在線測試技術的現狀和發展

1 引言

在線測試曾作為組裝后PCB測試的主導技術而占據市場絕對優勢，但隨著電子組裝技術的發展，PCB的密度越來越高，測試點間距越來越小，測試點數量越來越多，這一切都給傳統的測試技術帶來挑戰，加之各種新型測試技術的不斷出現，在線測試技術何去何從?我們不妨仔細了解一下在線測試技術的特點，以及設備制造商為迎接這一挑戰所作的努力，根據測試方式的不同，在線測試儀可分為針床測試和飛針測試2種。

2 針床在線測試技術

2.1 針床測試設備的結構和原理

傳統的針床在線測試儀測量時使用專門的針床與已焊接好的線路板上的元器件接觸(見圖1)，并用數百毫伏電壓和10mA以內電流進行分力隔離測試，從而精確地測出所裝電阻、電感、電容、二極管、三極管、可控硅、場效應管、集成塊等通用和特殊元器件的漏裝、錯裝、參數值偏差、焊點連焊、線路板開短路等故障，并將故障是哪個元件或開短路位于哪個點準確告訴用戶，針床式在線測試儀優點是測試速度快，適合于單一品種民用型家電線路板極大規模生產的測試，而且主機價格較便宜。但是隨著線路板組裝密度的提高，特別是細間距SMT組裝以及新產品開發生產周期越來越短，線路板品種越來越多，針床式在線測試儀存在一些難以克服的問題，測試用針床夾具的制作、測試周期長、價格貴;對于一些高密度SMT線路板由于測試精度問題無法進行測試。

在線測試儀所具有的一些特點：

(1)即刻判斷和確定缺陷;

(2)能檢測出絕大多數生產問題;

(3)包含一個線路分析模塊，測試生成器和元器件庫;

(4)提供系統軟件，支持寫測試和評估測試;

(5)對不同的元器件能進行模型測試。

要進行在線測試，在線測試儀必需做兩件事觸及和隔離，它必需能觸及所有需測元器件。顯然，要分別逐個測試，測試儀必定要接觸到每個器件的每個腳。另外，在線測試儀必需能隔離周圍器件對被測器件的影響，因為器件和器件之間存在線路連接，需專門的隔離技術使被測器件不受其他器件影響，要觸及PCB上的每個測試點，需要一個特殊的測試工具-針床，針床上有許多彈性小探針，利用它們，就可以觸及測試點了，利用這些小探針也隔離了周圍器件對被測器件的影響，每個PCB都需要一個和它相符的測試針床，針床的作用是連接在在線測試儀內部測量儀器模塊和被測試節點。因測試可以是模擬、數字和混合，每個測試針都能在測試程序控制下與模擬或數字測量儀表模塊相連。每個測試儀內部有2組繼電器，一組為SCANNER，連接任一測試點和測量儀表總線;另一組繼電器稱MULTIPLEXER或MUX，連接測量儀表總線和測量儀表模塊，見圖2。

2.2 模擬器件的測試

以測量電阻為例，如圖3所示，在在線情況下的測量與一個獨立電阻的測量必然存在很大差別，流經Rx得電流經R3和R4分流部分電流后，其余流入安培表。取決于分流電路電阻特性，由此計算的Rx阻值誤差可能很大。

利用隔離技術阻斷分流是模擬在線測量的關鍵，圖4左邊R1，R2，R3和R4處分別加入隔離點后，通過簡化可得到右邊的等效電路圖，再在電流表線路中使用運算放大器，取代安培表，利用運算放大器同向端和反向端虛短的特性，如圖5，就可消除R3、R4上的分流，有此可得到：

2.3 數字器件的測量

首先，我們要回顧一下數字器件的特點，數字器件只有2種電平：高電平和低電平，所以測試程序要能定義邏輯電位，數字器件比模擬器件多很多管腳，因而測試儀不可能在管腳間不停地切換模擬源和測量儀表。因此，測試儀要有一套能驅動數字芯片輸入端到理想電位的數字驅動器，也要有一組能檢測其輸出邏輯電位的數字感應器。

驅動器和感應器(Driver/Sensor)是成對存在的，驅動器的輸出端總是與感應器的輸入端相連，在程序控制下，同個測量節點在某個時候可能被驅動到某個電位，而另個時候，又有可能被感應器測量它的輸出。

(1)驅動器/感應器的編程

為了說明程序是怎樣控制驅動器/感應器，讓我們看一個簡單的二輸入與非門例子，如圖7。

只有與非門輸入端全為高電平時，輸出端才為低電平，而其他狀態的組合，輸出端都為高，要對這個二輸入與非門進行測量，測試程序應按以下工作：

1)給被測板上電、接地

2)定義高、低電平

3)指定測試針

4)定義驅動和感應測量時序

對上述單個與非門，測試程序將會檢查所有4種輸入的工作情況。

每一行程序語句代表一個測試矢量。IC、IH和IL連接驅動器到指定的輸入端A和B，并給予賦制值;OS、OH和OL連感應測量端到輸出端C，并告之期望值。所有驅動器和感應端值在程序命令改變之前保持不變。