飞针测试集成电路

飞针测试是目前电气测试一些主要问题的最新解决办法。它用探针来取代,使用多个由驱动的、能够快速移动的电气探针同器件的引脚进行接触并进行电气测量。

PCB板在生产过程中,难免因外在因素而造成短路、断路及漏电等电性上的瑕疵,再加上PCB线路板不断朝高密度、细间距及多层次的演进,若未能及时将不良板筛检出来,而任其流入制程中,势必会造成更多的成本浪费,因此除了制程控制的改善外,提高测试的技术也是可以为PCB板制造者提供降低报废率及提升产品良率的解决方案。

电性测试的方法有:专用型(Dedicated)、泛用型(UniversalGrid)、飞针型(FlyingProbe)、非接触电子束(E-Beam)、导电布(胶)、电容式(Capacity)及刷测(ATG-SCANMAN),其中常使用的设备有三种,分别是专用测试机(PCB自动通用测试机)、高品质泛用测试机及飞针测试机。


飞针测试和测试架有什么区别?各自的优势是什么?

飞针测试:是利用4支探针对线路板进行高压绝缘和低阻值导通测试(测试线路的开路和短路)而不需要做测试治具,直接装PCB板运行测试程序即可测试极为方便,节约了测试成本,减去了制作测试架的时间,提高了出货的效率,适合测试小批量及样板。

而测试架,是针对量产的PCB板进行通断测试而做的专门的测试夹具,制作成本较高,但测试效率较好,返单不收费。


首先,在测试技术的适用目的方面,飞针测试是目前适合使用于小量产及样品的电性测试设备,但是若要运用于中大量产时,则由于测速慢以及设备价格昂贵,将会使得测试成本大幅提高,而泛用型及专用型无论是用于何种层级的PCB板子,只要产量达到一定的数量,测试成本均可达到规模经济的标淮,而且约只占售价的2~4%,这也是为何泛用型及专用型为目前量产型的测试机种的主要原因。


飞针测试的工作原理

飞针式测试仪是对传统针床在线自动高压专用PCB板测试机的一种改进,它用探针来代替针床。


工作时在测单元(UUT)通过皮带或者其它UUT传送系统输送到测试机内,然后固定测试机的探针接触测试焊盘(TESTpad)和通路孔(via),从而测试在测单元(UUT)的单个元件。测试探针通过多路传输系统连接到驱动器和传感器来测试UUT上的元件。当一个元件正在测试的时候,UUT上的其它元件通过探针器在电气上屏蔽以防止读数干扰。


飞针测试机可检查短路、开路和元件值。在飞针测试上也使用了一个相机来帮助查找丢失元件。用相机来检查方向明确的元件形状,如极性电容。


随着探针定位精度和可重复性达到5-15微米的范围,飞针测试机可精密地探测UUT。飞针测试解决了在PCB线路板装配中见到的大量现有问题:如可能长达4-6周的测试开发周期;不能经济地测试小批量生产;以及不能快速地测试原型样机装配。


飞针测试是一个检查PCB板电性功能的方法(开短路测试)。飞测试机是一个在制造环境测试PCB线路板的系统。不是使用在传统的在线测试机上所有的传统针床(bed-of-nails)界面,飞针测试使用四到八个独立控制的探针,移动到测试中的元件。在测单元(UUT,unitundertest)通过皮带或者其它UUT传送系统输送到测试机内。然后固定,测试机的探针接触测试焊盘(testpad)和通路孔(via)从而测试在测单元(UUT)的单个元件。测试探针通过多路传输(multiplexing)系统连接到驱动器(信号发生器、电源供应等)和传感器(数字万用表、频率计数器等)来测试UUT上的元件。当一个元件正在测试的时候,UUT上的其它元件通过探针器在电气上屏蔽以防止读数干扰。


1、充/放电时间法

每个网络的充/放电时间(也称网络值,net value)是一定的。如果有网络值相等,它们之间有可能短路,仅需在网络值相等的网络测量短路即可。它的测试步骤是,首件板:全开路测试→全短路测试→网络值学习;第二块以后板:全开路测试→网络值测试,在怀疑有短路的地方再用电阻法测试。这种测试方法的优点是测试结果准确,可靠性高;缺点是首件板测试时间长,返测次数多,测试效率不高。最有代表性的是MANIA公司的SPEEDY机。


2、电感测量法

电感测量法的原理是以一个或几个大的网络(一般为地网)作为天线,在其上施加信号,其他的网络会感应到一定的电感。测试机对每个网络进行电感测量,比较各网络电感值,若网络电感值相同,有可能短路,再进行短路测试。这种测试方法只适用于有地电层的板的测试,若对双面板(无地网)测试可靠性不高;在有多个大规模网络时,由于有一个以上的探针用于施加信号,而提供测试的探针减少,测试效率低,优点是测试可靠性较高,返测次数低。最有代表性的是ATG公司的A2、A3型机,为弥补探针数量,该机配有8针和16针,提高测试效率。


3、电容测量法

这种方法类似于充/放电时间法。根据导电图形与电容的定律关系,若设置一参考平面,导电图形到它的距离为L,导电图形面积为A,则C=εA/L。如果出现开路,导电图形面积减少,相应的电容减少,则说明有开路;如果有两部分导电图形连在一起,电容响应增加,说明有短路。在开路测试中,同一网络的各端点电容值应当相等,如不相等则有开路存在,并记录下每个网络的电容值,作为短路测试的比较。这种方法的优点是测试效率高,不足之处是完全依赖电容,而电容受影响因数较多,测试可靠性低于电阻法,特别是关联的电容和二级电容造成的测量误差,端点较少的网络(如单点网络)的测试可靠性较低。目前采用这种测试方法的有HIOKI和NIDEC READ公司的飞针测试机。


4、相位差方法

此方法是将一个弦波的信号加入地层或电层,由线路层来取得相位落后的角度,从而取得电容值或电感值。测试步骤是首件板先测开路,然后测其他网络的相位差值,最后测短路;第二块以上板先测开路,再测网络相位差值,对有可能的短路再用电阻法测试验证。这种方法的优点是测试效率较高,可靠性高;不足之处是只适合测4层以上的板,如测双面板只能用电阻法。目前采用这种测试方法的公司有MicroCraft。


5、自适应测试法

自适应测试法是每个测试应用过程都是一次测试完成后,根据扳子具体情况和测试规范,设备自己选择适当的测试过程,如一个网络的网络值(充电时间或电容等)小于设备测试误差,设备会自动采用电阻测试和电场测试。这种测试方法速度最快,测试效果最好。不过,到目前还没有接触过采用此种测试方法的测试机。


飞针式测试仪是对传统针床在线测试仪的一种改进,它可以用探针来代替针床,在X-Y机构上装有可分别高速移动的4个头共8根测试探针,最小测试间隙为0.2mm。工作时在测单元(UUT, unit under test)通过皮带或者其它UUT传送系统输送到测试机内,然后固定测试机的探针接触测试焊盘(test pad)和通路孔(via),从而测试在测单元(UUT)的单个元件。测试探针通过多路传输(multiplexing)系统连接到驱动器(信号发生器、电源供应等)和传感器(数字万用表、频率计数器等)来测试UUT上的元件。当一个元件正在测试的时候,UUT上的其它元件通过探针器在电气上屏蔽以防止读数干扰。


飞针测试机可检查短路、开路和元件值。在飞针测试上也使用了一个相机来帮助查找丢失元件。用相机来检查方向明确的元件形状,如极性电容。随着探针定位精度和可重复性达到5-15微米的范围,飞针测试机可精密地探测UUT。

文章来源于:面包板社区

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