以彌補。
  使用飛針測試系統的好處大於缺點。例如,裝配過程中這樣一個系統提供在接收到CAD文件只有幾小時就可以開始生産。因此,原型電路板在裝配後數小時即可測試,不象ICT,高成本的測試開發與夾具可能將過程延誤幾天,甚至幾月。飛針測試系統也減少了新産品的“第一篇文章”的視覺檢查時間,這一點是很重要的,因爲第一塊板經常決定剩下的UUT的測試特性。
  除此之外,由於設定、編程和測試的簡單與快速,實際上非技術裝配人員,而不是工程師,可用來操作測試。也存在靈活性,做到快速測試轉換和過程錯誤的快速反饋。還有,因爲夾具開發成本與飛針測試沒有關係,所以它是一個可以放在典型測試過程前面的低成本系統。並且因爲飛針測試機改變了低産量和快速轉換裝配的測試方法,通常需要幾周開發的測試現在數小時就可以得到。
  結論
  對EMS提供商,飛針測試可以通過消除傳統測試夾具方法的需要,減少生産裝配到達市場的時間。通過取消夾具,飛針測試機消除了夾具硬體與軟體發展的高成本。飛針測試不可能爲EMS製造商消除所有的測試問題,但是,對於原型裝配的測試和減少從小批量到大批量(ramp-to-volume)時間,它是一個非常好的方法。
 
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