飛針測試技術概述

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我國的PCB研制工作始于1956年，1963-1978年，逐步擴大形成PCB產業。改革開放后20多年，由于引進國外先進技術和設備，單面板、雙面板和多層板均獲得快速發展，國內PCB產業由小到大逐步發展起來。中國由于下游產業的集中及勞動力土地成本相對較低，成為發展勢頭最為強勁的區域。2002年，成為第三大PCB產出國。2003年，PCB產值和進出口額均超過60億美元，首度超越美國，成為世界第二大PCB產出國，產值的比例也由2000年的8.54%提升到15.30%，提升了近1倍。2006年中國已經取代日本，成為全球產值最大的PCB生產基地和技術發展最活躍的國家。我國PCB產業近年來保持著20%左右的高速增長，遠遠高于全球PCB行業的增長速度。
　　飛針測試是目前PCB測試一些主要問題的最新解決辦法。它用探針來取代針床，使用多個由馬達驅動的、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。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支持；現在已經能夠有效地進行模擬在線測試了。飛針測試的出現已經改變了低產量與快速轉換(quick-turn)裝配產品的測試方法。以前需要幾周時間開發的測試現在幾個小時就可以了，大大縮短產品設計周期和投入市場的時間。
　　1、飛針測試系統的結構特點
　　飛針式測試儀是對傳統針床在線測試儀的一種改進，它用探針來代替針床，在 X-Y 機構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傳送系統輸送到測試機內，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)系統連接到驅動器(信號發生器、電源供應等)和傳感器(數字萬用表、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上的其它元件通過探針器在電氣上屏蔽以防止讀數干擾。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性達到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裝配中見到的大量現有問題：如可能長達4-6周的測試開發周期；大約10,000 美元-50,000 美元的夾具開發成本；不能經濟地測試小批量生產；以及不能快速地測試原型樣機(prototype)裝配。因為具有緊密接觸屏蔽的UUT 的能力和使新產品更快投入市場(time-to-market)的能力，飛針測試是一個無價的生產資源。還有，由于不需要有經驗的測試開發工程師，該系統還具有節省人力、節省時間等好處。
　　2、測試開發與調試
　　飛針測試機的編程比傳統的ICT 系統更容易、更快捷。以 GenRad 公司的GRPILOT系統為例，測試開發員將設計工程師的CAD數據轉換成可使用的文件，這個過程需要1-4 個小時。然后該新文件通過測試程序運行，產生一個 .IGE和 .SPC 文件，再放入一個目錄。然后軟件運行在目錄內產生需要測試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信息中選擇。UUT放在平臺上固定。在軟件開發完成后，該程序被“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。在軟件開發和裝載完成以后，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的測試程序開發對測試工程師的要求相當少。在接到CAD數據和UUT準備好測試之間這段短時間，允許制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。
　　3、飛針測試優點
　　盡管有上述這些缺點，飛針測試仍不失為一個有價值的工具。其優點包括：快速測試開發；較低成本測試方法；快速轉換的靈活性；以及在原型階段為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于缺點。例如，裝配過程中，這樣一個系統提供在接收到CAD文件幾小時后就可以開始生產。因此，原型電路板在裝配后數小時即可測試，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。除此之外，由于設定、編程和測試的簡單與快速，實際上一般技術裝配人員，而不是工程師，就可以操作測試。飛針測試也存在靈活性，做到快速測試轉換和過程錯誤的快速反饋。還有，因為飛針測試不需要夾具開發成本，所以它是一個可以放在典型測試過程前面的低成本系統。并且因為飛針測試機改變了低產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。
　　4、飛針測試的特性和軟件支持
　　測試范圍和軟件特性 本公司的飛針測試儀是德國AGT公司的A3型號測試儀，它的最大測試面積550×430mm，最大板厚為6mm。操作系統是WINNT4.0，所需軟件主要有A3 TEST PLAYER，A3 DEBUGGER，DPSwinzard，VIEW2000，IGI（Launch EXT6.58）,Browser等等。 IGI是處理A3 TEST PLAYER所需數據的軟件，它對GERBER數據進行處理。定義層名，排層序，檢查焊盤的屬性、圖形的坐標，優化孔。最重要的一項就是提取網表，輸出A3測試文件。在做孔的優化的時候還要注意，環寬過小，很大的孔（如定位孔），應手工優化掉，防止斷針。 DPS是用于輸出印制板的位置坐標、拼板、測試孔數以及加掃描點的軟件。從OUTPUT文件夾中調入*.les文件，軟件會有提示，根據提示Select pads to be used for scanning進入加掃描點，頂、底層每層最多加4個。若測試時印制板板過大、過密，應在軟件中多分幾個區域，多加幾個掃描點，但應注意隔離線不應壓在圖形元件上，以防止機器出現錯誤指令，不能正常工作。 若DPS軟件最后生成不了測試程序，可能有以下幾點原因：
　　a）IGI軟件中圖形不在第一象限，這樣就引以測試范圍超大，應將其移入正常使用區域
　　b）天線點選擇不正確，反復試驗，將天線點上、下交換，即可達到目的
　　c）選擇天線時不應選擇太小的網絡，這樣不能作為測試全板的標準
　　A3 DEBUGGER是校正飛針測試儀的軟件。測試儀在經過一定時間的測試后8支測試頭會產生誤差，因此機器要定期校正，以保證測試的準確性。 BROWSER是用來糾錯的，當印制板有開路或短路的時候，用它來找到確切的位置，然后在該處標記。A3 TEST PLAYER就是測試軟件，應用這個軟件選擇測試模式（多采用Supervisor模式），測試類型，探針壓力（pressure）、移動速度（strokes）、高度。還要確定如何選擇掃描點，有人工（MANUAL）和自動（AUTOMATIC）兩種。第一次進行測試的時候要先人工定義由在DPS給出的掃描點，以后再測試的時候用自動的就可以了。在關閉A3系統時，應先托架歸于零點，以防8支測試頭彈下時撞折測試。
　　目前我國在PCB測試方面仍處在發展階段，作為全國最大的PCB打樣廠商——深圳市嘉立創科技發展有限公司擁有國內外先進的自動化生產線和檢測設備，公司擁有2條全自動沉銅線，曝光機4臺，飛針測試機60臺，AOI光測機4臺。并于2012年2月，取消測試一半的服務，改為全部測試服務，全部免收測試費。

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