飛針測試

時間：2021-12-09 15:44:59

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[導讀]飛針測試是目前電氣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(qū)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。PCB板在生產(chǎn)過程中，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、細間距及多層次的演進，若...

飛針測試是目前電氣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(qū)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。

PCB板在生產(chǎn)過程中，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、細間距及多層次的演進，若未能及時將不良板篩檢出來，而任其流入制程中，勢必會造成更多的成本浪費，因此除了制程控制的改善外，提高測試的技術(shù)也是可以為PCB板制造者提供降低報廢率及提升產(chǎn)品良率的解決方案。

電性測試的方法有：專用型(Dedicated)、泛用型(UniversalGrid)、飛針型(FlyingProbe)、非接觸電子束(E-Beam)、導電布(膠)、電容式(Capacity)及刷測(ATG-SCANMAN)，其中常使用的設(shè)備有三種，分別是專用測試機(PCB自動通用測試機)、高品質(zhì)泛用測試機及飛針測試機。

飛針測試和測試架有什么區(qū)別？各自的優(yōu)勢是什么？

飛針測試：是利用4支探針對線路板進行高壓絕緣和低阻值導通測試（測試線路的開路和短路）而不需要做測試治具，直接裝PCB板運行測試程序即可測試極為方便，節(jié)約了測試成本，減去了制作測試架的時間，提高了出貨的效率，適合測試小批量及樣板。

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

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

飛針測試的工作原理

飛針式測試儀是對傳統(tǒng)針床在線自動高壓專用PCB板測試機的一種改進，它用探針來代替針床。

工作時在測單元(UUT)通過皮帶或者其它UUT傳送系統(tǒng)輸送到測試機內(nèi)，然后固定測試機的探針接觸測試焊盤(TESTpad)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系統(tǒng)連接到驅(qū)動器和傳感器來測試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(shù)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線路板裝配中見到的大量現(xiàn)有問題：如可能長達4-6周的測試開發(fā)周期；不能經(jīng)濟地測試小批量生產(chǎn)；以及不能快速地測試原型樣機裝配。

飛針測試是一個檢查PCB板電性功能的方法(開短路測試)。飛測試機是一個在制造環(huán)境測試PCB線路板的系統(tǒng)。不是使用在傳統(tǒng)的在線測試機上所有的傳統(tǒng)針床(bed-of-nails)界面，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,unitundertest)通過皮帶或者其它UUT傳送系統(tǒng)輸送到測試機內(nèi)。然后固定，測試機的探針接觸測試焊盤(testpad)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(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(shù)干擾。

1、充/放電時間法

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

2、電感測量法

電感測量法的原理是以一個或幾個大的網(wǎng)絡(luò)（一般為地網(wǎng)）作為天線，在其上施加信號，其他的網(wǎng)絡(luò)會感應(yīng)到一定的電感。測試機對每個網(wǎng)絡(luò)進行電感測量，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，再進行短路測試。這種測試方法只適用于有地電層的板的測試，若對雙面板（無地網(wǎng)）測試可靠性不高；在有多個大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)時，由于有一個以上的探針用于施加信號，而提供測試的探針減少，測試效率低，優(yōu)點是測試可靠性較高，返測次數(shù)低。最有代表性的是ATG公司的A2、A3型機，為彌補探針數(shù)量，該機配有8針和16針，提高測試效率。

3、電容測量法

這種方法類似于充/放電時間法。根據(jù)導電圖形與電容的定律關(guān)系，若設(shè)置一參考平面，導電圖形到它的距離為L，導電圖形面積為A，則C=εA/L。如果出現(xiàn)開路，導電圖形面積減少，相應(yīng)的電容減少，則說明有開路；如果有兩部分導電圖形連在一起，電容響應(yīng)增加，說明有短路。在開路測試中，同一網(wǎng)絡(luò)的各端點電容值應(yīng)當相等，如不相等則有開路存在，并記錄下每個網(wǎng)絡(luò)的電容值，作為短路測試的比較。這種方法的優(yōu)點是測試效率高，不足之處是完全依賴電容，而電容受影響因數(shù)較多，測試可靠性低于電阻法，特別是關(guān)聯(lián)的電容和二級電容造成的測量誤差，端點較少的網(wǎng)絡(luò)（如單點網(wǎng)絡(luò)）的測試可靠性較低。目前采用這種測試方法的有HIOKI和NIDEC READ公司的飛針測試機。

4、相位差方法

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

5、自適應(yīng)測試法

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

飛針式測試儀是對傳統(tǒng)針床在線測試儀的一種改進，它可以用探針來代替針床，在X-Y機構(gòu)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(tǒng)輸送到測試機內(nèi)，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(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(shù)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。

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