飛針式在線測(cè)試儀在應(yīng)用中的若干問(wèn)題
飛針式在線測(cè)試儀在應(yīng)用中的若干問(wèn)題
北京世邁騰科技有限公司——解鋒
在線測(cè)試，是由In-CircuitTest(縮寫(xiě)ICT)翻譯過(guò)來(lái)的，嚴(yán)格的說(shuō)，翻譯成“在線測(cè)試”并不十分的準(zhǔn)確，而且還容易與另一個(gè)“在線”、英文是In-Line的混淆了。而我們?cè)谶@里說(shuō)的在線測(cè)試，應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)回路中的元器件進(jìn)行測(cè)試。所以我們大家對(duì)“在線測(cè)試”的字面意識(shí)要有一個(gè)清晰的認(rèn)知。
常規(guī)的在線測(cè)試設(shè)備分為兩類：針床式和飛針式。每類設(shè)備均有兩種機(jī)型：PCB（光板或裸板）和PCBA（載板）
所謂的PCBA測(cè)試設(shè)備，就是我們所說(shuō)的在線測(cè)試設(shè)備。今天，和大家分享的事在線測(cè)試設(shè)備中飛針式在線測(cè)試儀的心得和經(jīng)驗(yàn)。
簡(jiǎn)短的回顧一下飛針式在線測(cè)試儀的發(fā)展過(guò)程。
我們這個(gè)行業(yè)的同仁都清楚，先有針床，后有飛針，也就是說(shuō)，飛針的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了針床的不足，補(bǔ)上了針床的短板。針床式在線測(cè)試設(shè)備，******的特點(diǎn)就是一板一治具，有多少被測(cè)板就要有多少套治具。由此帶來(lái)的問(wèn)題是治具的制造成本、制作周期、保管空間和條件，以及日常的維護(hù)。而飛針式在線測(cè)試儀應(yīng)運(yùn)而生。
問(wèn)題一：臥式和立式的區(qū)別是什么？
答：臥式飛針式在線測(cè)試儀與傳統(tǒng)的針床式在線設(shè)備的裝板方式一致，特別是按照SMEMA協(xié)議涉及、具有傳送帶輸送功能的設(shè)備，可以非常方便的與上、下游的裝卸板機(jī)或其它設(shè)備進(jìn)行連線，也就是我們開(kāi)始講的In-Line這個(gè)詞的意思。通常臥式設(shè)備為單面四針設(shè)計(jì)，但也有例外。如果臥式設(shè)備采用雙面測(cè)試，維修開(kāi)放率偏低，給日后的維護(hù)和維修帶來(lái)諸多的不便。再有，就是測(cè)試過(guò)程中，被測(cè)板的震顫有所不同。
立式設(shè)備廣泛應(yīng)用于光板測(cè)試，主要因?yàn)樵跍y(cè)試過(guò)程中，震顫明顯。與臥式設(shè)備相比具有的優(yōu)點(diǎn)是：
在相等的測(cè)試條件下，在測(cè)試過(guò)程中，被測(cè)板因受測(cè)針接觸而產(chǎn)生的震顫大幅減?。ê罄m(xù)會(huì)降到）。這個(gè)問(wèn)題比較復(fù)雜，在這里將就不詳細(xì)解釋了。所謂的同等條件，是指測(cè)針落版后的接觸力（Z方向）及測(cè)試頭的運(yùn)動(dòng)速度（X/Y方向）；
便于觀察落針點(diǎn)（正反兩面）；
占地面積小
立式設(shè)備雖然有聯(lián)線機(jī)型，但接駁比臥式設(shè)備要復(fù)雜一些。
問(wèn)題二：測(cè)針數(shù)對(duì)測(cè)試有何影響？
我們可以先看看針床式在線測(cè)試設(shè)備，所用的治具在每個(gè)節(jié)點(diǎn)（或者說(shuō)網(wǎng)絡(luò)）上，至少要植上一個(gè)測(cè)針，這樣在測(cè)試時(shí)，所消耗的時(shí)間僅為電測(cè)量時(shí)間和接口板上繼電器的切換時(shí)間。而飛針運(yùn)行時(shí)出了這兩個(gè)時(shí)間外，還有一個(gè)時(shí)間用于測(cè)針的移動(dòng)，占飛針在線測(cè)試的所耗總時(shí)間的大部分。由此可以看出，測(cè)試針數(shù)越多，測(cè)試時(shí)間將會(huì)越短。這也就是目前飛針式在線測(cè)試儀無(wú)法完全取代針床在線測(cè)試儀的原因之一。
問(wèn)題三：為什么要進(jìn)行雙面測(cè)試？
早期的飛針式在線測(cè)試儀，是以單面及雙面覆銅板制作的電路板以及通孔元器件為主的時(shí)期，可以將這類電路板分為涇渭分明的兩面，即元器件裝配面和焊接面，僅需要將焊接面作為測(cè)試面，其落針覆蓋率即可以達(dá)到100% 。隨著表面貼裝元器件的出現(xiàn)，已經(jīng)不能再把電路板簡(jiǎn)單的分為測(cè)試面和焊接面了，單面落針的方式已經(jīng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)在一次測(cè)試中，落針覆蓋率達(dá)到100% 。當(dāng)然，這對(duì)單面四針的飛針式在線測(cè)試儀而言，也并非世界末日。它的應(yīng)對(duì)措施就是對(duì)一塊電路板的頂層和底層各生成一個(gè)測(cè)試程序，當(dāng)一面測(cè)試完畢，翻轉(zhuǎn)電路板，調(diào)用另一個(gè)程序進(jìn)行測(cè)試。但是這樣做有若干短板：1.如果沒(méi)有進(jìn)行細(xì)心的排出，有些元器件會(huì)被重復(fù)測(cè)試；2.極少數(shù)元器件的接入點(diǎn)分別處于兩面，因此測(cè)試時(shí)，會(huì)造成漏測(cè)；3.需要進(jìn)行兩次裝卸板的操作，還有第一項(xiàng)的因素，測(cè)試時(shí)間因此而加長(zhǎng)。而雙面同時(shí)測(cè)試，及每面有四個(gè)測(cè)針，完全避免了上述問(wèn)題。另外，雙面測(cè)試的設(shè)備還有一個(gè)獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)：并行測(cè)試！
問(wèn)題四：在線測(cè)試設(shè)備的用途是什么？
很多人會(huì)隨口說(shuō)，測(cè)電路板的好壞。這種說(shuō)法個(gè)人認(rèn)為比較籠統(tǒng)。我們首先來(lái)看看在線測(cè)試設(shè)備的測(cè)試內(nèi)容，歸納為四種：
開(kāi)路及短路測(cè)試；
量值測(cè)量，例如電阻、電容、電感、電壓值包括二極管、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓管、三端穩(wěn)壓器、變壓器輸出等以及頻率值如石英晶體。當(dāng)然，對(duì)于PN結(jié)類的元件，還可以檢測(cè)極性的是否正確；
一致性測(cè)試，或者說(shuō)是比對(duì)測(cè)試，通過(guò)對(duì)金板上某些測(cè)量點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)之間的參數(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，以這些所得的參數(shù)為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量其它未知的電路板；
初級(jí)功能測(cè)試，如光電耦合器、繼電器、晶閘管等。
我們不難看出，這些測(cè)量和測(cè)試，都是盡可能的將測(cè)量對(duì)象最小化，從而對(duì)被測(cè)板上的故障做出最精準(zhǔn)的定位。因此，經(jīng)過(guò)在線測(cè)試設(shè)備的測(cè)量和測(cè)試，我們可以對(duì)被測(cè)板的裝配質(zhì)量做出評(píng)估。
在線測(cè)試設(shè)備用于檢測(cè)電路板的裝配質(zhì)量。
問(wèn)題五：為什么要使用隔離？
我們非常的清楚，一個(gè)沒(méi)有焊接在電路板上的元器件，是最能準(zhǔn)確測(cè)量到其真實(shí)的量值。當(dāng)我們懷疑電路板上摸一個(gè)元器件壞了，通常就要將其至少一端解焊，從而可以準(zhǔn)確判斷其好壞。在國(guó)外的某一專著上，對(duì)在線測(cè)試有這樣一點(diǎn)話進(jìn)行了描述：在線測(cè)試的核心，就是盡可能的將被測(cè)元器件進(jìn)行剝離，使其在******程度上類似于獨(dú)立的元器件。
如何進(jìn)行剝離？剝離的手段就是隔離！什么是隔離？
問(wèn)題六：如何解讀測(cè)試覆蓋率？
我個(gè)人是這樣理解的：
落針覆蓋率：可能會(huì)有個(gè)別網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)楦鞣N原因沒(méi)有落針點(diǎn)（查找不到唯一的落針點(diǎn)）；
測(cè)試覆蓋率：由于各種原因，無(wú)法檢測(cè)個(gè)別元器件（例如：數(shù)據(jù)缺失、沒(méi)有落針點(diǎn)（落針覆蓋率）等）；
單次運(yùn)行的測(cè)試覆蓋率
隨著表面貼裝技術(shù)的日趨普及，雙面均有元器件的電路板也比比皆是了。而對(duì)于單面四針的飛針式在線測(cè)試儀而言就略顯尷尬了。要想讓單次運(yùn)行的測(cè)試覆蓋率達(dá)到70%以上幾乎是不可能的事情，而想提高此項(xiàng)測(cè)試覆蓋率的也是很困難。
問(wèn)題七：怎樣理解飛針在線測(cè)試儀的定位/重復(fù)定位精度？
當(dāng)我們翻開(kāi)各個(gè)廠家關(guān)于設(shè)備的宣傳資料、產(chǎn)品說(shuō)明、均有各項(xiàng)的技術(shù)指標(biāo)，其中就有關(guān)于X/Y/Z的精度指標(biāo)。我們可以看到，這些精度指標(biāo)都很高，但在實(shí)際使用時(shí)并非如此，為什么？有以下幾個(gè)原因：
1.廠家所元的定位（重復(fù)定位）精度是機(jī)械結(jié)構(gòu)上的精度，而非針尖的位置精度！
2.測(cè)針針尖位置的不確定性：
所有的廠家均沿用針床式在線測(cè)試設(shè)備的彈簧針，結(jié)構(gòu)上就有一定的間隙；
由于國(guó)內(nèi)的電路板普遍缺失可測(cè)試設(shè)計(jì)，落針點(diǎn)為焊盤(pán)，造成測(cè)針彎曲；
由于測(cè)針不具備防轉(zhuǎn)功能，放大了彎曲后的落針誤差；
3.運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原因，定位是動(dòng)態(tài)的，因此也會(huì)有偏差；
與運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)，速度越快，定位精度越不好；降低速度，則可以改善定位精度；
對(duì)位誤差，無(wú)論是自動(dòng)還是手動(dòng)；
電路板的制造誤差（如QFP等細(xì)腳間距器件的位置偏差）
問(wèn)題八：震顫對(duì)測(cè)試有影響嗎？
當(dāng)測(cè)針接觸被測(cè)板后，事實(shí)上會(huì)給被測(cè)板施加一個(gè)力，盡管有時(shí)這個(gè)力很小，而對(duì)于厚板較薄、裝夾寬度較大的被測(cè)板而言，這個(gè)力會(huì)被放大從而引起震顫，且振幅較大，對(duì)臥式設(shè)備，重力也會(huì)加劇震顫。
震顫對(duì)測(cè)試有影響嗎、。結(jié)論是：有！
影響體現(xiàn)在兩個(gè)方面：接觸過(guò)度和接觸不良。
問(wèn)題九：飛針式在線測(cè)試儀的前景和發(fā)展趨勢(shì)如何？
對(duì)于飛針式在線測(cè)試儀的前景，我個(gè)人持樂(lè)觀態(tài)度：
雙面測(cè)試
雙面測(cè)試的市場(chǎng)需求及各種優(yōu)勢(shì)。
追求更高的落針精度
隨著元器件的超小型化和高密度的電路板的廣泛應(yīng)用，對(duì)飛針的落針精度會(huì)有更苛刻的要求，飛針能做到的細(xì)小間距，針床反而做不到。
向功能測(cè)試方面延展
例如，加電測(cè)試，利用雙面測(cè)試設(shè)備的具有更多測(cè)針的這一優(yōu)勢(shì)，是移動(dòng)加電成為可能，一旦給被測(cè)板加電，可以衍生出更多的功能化測(cè)試。
多元化應(yīng)用
飛針光板測(cè)試儀最初是用于測(cè)試PCB板的，但在若干年之前就已介入陶瓷板、陶瓷管殼以及半導(dǎo)體硅片等非PCB行業(yè)的測(cè)試了。而飛針式在線測(cè)試儀已有個(gè)案，其應(yīng)用走出了PCBA的領(lǐng)域。比如：飛針式在線測(cè)試儀應(yīng)用于電池領(lǐng)域中的某些檢測(cè)等。