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飞针测试机的详细介绍

时间:2022-03-11 09:28:49 点击次数:2

业内人士表示:在电子制造测试业中搭配了几十年的在线ICT+FCT功能测试模式最终将让位于飞针测试+FCT功能测试的搭配。在应对当前电子制造业界越来越普遍的“短平快”产品制造以及PCB密度越来越高这一趋势的挑战中,飞针测试的确可以发挥其独特的作用,但采用这一技术时也要注意其存在的不足,并同时关注其未来的技术演变方向。

飞针测试机的一个主要优势是测试程序的开发时间短。以在线ICT为例,通常一个测试治具的研制周期是两个星期,另外开发和调试相应的测试程序还要耗费相当多的时间,但开发一个飞针测试程序可能只是几个小时到半天的功夫。除了这些时间上的考虑,还有开发费用上的优势。通常一个测试治具的研制费用在数千美金,这还不算程序开飞针测试机仪发的费用,而飞针测试系统就省去了这笔开销。

TAKAYA飞针测试机

飞针测试机的主要供应商们对其市场前景相当乐观。我们逐渐发现电子制造业对短周期产品的需求变得越来越普遍,同时当今移动通讯应用中的电路板也变得越来越小,要用针床进行测试也变得越发困难甚至不可能。在这样的境况下,采用飞针测试已经成为一种必然的选择。

今天制造商采用飞针的一个重要原因是一些电路板上的测试点无法通过针床接触,飞针可能是目前较合理的解决方案。此外,目前市场上很多小批量产品的生命周期可能只有3到6各月,要在在线ICT上投资很多测试治具和测试程序势必造成浪费,在这种情况下,飞针测试就是一个理想的选择。

事实上,PCB组装的进一步小型化和高密度趋势已经对传统的板测试技术发出了挑战。据美国Electronics Trend Publications 公司的数据显示,由于芯片封装的小型化趋势和高密度组装的发展,目前PCB上约有50%的芯片引脚无法用ICT或视觉方法来检查,而且这一数字还在以大约每年10%的速度在增加。从每平方厘米PCB上的I/O引脚数来看,对手持式电子产品,2003年PCB上的I/O引脚密度将接近70/cm2,这将导致ICT的覆盖率下降90%。

当然,很少会有专业人士同意目前的飞针测试系统可以替代在线ICT来完美地解决上述困难。因为尽管飞针的定位精度高达2-3微米,有能力接触非常细微的测试点,但一台飞针测试系统的飞针数量通常只有4到8个,即使再加上背面的固定探针,也不足以测试大多数大规模集成电路。因此一般飞针测试系统供应商干脆让用户打消完整测试电路板上集成电路的念头。

不过,尽管飞针测试系统有如此缺陷,供应商们还是希望能在数字测试和测试覆盖率等方面不断改进并有所创新。他们甚至希望通过在测试算法上的创新使飞针测试系统在一定条件下可以用于大批量生产测试。有人 争辩说:“尽管飞针测试系统的典型应用是新品试制和小批量产品测试,但是在某些情况下,例如当ICT的针床探针无法接触电路板上的测试点时,即使针对大批量产品,飞针测试也可以是一种独特的替代方案。关键是根据电路板的结构精心优化测试方法,在一般情况下,飞针测试系统的测试速度也能够应付某些大批量产品的测试。

飞针测试系统无法完成大规模集成电路测试,并不表示它在数字集成电路测试方面一无是处。事实上供应商们已经开发出了各种所谓的“无矢量测试方法”,尽管名称五花八门,诸如OpenFix、TestJet、IC-Opens 测试单元等等,但其基本原理都大同小异,主要是利用集成电路的管脚和其封装外壳之间寄生电容的特征数值来判断相应的管脚有没有开路和短路。这些技术也被广泛用于传统的ICT设备上,而把ICT设备上的一些测试技术移植到飞针测试系统上也是必然的。

是否可以在飞针系统上添加第三方JTAG规范的测试功能,例如边界扫描等?做法是在板子的背面加边界扫描的激励输入、而在板子的正面通过飞针读取输出信号。此外,飞针测试系统还提供了目前ICT设备所没有的附加检测功能,即自动光学检测。目前所有主流的飞针测试系统都至少提供一个跟随飞针一起运动的高精度数字摄像机,有一些系统可能提供两个数字摄像机(一个黑白、一个彩色)。飞针的最大优势在于静态测试发现贴装原件问题所在,把所有的测试都集合在飞针里面也是不切实际的。

这些摄像机的基本功能是在调试程序时或批量测试前,在对电路板的测试基准点进行调校的同时也可以监控飞针下针的情况。除此之外,供应商们发现这些可编程的摄像机还可以提供更多的价值,比如在进行电测试的同时对电路板进行一定的程度的光学检测。虽然这并不能完全替代专门的、功能齐全的AOI设备,但是也能够发现很多电路板组装时常见的问题。

飞针测试设备上的光学检测系统可以发现诸如元件漏装、倾斜、型号错误等问题,虽然这些检测还未必能像AOI设备那样对焊点的质量进行精细的分析和判断,但一个以电测试为主的系统能够提供这些附加的检测功能已经相当不错了。飞针测试系统在数字测试和其它功能上的加强,很可能使它在未来整个电子制造生产测试中扮演更重要的角色。卢家浩坦言:“虽然目前飞针一般不适合跑大批量的产品,同时对一些较复杂的数字电路测试也没有优势。但我个人认为ICT再过几年就将走下坡路,而飞针测试系统则随着电路板和板上元器件的缩小而成为生产测试的主角。”

飞针测试和FCT功能测试在常规的大批量生产测试中可以形成一种相互补充的组合。电路板首先进行100%的功能测试,然后对其中的失效板子进行飞针测试,以定位失效的元器件。对于无法进行针床测试的大批量产品,这种测试策略的优点是明显的。它既不影响生产线的吞吐量,同时也保证对失效板子可以进行有效的维修,我相信这种组合会成为来电子制造厂生产线上电测试方案的主要流.

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