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飞针测试及其对陶瓷PCB 电路板的好处

 时间:2024-01-15     浏览:182     分享

制造陶瓷PCB电路板时,需要根据项目设计工程师先前在创建 PCB 布局时定义的网表文件检查已完成 PCB 的电路。在设计阶段使用网表文件可确保消除生产过程中出现的差异,甚至是在布局 PCB 或生成 Gerber文件时可能出现的差异。飞针测试就是这样一种方法。

 

制造商使用飞针测试作为电气测试。该过程使用机电计算机控制的测试探针在裸露 PCB 上顺序移动,在各预定义的测试点进行测试。早些时候,PCB 制造商使用“钉床”夹具进行此类测试,通常称为 ICT 或电路试。然而,这是一种昂贵且耗时的方法,因为每个 PCB 都需要特定的夹具,并结合精确放置的测试和工具

 

1: 钉床在线测试仪 (ICT)

 

飞针测试

尽管人们可以将飞针测试视为升级的钉床夹具,但仍存在一些差异。顾名思义,飞针取代了测试针,通常有四个针座沿 X 轴和 Y 轴高速移动。

 

2:飞针测试设置

 

传送机构传送被测 PCB 并将其放置在飞针测试仪下方。然后探针下降并与 PCB 上的测试焊盘和通孔连接,根据预定的测试程序找出任何缺陷。

 

测试人员使用设计人员提供的网表或 CAD 数据来生成适用的文件。他们通过测试机特有的测试程序来运行这个文件,进一步生成PCB对应的测试程序格式。

 

测试程序完成后,测试人员必须决定首先要处理的测试项目,例如两条迹线之间的无意短路。测试机将从CAD数据中提取符合被测PCB的参考点数据。一组探针将连接到两条迹线的原点,而另一组探针将连接到它们的端点。检查四条走线之间的电气连接将揭示两条走线沿长度的连续性以及它们之间是否存在短路。飞针测试有助于快速检查PCB 制造问题。

 

飞针测试能力

尽管飞针测试可以轻松检测短路和开路,但为它们配备特殊驱动器使它们也能够测试更复杂的参数。复杂的探针可以同时探测和测试多层板的两面,从而减少单独测试单面所需的时间。具有不同架构的飞针可用于不同的解决方案,例如:

 

信号完整性测试: 使用 TDR 或时域反射探头以及特殊仪器,可以测试用于承载高速和高频信号的 PCB 走线的各种特性。该装置通常捕获并测量时域和频域中的信号,以表征信号路径中的缺陷。

 

相位差测量: 使用专门设计的探头在参考迹线和信号迹线之间发送高频信号,可以测量两者之间的相位差通过此测试,无需设置单独的隔离测试来测量 PCB 上走线之间的串扰。

 

高压应力测试: PCB 可能存在隔离缺陷,而常规电阳测试可能无法检测到这些缺陷。PCB 上两条走线之间的绝缘电阳可能足够高,足以通过常规电阻测试,但仍可能低于规范中的要求。为了检测这一点,需要进行高压应力测试,并且需要使用高压发生器、合适的飞针和高电阻计。

 

微短路检测: 微小条子的存在可能会导致 PCB 上出现微短路。有时,它们可能会在高压应力测试过程中烧毁,由于烧毁在 PCB 表面上产生碳化残留物,从而形成高电阻导电路径。微短路检测探针施加低电压来检查PCB 上两条走线之间的电阻,逐渐增加电压至适用于测试的电压。

 

开尔文直流测量: 这是一种非常精确的直流测量技术,BGA 和类似的密间距 PCB 图案通常需要这种技术它需要一个力和飞针中的传感引脚。开尔文连接可补偿测试探针中的损耗。

 

飞针测试系统有不同的尺寸--主要变量是系统使用的接头数量。例如,测试仪可以有多达 16 个接头连接器,其中 8 个位于 PCB 顶部,8 个位于 PCB 底部。当然,系统的成本随着其使用的接头数量成比例地增加。

 

飞针测试的优点

与老式钉床或ICT 夹具相比,飞针测试具有以下几个优点:

无需夹具: 与钉床夹具不同,飞针测试不需要设置夹具。这节省了设置 ICT 固定装置通常所需的成本和时间。事实上,由于制造商可以获得 Gerber 数据,他们可以在 PCB 从生产线上出来后立即设置飞针。另一方面,设计和安装ICT 固定装置需要数周时间。

 

程序开发短而快: 由于网表和CAD数据是生成飞针测试程序的基础,并且有多个开源程序可以翻译这些信息,因此程序开发时间短,流程占用量极小的时间。这也意味着可以轻松集成设计变更。

 

工艺灵活: ICT 的钉床夹具不同,飞针设置适用于任何 PCB,而CT 的钉床夹具特定于单个 PCB,对另一个 PCB 没有用处。只需要对内部程序进行简单的修改即可使其适用于另一块板。

 

不需要测试点: 由于飞针测试的是裸板,因此探针可以使用元件焊盘,不需要额外的测试点。

 

探针接触是可控的: 飞针可以比钉床以更紧密的间距进行精密连接。例如,高精度飞针可以实现 5微米的测试间距,而 CT 的最小间距为 0.5 毫米。这使得它们对于人口密集的电路板非常有用,或者可以在小型PCB 上实现更大的覆盖范围。

 

可变的测试解决方案和方法:飞针系统可以提供比 ICT 或钉床更多的测试解决方案。这是可能的,因为在可变的测试解决方案和方法:可编程集成测试系统的帮助下,可以使用各种类型的飞行测试探针。

 

测量精度高: 针对不同的测试,采用特定的飞针,探针本身定位,并采用配套的测试仪器,测量精度高。

 

快速反馈: 由于飞针测试结果可以在现场获得,因此将信息发送到生产线可以帮助他们快速对流程做出适当的修正。同样,PCB 设计人员可以在原型设计期间收到快速反馈,使他们能够在投入生产之前进行必要的更改。

 

结论

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005mm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

 

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【文章来源】:展至科技

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