|
|
时下“飞针测试”已经成为国内PCB打样的一个重要指标。与是判断大厂与小厂的一个指标。
有人能解释一个它的原理？ 它的可靠性如何，会不会为了追求速度，降低可靠性？
以下是我找到的网上资料：
飞针测试原理
飞针测试的开路测试原理和针床的测试原理是相同的，通过两根探针同时接触网络的端点进行通电，所获得的电阻与设定的开路电阻比较，从而判断开路与否。但短路测试原理与针床的测试原理是不同的。由于测试探针有限（通常为4∽32根探针），同时接触板面的点数非常小（相应
飞针测试的开路测试原理和针床的测试原理是相同的，通过两根探针同时接触网络的端点进行通电，所获得的电阻与设定的开路电阻比较，从而判断开路与否。但短路测试原理与针床的测试原理是不同的。由于测试探针有限（通常为4∽32根探针），同时接触板面的点数非常小（相应4∽32点），若采用电阻测量法，测量所有网络间的电阻值，那么对具有N个网络的PCB而言，就要进行N2/2次测试，加上探针移动速度有限，一般为10点/秒到50点/秒，不同的测试方法有：充/放电时间（Charge/discharge rise time）法、电感测量(Field measurement)法、电容测量(Capacitance measurement)法、相位差(Phase difference)和相邻网(Adjacency)法、自适应测试(Adaptive measuring)法等等。
1.1充/放电时间法
------------------
每个网络的充/放电时间（也称网络值，net value）是一定的。如果有网络值相等，它们之间有可能短路，仅需在网络值相等的网络测量短路即可。它的测试步骤是，首件板：全开路测试→全短路测试→网络值学习；第二块以后板：全开路测试→网络值测试，在怀疑有短路的地方再用电阻法测试。这种测试方法的优点是测试结果准确，可靠性高；缺点是首件板测试时间长，返测次数多，测试效率不高。最有代表性的是MANIA公司的SPEEDY机。
1.2电感测量法
------------------
电感测量法的原理是以一个或几个大的网络（一般为地网）作为天线，在其上施加信号，其他的网络会感应到一定的电感。测试机对每个网络进行电感测量，比较各网络电感值，若网络电感值相同，有可能短路，再进行短路测试。这种测试方法只适用于有地电层的板的测试，若对双面板（无地网）测试可靠性不高；在有多个大规模网络时，由于有一个以上的探针用于施加信号，而提供测试的探针减少，测试效率底，优点是测试可靠性较高，返测次数低。最有代表性的是ATG公司的A2、A3型机，为弥补探针数量，该机配有8针和16针，提高测试效率。
1.3电容测量法
这种方法类似于充/放电时间法。根据导电图形与电容的定律关系，若设置一参考平面，导电图形到它的距离为L，导电图形面积为A，则C=εA/L。如果出现开路，导电图形面积减少，相应的电容减少，则说明有开路；如果有两部分导电图形连在一起，电容响应增加，说明有短路。在开路测试中，同一网络的各端点电容值应当相等，如不相等则有开路存在，并记录下每个网络的电容值，作为短路测试的比较。这种方法的优点是测试效率高，不足之处是完全依赖电容，而电容受影响因数较多，测试可靠性低于电阻法，特别是关联的电容和二级电容造成的测量误差，端点较少的网络（如单点网络）的测试可靠性较低。目前采用这种测试方法的有HIOKI和NIDEC READ公司的飞针测试机。
1.4相位差方法
-------------------
此方法是将一个弦波的信号加入地层或电层，由线路层来取得相位落后的角度，从而取得电容值或电感值。测试步骤是首件板先测开路，然后测其他网络的相位差值，最后测短路；第二块以上板先测开路，再测网络相位差值，对有可能的短路再用电阻法测试验证。这种方法的优点是测试效率较高，可靠性高；不足之处是只适合测4层以上的板，如测双面板只能用电阻法。目前采用这种测试方法的公司有MicroCraft。
1.5自适应测试法
---------------------
自适应测试法是每个测试应用过程都是一次测试完成后，根据扳子具体情况和测试规范，设备自己选择适当的测试过程，如一个网络的网络值（充电时间或电容等）小于设备测试误差，设备会自动采用电阻测试和电场测试。这种测试方法速度最快，测试效果最好。不过，到目前还没有接触过采用此种测试方法的测试机。
飞针测试
“飞针”测试是测试的一些主要问题的最新解决办法。名称的出处是基于设备的功能性，表示其灵活性。飞针测试的出现已经改变了低产量与快速转换(quick-turn)装配产品的测试方法。以前需要几周时间开发的测试现在几个小时就可以了。对于处在严重的时间到市场(time-to-market)压力之下的电子制造服务(EMS, Electronic Manufacturing Services)提供商，这种后端能力大大地补偿了时间节省的前端技术与工艺，诸如连续流动制造和刚好准时的(just-in-time)物流。
快速转换生产的不利之事是，PCB可以在各种环境下快速装配，取决于互连技术与板的密度。顾客经常愿意对这种表现额外多付出一点。可是，当PCB已经装配但不能在可接受的时间框架内测试，他们不愿意付出拖延的价格。不可接受的测试时间框架延误最终发货有两个理由。一个理由是缺乏灵活的硬件；第二个是在给定产品上所花的测试开发时间。
许多原设备制造商(OEM)在做传统上一样快并没有价格惩罚的电路板时，不愿意承担快速转换(fast-turn)装配的费用。具有快速转换服务的EMS，但是不能在OEM的时间框架内出货的，一定要寻找一个解决方案。
(原文件名:flyprobe1.jpg)
什么是飞针测试？ 飞针测试机是一个在制造环境测试PCB的系统。不是使用在传统的在线测试机上所有的传统针床(bed-of-nails)界面，飞针测试使用四到八个独立控制的探针，移动到测试中的元件。在测单元(UUT, unit under test)通过皮带或者其它UUT传送系统输送到测试机内。然后固定，测试机的探针接触测试焊盘(test pad)和通路孔(via)从而测试在测单元(UUT)的单个元件。测试探针通过多路传输(multiplexing)系统连接到驱动器(信号发生器、电源供应等)和传感器(数字万用表、频率计数器等)来测试UUT上的元件。当一个元件正在测试的时候，UUT上的其它元件通过探针器在电气上屏蔽以防止读数干扰(图一)。
飞针测试机可检查短路、开路和元件值。在飞针测试上也使用了一个相机来帮助查找丢失元件。用相机来检查方向明确的元件形状，如极性电容。随着探针定位精度和可重复性达到5-15微米的范围，飞针测试机可精密地探测UUT。
飞针测试解决了在PCB装配中见到的大量现有问题，如在开发时缺少金样板(golden standard board)。问题还包括可能长达4-6周的测试开发周期；大约$10,000-$50,000的夹具开发成本；不能经济地测试少批量生产；以及不能快速地测试原型样机(prototype)装配。这些情况说明，传统的针床测试机缺少测试低产量的低成本系统；缺乏对原型样机装配的快速测试覆盖；以及不能测试到屏蔽了的装配。
因为具有紧密接触屏蔽的UUT的能力和帮助更快到达市场(time-to-market)的能力，飞针测试是一个无价的生产资源。还有，由于不需要有经验的测试开发工程师，该系统可认为是节省人力的具有附加价值和时间节省等好处的设备。
测试开发与调试 编程飞针测试机比传统的ICT系统更容易、更快捷。例如，对GenRad的GRPILOT系统，测试开发员将设计工程师的CAD数据转换成可使用的文件，这个过程需要1-4个小时。然后该新的文件通过测试程序运行，产生一个 .IGE 和 .SPC 文件，再放入一个目录。然后软件运行在目录内产生需要测试UUT的所有文件。短路的测试类型是从选项页面内选择。测试机在UUT上使用的参考点从CAD信息中选择。UUT放在平台上，固定。在软件开发完成后，该程序被“拧进去”，以保证选择到尽可能最佳的测试位置。这时加入各种元件“保护”(元件测试隔离)。一个典型的1000个节点的UUT的测试开发所花的时间是 4-6 个小时。
在软件开发和装载完成以后，开始典型的飞针测试过程的测试调试。调试是测试开发员接下来的工作，需要用来获得尽可能最佳的UUT测试覆盖。在调试过程中，检查每个元件的上下测试极限，确认探针的接触位置和零件值。典型的1000个节点的UUT调试可能花 6-8小时。
飞针测试机的开发容易和调试周期短，使得UUT的测试程序开发对测试工程师的要求相当少。在接到CAD数据和UUT准备好测试之间这段短时间，允许制造过程的最大数量的灵活性。相反，传统ICT的编程与夹具开发可能需要160小时和调试 16-40 小时。
缺点 由于具有编程容易，能够在数小时内测试原型样机装配，以及测试低产量的UUT而没有典型的夹具开发费用，飞针测试可解决生产环境中的许多问题。但是还不是所有的生产测试问题都可通过使用探针自动解决。
和任何事情一样，飞针测试有其缺点。因为测试机物理接触通路孔和测试焊盘上的焊锡，可能在焊锡上留下小凹坑。对某些OEM客户，这些小凹坑可能认为外观缺陷，造成拒绝接收装配。因为有时在没有测试焊盘的地方探针会接触到元件引脚，所以可能会错过松脱或焊接不良的元件引脚。探针测试机还限制电路板的尺寸：16"x24"。
飞针测试时间是另一个主要因素。一台典型的针床测试机可能花30秒测试UUT的地方，飞针测试机可能花 8-10 分钟。实物搬运是另一个缺点。针床测试机可使用顶面夹具同时测试双面PCB的顶面与底面元件，而飞针测试机要求操作员测试一面，然后翻转再测试另一面。
优点 尽管有些缺点，飞针测试还是一个有价值的工具。优点包括：快速测试开发；较低成本测试方法；快速转换的灵活性；以及在原型阶段为设计人员提供快速的反馈。因此，和传统的ICT比较，飞针测试所要求的时间通过减少总的测试时间足以弥补。
使用飞针测试系统的好处大于缺点。例如，装配过程中这样一个系统提供在接收到CAD文件只有几小时就可以开始生产。因此，原型电路板在装配后数小时即可测试，不象ICT，高成本的测试开发与夹具可能将过程延误几天，甚至几月。飞针测试系统也减少了新产品的“第一篇文章”的视觉检查时间，这一点是很重要的，因为第一块板经常决定剩下的UUT的测试特性。
除此之外，由于设定、编程和测试的简单与快速，实际上非技术装配人员，而不是工程师，可用来操作测试。也存在灵活性，做到快速测试转换和过程错误的快速反馈。还有，因为夹具开发成本与飞针测试没有关系，所以它是一个可以放在典型测试过程前面的低成本系统。并且因为飞针测试机改变了低产量和快速转换装配的测试方法，通常需要几周开发的测试现在数小时就可以得到。
结论 对EMS提供商，飞针测试可以通过消除传统测试夹具方法的需要，减少生产装配到达市场的时间。通过取消夹具，飞针测试机消除了夹具硬件与软件开发的高成本。飞针测试不可能为EMS制造商消除所有的测试问题，但是，对于原型装配的测试和减少从小批量到大批量(ramp-to-volume)时间，它是一个非常好的方法。
Randall A. Hassig, is corporate director of test and reliability at K*Tec Electronics, Sugar Land, TX; (281) 243-5000.
浅谈PCB飞针测试
--------------------
什么是飞针测试？飞针测试是一个检查PCB电性功能的方法（开短路测试）之一。飞测试机是一个在制造环境测试PCB的系统。不是使用在传统的在线测试机上所有的传统针床(bed-of-nails)界面，飞针测试使用四到八个独立控制的探针，移动到测试中的元件。在测单元(UUT, ；unit ；under ；test)通过皮带或者其它UUT传送系统输送到测试机内。然后固定，测试机的探针接触测试焊盘(test ；pad)和通路孔(via)从而测试在测单元(UUT)的单个元件。测试探针通过多路传输(multiplexing)系统连接到驱动器(信号发生器、电源供应等)和传感器(数字万用表、频率计数器等)来测试UUT上的元件。当一个元件正在测试的时候，UUT上的其它元件通过探针器在电气上屏蔽以防止读数干扰。
飞针测试程式的制作的步骤：
方法一
第一：导入图层文件，检查，排列，对位等，再把两个外层线路改名字为fronrear.内层改名字为ily02,ily03,ily04neg(若为负片),rear,rearmneg。
第二：增加三层，分别把两个阻焊层和钻孔层复制到增加的三层,并且改名字为fronmneg,rearmneg,mehole.有盲埋孔的可以命名为met01-02.,met02-05,met05-06等。
第三：把复制过去的fronmneg,rearmneg两层改变D码为8mil的round。我们把fronmneg叫前层测试点，把rearmneg叫背面测试点。
第四：删除NPTH孔，对照线路找出via孔，定义不测孔。
第五：把fron,mehole作为参考层,fronmneg层改为on,进行检查看看测试点是否都在前层线路的开窗处。大于100mil的孔中的测试点要移动到焊环上测试。太密的BGA处的测试点要进行错位。可以适当的删除一些多余的中间测试点。背面层操作一样。
第六：把整理好的测试点fronmneg拷贝到fron层，把rearmneg拷贝到rear层。
第七：激活所有的层，移动到10,10mm处。
第八：输出gerber文件命名为fron,ily02,ily03,ily04neg,ilyo5neg,rear,fronmneg,rearmneg,mehole，met01-02,met02-09,met09-met10层。
然后用Ediapv软件
第一：导如所有的gerber文件fron,ily02,ily03,ily04neg,ilyo5neg,rear,fronmneg,rearmneg,mehole，met01-02,met02-09,met09-met10层。
第二：生成网络。net ；annotation ；of ；artwork按扭。
第三：生成测试文件.make ；test ；programs按扭，输入不测孔的D码。
第四：保存，
第五：设置一下基准点，就完成了。然后拿到飞针机里测试就可以了。
个人感觉：
1、用这种方法做测试文件常常做出很多个测试点来，不能自动删除中间点。
2、对孔的测试把握不好。在ediapv中查看生成的连通性（开路）测试点，单独的孔就没有测试点。又比如：孔的一边有线路，而另一边没有线路，按道理应该在没有线路的那一边对孔进行测试。可是用ediapv转换生成的测试点是随机的，有时候在对有是后错。郁闷啊！
3 ；针对REAR面防焊没有开窗的可以将REAR层的名字命成其它名字，这样在EDIAPV中就不会莫明其妙的跑出测点来了。
4 ；如果有MEHOLE两面只有一面开窗，但是跑出来有两面都有测点的话，可以再按一次这个make ；test ；programs按扭，需要注意的是将光标定在MEHOLE这一层上方可。这样话就可以将防焊没有开窗的孔上的测点删除了。
5 ；以上的各层的名字千万不要命错了哦，不然的话后面你就有麻烦了。
方法二
--------------------
第一：导入图层文件，检查，排列，对位等，再把两个外层线路改名字为fronrear.内层改名字为ily02,ily03,ily04neg(若为负片),rear,rearmneg
第二： ；增加三层，分别把两个阻焊层和钻孔层复制到增加的三层,并且改名字为fronmneg,rearmneg,mehole.有盲埋孔的可以命名为met01-02.,met02-05,met05-06等。
第三:将影响网络的LINE或其它东东删除，再将防焊层的PAD对应线路层转成PAD，
第四，将正负片合并，保留正片。MEHOLE层的孔属性改为PAD，对各层编辑OK后再GENESIS中将各层输出，
第五fron,ily02,ily03,ily04neg,ilyo5neg,rear,fronmneg,rearmneg,meholemet01-02,met02-09,met09-met输入华笙EZFIXTURE中定义好各层，然后执行网路分析，将跑出测试点保存。
第六:将EZFIXTURE保存好的*.ezf档案导入EZPROBE中选择最小探针执行分针，然后输出钻带的C01，S01读入GENESIS。
第七：把C01，S01改成D码为8mil的round，先将C01镜像一下，再分别COPY到fronmneg,rearmneg层中，我们把fronmneg叫前层测试点，把rearmneg叫背面测试点。激活所有的层，移动到10,10mm处。
第八：输出gerber文件命名为fron,ily02,ily03,ily04neg,ilyo5neg,rear,fronmneg,rearmneg,meholemet01-02,met02-09,met09-met10层。
然后用Ediapv软件
第一：导如所有的gerber ；fron,ily02,ily03,ily04neg,ilyo5neg,rear,fronmneg,rearmneg,mehole，met01-02,met02-09,met09-met10层。
第二：生成网络。net ；annotation ；of ；artwork按扭。
第三：生成测试文件.make ；test ；programs按扭，输入不测孔的D码。
第四：保存，
第五：设置一下基准点，就完成了。然后拿到飞针机里测试就可以了。
个人感觉：
1、用这种方法做测试文件要比第方法要好，因为华笙软件可以将网络中间点删除，这样话就可以节省很多时间来测试。
总的来说再用EDIAPV来生成网络和生成测试文件有时PCB ；GerBer太密了的话就容易短路，还有就是有些GENESIS输出来GERBER，EDIAPV它不能够识别，这样的话有时会造成开路或短路。郁闷啊！
关于测试线路板所需要的时间
---------------------------
测试机测试线路板时，每款板需要的时间都不一样的，因为每一款板的点数和网络都不一样。测试的时间主要是根据这二项来计算时间的。
做好一个测试文件会生成一个Report文件，里面有该款板测试的理论时间（如蓝字所示，型号为SN0800020A0）。
测试每款板（通常以硬板为准）的准确时间是在测试一块OK块时，测试机的测试耗时为准。
通常来讲，实际时间跟理论时间是基本一致的，而FX3000系列飞针测试机在很多方面做了改进，精度提高，测试速度方面可增加20%左右，（我们通过实际操作得以验证），影响FX3000系列飞针测试机速度的原因有以下几种情况：
1． ；调速度 ；
通常XY轴驱动速度调到70000，最快不超过80000；Z轴驱动速度调到7000，最快不超过8000，否则会影响机器的性能，出现掉步等现象。
2. ；缩短测板时的打针和回针后的等待时间。
3 ；．降低Z轴提升高度
Z轴提升高度的范围在120-360之间，通常设置到180-280之间，Z轴提升的数据越大，速度越慢；反之则越快，但Z轴提升数据太小，会出现刮板等现象。
4 ；． ；测试过程中出现问题时，测试时间会相对增加。
比如：测试出现开路，在复测OK时，测试机会自动复这个开路网络和邻近网络的短路，测试时间就会相对增加；出现不确定的短路时测试时间会增加。
（测试出现多问题，主要看厂家生产的PCB的质量是否多开、短路和表面处理导电性是否很好，还有操作员基准点的设置是否合理，这需要操作员的测试经验）。
5 ；. ；板本身的特点也会影响测试时间。
比如：有些板子的测试点太靠近板边和部分柔性板的测试，需要做特定的支撑架加以紧固，支撑，如果固定的不好，板子前后晃动，那么在测试时就要增加Z轴提升高度，测试时间增加。
飞针测试假开路原因分析及解决策略
印制板产品问题
如果在排除测试设备和工艺数据外，另一种情况应属于PCB产品本身存在问题，主要表现在翘曲、阻焊、字符不规范。
（1）翘曲：有些生产计划员为了赶时间，常常省去热风整平这道工序，直接送终检，如果不经过热平，产品翘曲度大于测试设备允许的翘曲度范围。因此，热平这道工序不能少，同时也要求检验测试人员在测试前加上翘曲度测量。
（2）阻焊：往往开路比较厉害的产品，都会因为部分导通孔被阻焊层堵住而测出的结果令人不满意，在测试时应尽量避开转接孔（或确保孔导通无误）的测试。
（3）字符：很多PCB制造商都会先印字符再电测，只要字符印的位置稍有偏移或字符底片精度不够，细表贴和小孔可能会被字符盖住一部分。因此为了避免因字符而引起开路，带有细表贴、小孔（Φ<；0.5）、细线条高密度的印制板应先电测后字符的工艺流程是较合理的。
飞针测试与夹具测试的区别 ；
-------------------------------
飞针测试机是典型的利用电容法测试的设备,测试探头在线路板上快速逐点移动来完成测试 ；
必须先进行标准板学习,读入每个网络的电容标准值 ；
先利用电容法测试, ；当测得电容不在合格范围内时再用电阻法进行准确确认 ；
可进行四线测量 ；
因测试速度慢只适合测试批量少的样板
优缺点:
测试针容易损坏 ；
测试速度慢 ；
测试密度高最小Pitch可达0.05mm甚至更小 ；
无夹具成本 ；
耐压无法测试,高层次高密度板测试有较大风险。 |
|
发表于 2009-8-24 13:09:32
发表于 2010-4-28 22:51:30
