摘要：雙面貼裝的普及，元器件密度的提高和小型化，傳統(tǒng)的飛針測(cè)試在應(yīng)用中遇到了一些問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：立式機(jī)型，兩面有移動(dòng)測(cè)針的在線測(cè)試儀

隨著SMD生產(chǎn)工藝的發(fā)展，兩面都有元器件的電路板也大量出現(xiàn)了。為了應(yīng)對(duì)這類電路板的檢測(cè)，不同廠家都在想方設(shè)法地滿足此類電路板的測(cè)試需求。

針床式在線測(cè)試儀，通過(guò)配備上、下兩個(gè)針床，應(yīng)對(duì)該類電路板的測(cè)試要求。但由于元器件的密度過(guò)大，還是會(huì)遇到無(wú)法植針的難題。雖然飛針式在線測(cè)試儀（簡(jiǎn)稱飛針測(cè)，下同）無(wú)植針之憂，但目前市場(chǎng)上幾乎所有的飛針測(cè)都只是在一個(gè)層面上有移動(dòng)式測(cè)針，而另一面的測(cè)試引入，往往需要采用固定式測(cè)針的方式。如此，傳統(tǒng)意義上的飛針測(cè)，當(dāng)只有單面移動(dòng)測(cè)針時(shí)，根本無(wú)法做到在一次測(cè)試中的100%的測(cè)試覆蓋率。 

到目前為止，國(guó)際上不同廠家研發(fā)的大多數(shù)型號(hào)的飛針測(cè)，一般都采用了四個(gè)移動(dòng)測(cè)試頭的設(shè)計(jì)。從理論上講，測(cè)針越多（如針床測(cè)），越有利于測(cè)試；但四個(gè)移動(dòng)測(cè)試頭是公認(rèn)性能/價(jià)格比******的設(shè)計(jì)方案。這也是由于在線測(cè)的特點(diǎn)所決定的。這種設(shè)計(jì)的飛針測(cè)，當(dāng)電路板的裝配仍停滯在通孔元器件當(dāng)家的時(shí)代，抑或含有少量的貼裝元器件，應(yīng)對(duì)起來(lái)還是游刃有余的。而當(dāng)雙面是以貼片元器件為主的電路板，由于采用的電路板幾乎都是多層板，元器件之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系僅在一面的狀況比比皆是。因此，使用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的飛針測(cè)，只能通過(guò)二次測(cè)試的手段，完成一塊電路板的在線測(cè)試。姑且不說(shuō)降低了效率，有時(shí)甚至因?yàn)闊o(wú)法施加隔離，從而更加降低了測(cè)試覆蓋率。

另外，大多數(shù)廠家的飛針測(cè)都采用水平放置的設(shè)計(jì)，被稱為臥式機(jī)型。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：夾板機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，可兼顧獨(dú)立運(yùn)行（Stand-Alone）和聯(lián)線方式（In-Line）。也就是說(shuō)，在這樣的設(shè)備中，只要裝有傳送機(jī)構(gòu)和符合SMEMA接口標(biāo)準(zhǔn)的接口，就能與SMD裝聯(lián)生產(chǎn)線聯(lián)合運(yùn)行了。

但是，除了僅在一面有測(cè)針不足之處外，這種設(shè)計(jì)還存在著另一缺陷：

當(dāng)被測(cè)電路板尺寸過(guò)大（當(dāng)被測(cè)電路板的跨度超過(guò)200毫米）或者過(guò)?。ê穸刃∮?.5毫米），由于受重力的影響，會(huì)發(fā)生些許下沉，即電路板向下產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象，加之測(cè)針向下觸及電路板，會(huì)使這種彎曲加??！除了產(chǎn)生電路板的彎曲，當(dāng)測(cè)針不斷接觸電路板后抬起時(shí)，還會(huì)引起電路板在縱向產(chǎn)生震顫。從而影響到測(cè)針與電路板測(cè)試點(diǎn)的接觸力度。這種影響具有雙重性：當(dāng)測(cè)針接觸電路板測(cè)試點(diǎn)的瞬間，若震顫方向是向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)對(duì)測(cè)針與測(cè)試點(diǎn)的接觸的可靠性產(chǎn)生影響；如果震顫的方向在此瞬間是向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)加重對(duì)測(cè)試點(diǎn)的損傷。目前，國(guó)內(nèi)在電路板設(shè)計(jì)中，幾乎都不做可測(cè)性設(shè)計(jì)（即在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中添加出一個(gè)專用測(cè)試盤），使得飛針測(cè)的落針點(diǎn)往往要被迫選擇在SMD元器件的焊接端，由此因測(cè)試對(duì)焊接產(chǎn)生的損傷也在所難免。

通行的彌補(bǔ)措施是，在被測(cè)電路板的下方、板面的另一側(cè)預(yù)先放置支撐桿，以此來(lái)減緩因重力和震顫引發(fā)的不良影響。如果想要完全消除，還必須在被測(cè)板的上方配合有固定措施。但是，在實(shí)際操作時(shí)，也有一定的困難：

1.    取決于電路板的另一面是否有可以容納足夠多的支撐桿的空間。眾所周知，兩面貼裝的電路板，現(xiàn)在已比比皆是，一旦電路板上的元器件密度達(dá)到了一定程度，支撐桿不可能在最合適的位置上找到可以用作支撐的空間；

2.   即便找到了理想和足夠的空間，如何放置這些支撐桿，也是一件令人十分頭疼的操作：由于被測(cè)電路板放到了測(cè)試區(qū)域后，在無(wú)法直接目視的條件下，要想把支撐桿準(zhǔn)確地放到位并且牢牢地貼住電路板的底部，幾乎是不可能完成的！為此，生產(chǎn)廠家想出了各種的解決方案：將設(shè)備測(cè)試區(qū)域下方的底板設(shè)計(jì)為升降式的；將設(shè)備測(cè)試區(qū)設(shè)計(jì)為可移動(dòng)式，在外部做好支撐等準(zhǔn)備工作后，再移送到落針區(qū)域處進(jìn)行測(cè)試。但無(wú)論如何，還是有一定的操作難度。

當(dāng)然，這些支撐桿還可以兼做固定測(cè)針，這樣，除了支撐作用之外，不但可以提高測(cè)試速度，還可以減少移動(dòng)測(cè)針對(duì)電路板的接觸，從而減緩了對(duì)測(cè)試點(diǎn)的損傷。

基于上述的種種缺陷和不便，意大利Seica公司研發(fā)出了一種新型飛針測(cè)。該飛針測(cè)的型號(hào)為PILOT V8（V,代表立式；8，表示其******移動(dòng)測(cè)針數(shù)）。

被測(cè)電路板的放置方式-垂直放板，也叫做立式機(jī)型。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：被測(cè)電路板不會(huì)因重力影響而產(chǎn)生彎曲；可以將移動(dòng)測(cè)針排布在被測(cè)電路板的兩側(cè)；有多種測(cè)針排布組合（如4+4、4+2、2+2等）可選。從而在一次性測(cè)試中，真正實(shí)現(xiàn)了測(cè)試覆蓋率達(dá)到100%（見(jiàn)圖1）。圖2及圖3所示的是該款飛針測(cè)的落針狀態(tài)。

圖1：雙面落針示意圖

圖2：兩面落針的狀態(tài)（側(cè)視）

圖3：兩面落針的狀態(tài)（俯視）

在不加外部輔助手段的前提下，落針產(chǎn)生的震顫，不論在幅度還是在周期上，均大大減弱和縮短了（見(jiàn)圖4）；設(shè)備硬件開(kāi)放率達(dá)到了100%，易于保養(yǎng)和維修；具有若干種不同測(cè)針排布方式的衍生型號(hào)；占地面積也大大小于水平放置被測(cè)電路板的設(shè)備，等等。

圖4：兩種放板方式，在測(cè)試時(shí)的震顫曲線對(duì)比

由于這種機(jī)型的特殊布局，還具有以下一些獨(dú)到之處：

-并行測(cè)試

無(wú)論怎樣的精心設(shè)計(jì)，都很難做到雙面電路板上，兩面元器件數(shù)量的均衡。因此，兩面移動(dòng)測(cè)針在利用率上也會(huì)產(chǎn)生差異。所以，Seica公司在軟件上略作處理，可以在此款飛針測(cè)上，同時(shí)測(cè)試正反放置的、兩塊相同的電路板。這樣，不但均衡了測(cè)針的使用效率，更重要的是，提高了測(cè)試效率（見(jiàn)圖5）。

圖5：并行測(cè)試

-BGA測(cè)試

在通常情況下，BGA器件焊接質(zhì)量一般都采用X光檢測(cè)儀來(lái)完成。傳統(tǒng)的在線測(cè)中，有一種測(cè)量方法，成為腳開(kāi)焊測(cè)試（Openfix，也有的公司稱為Frame Scan）,其測(cè)試原理如圖6所示。

圖6：腳開(kāi)焊測(cè)量原理

 只要我們?cè)谟蠦GA器件的電路板中稍作處理，即可測(cè)試到BGA器件的引腳（植球）的焊接狀況了。

 由于引出的需要，在每個(gè)BGA的引腳旁均有一個(gè)過(guò)孔。只要在另一面上，將這些過(guò)孔均不涂覆阻焊層，使之成為可測(cè)點(diǎn)。當(dāng)腳開(kāi)焊探頭落在BGA的封裝上時(shí)，另一面的移動(dòng)測(cè)針即可注入測(cè)試信號(hào)，從而測(cè)出逐個(gè)引腳的焊接狀況。

-光板測(cè)試

眾所周知，飛針式光板測(cè)試儀為雙面有移動(dòng)測(cè)針的配置，這樣才能測(cè)量出完整的印制線的導(dǎo)通關(guān)系，而PILOT V8也是如此。Seica公司提供了一套光板測(cè)試的專用測(cè)試頭，供用戶選裝。這樣，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用，為用戶拓展了應(yīng)用領(lǐng)域。

-反求工程

 對(duì)于一些科研院所，早期設(shè)計(jì)的電路板并非是用CAD設(shè)計(jì)的，如果要使用在線測(cè)或其它一些需要通過(guò)CAD文件導(dǎo)入生成測(cè)試的應(yīng)用，會(huì)有一定的障礙。兩面有移動(dòng)測(cè)針的PILOT V8，可以反求出此類電路板的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，再使用該飛針測(cè)軟件中的若干功能，即可生成測(cè)試程序。更進(jìn)一步的話，甚至可以導(dǎo)出電路板的原理圖，為其它的測(cè)試提供了便利。

最后，我們?cè)贇w納一下PILOT V8的特點(diǎn)：

-一次性測(cè)試中，真正的100%的測(cè)試覆蓋率；

-降低了因落針產(chǎn)生的震顫，從而改善了落針對(duì)測(cè)試點(diǎn)的損傷；

-并行測(cè)試，提高了測(cè)試效率；

-可轉(zhuǎn)化為光板測(cè)試，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用；

-反求工程，變不能測(cè)為可測(cè)。

同樣，這種設(shè)計(jì)也有其自身的不足：

1．  無(wú)法配置通道式傳送機(jī)構(gòu)，目前只能采取單端進(jìn)出的送板/收板方式；

2．  即便是具有了通道式的傳送機(jī)構(gòu)，但時(shí)下大多數(shù)SMD裝聯(lián)生產(chǎn)線上的設(shè)備都是采用水平放板的設(shè)計(jì)，所以，如果要與它們銜接會(huì)是一件較為復(fù)雜的事情。

無(wú)論如何，PILOT V8的面世，因其特有的布局，確實(shí)有它的自身優(yōu)勢(shì)，也為用戶在采購(gòu)飛針式在線測(cè)試儀時(shí)，多了一種選擇。

                                      作者： 謝鋒 （北京世邁騰科技有限公司）