什么是飛針測(cè)試
飛針測(cè)試——就是利用4支探針對(duì)線路板進(jìn)行高壓絕緣和低阻值導(dǎo)通測(cè)試（測(cè)試線路的開路和短路）而不需要做測(cè)試治具，非常適合測(cè)試小批量樣板。目前針床測(cè)試機(jī)測(cè)試架制作費(fèi)用少則上千元，多則數(shù)萬元，且制作工藝復(fù)雜，須占用鉆孔機(jī)，調(diào)試工序較為復(fù)雜。而飛針測(cè)試?yán)盟闹п樀囊苿?dòng)來量度PCB的網(wǎng)絡(luò)，靈活性大大增加，測(cè)試不同PCB板無須更換夾具，直接裝PCB板運(yùn)行測(cè)試程序即可。測(cè)試極為方便。節(jié)約了測(cè)試成本，減去了制作 測(cè)試架的時(shí)間，提高了出貨的效率。
“飛針”測(cè)試是測(cè)試的一些主要問題的最新解決辦法。名稱的出處是基于設(shè)備的功能性，表示其靈活性。飛針測(cè)試的出現(xiàn)已經(jīng)改變了低產(chǎn)量與快速轉(zhuǎn)換(quick-turn)裝配產(chǎn)品的測(cè)試方法。以前需要幾周時(shí)間開發(fā)的測(cè)試現(xiàn)在幾個(gè)小時(shí)就可以了。對(duì)于處在嚴(yán)重的時(shí)間到市場(chǎng)(time-to-market)壓力之下的電子制造服務(wù)(EMS, Electronic Manufacturing Services)提供商，這種后端能力大大地補(bǔ)償了時(shí)間節(jié)省的前端技術(shù)與工藝，諸如連續(xù)流動(dòng)制造和剛好準(zhǔn)時(shí)的(just-in-time)物流。 快速轉(zhuǎn)換生產(chǎn)的不利之事是，PCB可以在各種環(huán)境下快速裝配，取決于互連技術(shù)與板的密度。顧客經(jīng)常愿意對(duì)這種表現(xiàn)額外多付出一點(diǎn)。可是，當(dāng)PCB已經(jīng)裝配但不能在可接受的時(shí)間框架內(nèi)測(cè)試，他們不愿意付出拖延的價(jià)格。不可接受的測(cè)試時(shí)間框架延誤最終發(fā)貨有兩個(gè)理由。一個(gè)理由是缺乏靈活的硬件；第二個(gè)是在給定產(chǎn)品上所花的測(cè)試開發(fā)時(shí)間。
許多原設(shè)備制造商(OEM)在做傳統(tǒng)上一樣快并沒有價(jià)格懲罰的電路板時(shí)，不愿意承擔(dān)快速轉(zhuǎn)換(fast-turn)裝配的費(fèi)用。具有快速轉(zhuǎn)換服務(wù)的EMS，但是不能在OEM的時(shí)間框架內(nèi)出貨的，一定要尋找一個(gè)解決方案。
什么是飛針測(cè)試？
飛針測(cè)試機(jī)是一個(gè)在制造環(huán)境測(cè)試PCB的系統(tǒng)。不是使用在傳統(tǒng)的在線測(cè)試機(jī)上所有的傳統(tǒng)針床(bed-of-nails)界面，飛針測(cè)試使用四到八個(gè)獨(dú)立控制的探針，移動(dòng)到測(cè)試中的元件。在測(cè)單元(UUT, unit under test)通過皮帶或者其它UUT傳送系統(tǒng)輸送到測(cè)試機(jī)內(nèi)。然后固定，測(cè)試機(jī)的探針接觸測(cè)試焊盤(test pad)和通路孔(via)從而測(cè)試在測(cè)單元(UUT)的單個(gè)元件。測(cè)試探針通過多路傳輸(multiplexing)系統(tǒng)連接到驅(qū)動(dòng)器(信號(hào)發(fā)生器、電源供應(yīng)等)和傳感器(數(shù)字萬用表、頻率計(jì)數(shù)器等)來測(cè)試UUT上的元件。當(dāng)一個(gè)元件正在測(cè)試的時(shí)候，UUT上的其它元件通過探針器在電氣上屏蔽以防止讀數(shù)干擾(圖一)。
飛針測(cè)試機(jī)可檢查短路、開路和元件值。在飛針測(cè)試上也使用了一個(gè)相機(jī)來幫助查找丟失元件。用相機(jī)來檢查方向明確的元件形狀，如極性電容。隨著探針定位精度和可重復(fù)性達(dá)到5-15微米的范圍，飛針測(cè)試機(jī)可精密地探測(cè)UUT。
飛針測(cè)試解決了在PCB裝配中見到的大量現(xiàn)有問題，如在開發(fā)時(shí)缺少金樣板(golden standard board)。問題還包括可能長達(dá)4-6周的測(cè)試開發(fā)周期；大約$10,000-$50,000的夾具開發(fā)成本；不能經(jīng)濟(jì)地測(cè)試少批量生產(chǎn)；以及不能快速地測(cè)試原型樣機(jī)(prototype)裝配。這些情況說明，傳統(tǒng)的針床測(cè)試機(jī)缺少測(cè)試低產(chǎn)量的低成本系統(tǒng)；缺乏對(duì)原型樣機(jī)裝配的快速測(cè)試覆蓋；以及不能測(cè)試到屏蔽了的裝配。
因?yàn)榫哂芯o密接觸屏蔽的UUT的能力和幫助更快到達(dá)市場(chǎng)(time-to-market)的能力，飛針測(cè)試是一個(gè)無價(jià)的生產(chǎn)資源。還有，由于不需要有經(jīng)驗(yàn)的測(cè)試開發(fā)工程師，該系統(tǒng)可認(rèn)為是節(jié)省人力的具有附加價(jià)值和時(shí)間節(jié)省等好處的設(shè)備。
測(cè)試開發(fā)與調(diào)試
編程飛針測(cè)試機(jī)比傳統(tǒng)的ICT系統(tǒng)更容易、更快捷。例如，對(duì)GenRad的GRPILOT系統(tǒng)，測(cè)試開發(fā)員將設(shè)計(jì)工程師的CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可使用的文件，這個(gè)過程需要1-4個(gè)小時(shí)。然后該新的文件通過測(cè)試程序運(yùn)行，產(chǎn)生一個(gè) .IGE 和 .SPC 文件，再放入一個(gè)目錄。然后軟件運(yùn)行在目錄內(nèi)產(chǎn)生需要測(cè)試UUT的所有文件。短路的測(cè)試類型是從選項(xiàng)頁面內(nèi)選擇。測(cè)試機(jī)在UUT上使用的參考點(diǎn)從CAD信息中選擇。UUT放在平臺(tái)上，固定。在軟件開發(fā)完成后，該程序被“擰進(jìn)去”，以保證選擇到盡可能最佳的測(cè)試位置。這時(shí)加入各種元件“保護(hù)”(元件測(cè)試隔離)。一個(gè)典型的1000個(gè)節(jié)點(diǎn)的UUT的測(cè)試開發(fā)所花的時(shí)間是 4-6 個(gè)小時(shí)?！?/font>
在軟件開發(fā)和裝載完成以后，開始典型的飛針測(cè)試過程的測(cè)試調(diào)試。調(diào)試是測(cè)試開發(fā)員接下來的工作，需要用來獲得盡可能最佳的UUT測(cè)試覆蓋。在調(diào)試過程中，檢查每個(gè)元件的上下測(cè)試極限，確認(rèn)探針的接觸位置和零件值。典型的1000個(gè)節(jié)點(diǎn)的UUT調(diào)試可能花 6-8小時(shí)?！?/font>
飛針測(cè)試機(jī)的開發(fā)容易和調(diào)試周期短，使得UUT的測(cè)試程序開發(fā)對(duì)測(cè)試工程師的要求相當(dāng)少。在接到CAD數(shù)據(jù)和UUT準(zhǔn)備好測(cè)試之間這段短時(shí)間，允許制造過程的最大數(shù)量的靈活性。相反，傳統(tǒng)ICT的編程與夾具開發(fā)可能需要160小時(shí)和調(diào)試 16-40 小時(shí)。
缺點(diǎn)
由于具有編程容易，能夠在數(shù)小時(shí)內(nèi)測(cè)試原型樣機(jī)裝配，以及測(cè)試低產(chǎn)量的UUT而沒有典型的夾具開發(fā)費(fèi)用，飛針測(cè)試可解決生產(chǎn)環(huán)境中的許多問題。但是還不是所有的生產(chǎn)測(cè)試問題都可通過使用探針自動(dòng)解決。
和任何事情一樣，飛針測(cè)試有其缺點(diǎn)。因?yàn)?/span>測(cè)試機(jī)物理接觸通路孔和測(cè)試焊盤上的焊錫，可能在焊錫上留下小凹坑。對(duì)某些OEM客戶，這些小凹坑可能認(rèn)為外觀缺陷，造成拒絕接收裝配。因?yàn)橛袝r(shí)在沒有測(cè)試焊盤的地方探針會(huì)接觸到元件引腳，所以可能會(huì)錯(cuò)過松脫或焊接不良的元件引腳。探針測(cè)試機(jī)還限制電路板的尺寸：16"x24"。
飛針測(cè)試時(shí)間是另一個(gè)主要因素。一臺(tái)典型的針床測(cè)試機(jī)可能花30秒測(cè)試UUT的地方，飛針測(cè)試機(jī)可能花 8-10 分鐘。實(shí)物搬運(yùn)是另一個(gè)缺點(diǎn)。針床測(cè)試機(jī)可使用頂面夾具同時(shí)測(cè)試雙面PCB的頂面與底面元件，而飛針測(cè)試機(jī)要求操作員測(cè)試一面，然后翻轉(zhuǎn)再測(cè)試另一面。
優(yōu)點(diǎn)
盡管有些缺點(diǎn)，飛針測(cè)試還是一個(gè)有價(jià)值的工具。優(yōu)點(diǎn)包括：快速測(cè)試開發(fā)；較低成本測(cè)試方法；快速轉(zhuǎn)換的靈活性；以及在原型階段為設(shè)計(jì)人員提供快速的反饋。因此，和傳統(tǒng)的ICT比較，飛針測(cè)試所要求的時(shí)間通過減少總的測(cè)試時(shí)間足以彌補(bǔ)。
使用飛針測(cè)試系統(tǒng)的好處大于缺點(diǎn)。例如，裝配過程中這樣一個(gè)系統(tǒng)提供在接收到CAD文件只有幾小時(shí)就可以開始生產(chǎn)。因此，原型電路板在裝配后數(shù)小時(shí)即可測(cè)試，不象ICT，高成本的測(cè)試開發(fā)與夾具可能將過程延誤幾天，甚至幾月。飛針測(cè)試系統(tǒng)也減少了新產(chǎn)品的“第一篇文章”的視覺檢查時(shí)間，這一點(diǎn)是很重要的，因?yàn)榈谝粔K板經(jīng)常決定剩下的UUT的測(cè)試特性。
除此之外，由于設(shè)定、編程和測(cè)試的簡(jiǎn)單與快速，實(shí)際上非技術(shù)裝配人員，而不是工程師，可用來操作測(cè)試。也存在靈活性，做到快速測(cè)試轉(zhuǎn)換和過程錯(cuò)誤的快速反饋。還有，因?yàn)閵A具開發(fā)成本與飛針測(cè)試沒有關(guān)系，所以它是一個(gè)可以放在典型測(cè)試過程前面的低成本系統(tǒng)。并且因?yàn)轱w針測(cè)試機(jī)改變了低產(chǎn)量和快速轉(zhuǎn)換裝配的測(cè)試方法，通常需要幾周開發(fā)的測(cè)試現(xiàn)在數(shù)小時(shí)就可以得到。
結(jié)論
對(duì)EMS提供商，飛針測(cè)試可以通過消除傳統(tǒng)測(cè)試夾具方法的需要，減少生產(chǎn)裝配到達(dá)市場(chǎng)的時(shí)間。通過取消夾具，飛針測(cè)試機(jī)消除了夾具硬件與軟件開發(fā)的高成本。飛針測(cè)試不可能為EMS制造商消除所有的測(cè)試問題，但是，對(duì)于原型裝配的測(cè)試和減少從小批量到大批量(ramp-to-volume)時(shí)間，它是一個(gè)非常好的方法。
飛針測(cè)試機(jī)選購指南
一、測(cè)試幅面
最大測(cè)試面積最好要超過18×20″。特別是經(jīng)常做超大板的工廠和飛針測(cè)試代工中心，則更應(yīng)考慮這種擁有大的測(cè)試幅面的機(jī)種。
二、測(cè)試機(jī)的精度
機(jī)器精度方面要注意對(duì)不同標(biāo)注法的理解。通用標(biāo)注法為：精準(zhǔn)度標(biāo)稱（分辨率，重復(fù)精度）、最小測(cè)試PAD尺寸、最小焊盤間距。對(duì)于其它方式的標(biāo)注一定要廠商解釋清楚，防止誤解。中高層次的飛針測(cè)試機(jī)的精準(zhǔn)度一般為2mil，最小測(cè)試PAD尺寸為6~8 mil、最小焊盤間距為10~12 mil。而是小線寬線距是與飛針測(cè)試的精度是無關(guān)的，無需考慮。
三、測(cè)試機(jī)的主要部件及耗材
測(cè)試機(jī)的主要部件包括電機(jī)、導(dǎo)軌、絲杠、皮帶、軸承等。這些部件對(duì)機(jī)器精度及穩(wěn)定性起決定因素。對(duì)其質(zhì)量品牌要留意，德國、意大利、日本這些基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)達(dá)的國家產(chǎn)品質(zhì)量比較好。飛針測(cè)試機(jī)的一大優(yōu)點(diǎn)是耗材少。主要耗材為測(cè)試針，需要考慮其壽命和價(jià)格。一般在3至6個(gè)月更換一次測(cè)試針，價(jià)格在￥1000元/支以下比較合適。
四、測(cè)試機(jī)的可靠性與穩(wěn)固性
若飛針測(cè)試機(jī)存在漏測(cè)或其它至命缺陷那就會(huì)變得毫無意義了。這與機(jī)器的軟件、機(jī)器自檢、實(shí)時(shí)故障偵測(cè)能力密切相關(guān)。在選購時(shí)不能盲目追求其速度及操作簡(jiǎn)單。另機(jī)器的穩(wěn)固性對(duì)精度和測(cè)試速度都有很大影響，一般靠牢固的機(jī)架和重的平臺(tái)來保證。
五、測(cè)試機(jī)軟件
測(cè)試機(jī)的軟件一定要成熟，否則將會(huì)經(jīng)常性報(bào)錯(cuò)、間歇性中止、死機(jī)、甚至造成漏測(cè)。還要從兼容性、網(wǎng)絡(luò)分析能力、操作的簡(jiǎn)便性等方面綜合評(píng)估。
六、測(cè)試機(jī)的環(huán)境要求
供電要求一般為AC220V50HZ市電，功率在0.5~2KW之間。對(duì)溫度要求不高0~30℃均可正常工作。而濕度對(duì)機(jī)器的影響要大一些，一般在75％以下。所以要注意機(jī)器放置環(huán)境不能太潮濕，否則需要增加抽濕機(jī)。還有極少數(shù)的飛針測(cè)試機(jī)需要供氣，須配備空氣壓縮機(jī)。飛針測(cè)試機(jī)的重量一般為100~1000kg，對(duì)放置地點(diǎn)就沒有特殊要求了。