在線測試技術的現狀和發展

針床測試技術由于本身原理及方法限制，雖然面臨嚴峻的技術挑戰，但它某些方面，如效率等仍然存在其他方法所沒有的優勢，加之夾具技術的改進和新技術的配合使用，它還將在測試領域具有強壯的生命力。

3 飛針式測試技術

現今電子產品的設計和生產承受著上市時間的巨大壓力，產品更新的時間周期越來越短，因此在最短時間內開發新產品和實現批量生產對電子產品制作上是至關重要的。飛針測試技術是目前電氣測試一些主要問題的最新解決辦法，它才探針來取代針床，使用多個由電動機驅動、能夠快速移動的電氣探針同器件的引腳進行接觸并進行電氣測量，這種儀器最初是為裸板而設計的，也需要復雜的軟件和程序來支持，現在已經能夠有效地進行模擬在線測試，飛針測試的出現已經改變了小批量與快速轉換(quick -turn)裝配產品的測試方法，以前需要幾周時間開發的測試現在僅需幾個小時，大大縮短了產品設計周期和投入市場的時間。

3.1 飛針測試系統的結構特點

飛針式測試儀是對傳統針床在線測試儀的一種改進，它用探針來代替針床，在x-y機構上裝有可分別高速移動的4個頭共8根測試探針，最小測試間隙為0.2mm，如圖11。工作時在測單元(UUT，unit under test)通過皮帶或者其他UUT傳送系統輸送到測試機內，然后固定，測試儀的探針接觸測試焊盤(test pad)和通路孔(via)，從而測試在測單元(UUT)的單個元件，測試探針通過多路傳輸系統連接到驅動器(信號發生器、電源供應等)和傳感器(數字萬用表、頻率計數器等)來測試UUT上的元件。當一個元件正在測試的時候，UUT上的其他元件通過探針器在電氣上屏蔽以防止讀數干擾。

飛針測試儀可以檢查短路、開路和元件值。在飛針測試上也使用了一個相機來幫助查找丟失元件。用相機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性達到5-15μm的范圍，飛針測試儀可精確地探測UUT。飛針測試解決了在PCB裝配中見到的大量現有問題：如可能長達到4-6周期的測試開發周期：大約10 000-50 000美元的夾具開發成本：不能經濟地測試小批量生產;以及不能快速地測試原型樣機(prototype)裝配。

3.2 測試開發與調試

飛針測試儀的編程比傳統的針床在線測試系統更容易、更快捷，以Teradyne公司的Javelin 1004為例，它采用Windows NT平臺和直觀的用戶界面，以及專用編程和測試系統，使編程時間縮短，用戶可在1-2天內將PCB的CAD數據通過FAB master軟件轉換成PCB測試數據，由圖形流程表進行探針控制，程序自動生產、調試程序可借助元器件測試表單，使編程和調試速度加快，測試程序的安裝同樣很簡單，表明飛針系統具有極佳靈活性和快速適應能力，相反，傳統針床在線測試系統的編程與夾具開發可能需要160h和調試140h。

3.3 飛針測試的缺點

由于具有編程容易，能夠在數小時內測試原型樣機裝配，以及測試低產量的產品而沒有典型的夾具開發費用，飛針測試可解決生產環境中的許多問題，但是還不是所有的生產測試問題都可以通過使用飛針測試來解決。

和任何事情一樣，飛針測試也有其缺點，因為測試探針與通路孔和測試焊盤上的焊錫發生物理接觸，可能會在焊錫上留下小凹坑。而對于某些OEM客戶來說，這些小凹坑可能被認為是外觀缺陷，造成拒絕接受，因為有時在沒有測試焊盤的地方探針會接觸到元件引腳，所以可能會錯過松脫或焊接不良的元件引腳。

飛針測試時間過長是另一個不足，傳統的針床測試探針數目有500-3000只，針床與PCB一次接觸即可完成在線測試的全部要求，測試時間只要幾十秒，而飛針探針只有4支，針床一次接觸所完成的測試，飛針需要許多次運動才能完成，時間顯然要長的多，另外針床測試儀可使用頂面夾具同時測試雙面PCB的頂面與底面元件，而飛針測試儀要求操作員測試完一面，然后翻轉再測試另一面，由此看出飛針測試并不能很好適應大批量生產的要求。

3.4 飛針測試的優點

盡管有上述這些缺點，飛針測試儀仍不失為一個有價值的工具，其優點包括：

(1)較短的測試開發周期，系統接收到CAD文件后幾小時內就可以開始生產，因此，原型電路板在裝配后數小時即可測試，而不象針床測試，高成本的測試開發與夾具可能將生產周期延誤幾天甚至幾個月。

(2)較低的測試成本，不需要制作專門的測試夾具。

(3)由于設定、編程和測試的簡單與快速，實際上一般技術裝配人員就可以進行操作測試。

(4)較高的測試精度，飛針在線測試的定位精度(10μm)和重復性(±10μm)以及尺寸極小的觸點和間距，使測試系統可探測到針床夾具無法達到的PCB節點。

4 飛針和針床的互補

應該看到，相對針床來說，飛針是一種技術革新，還在不斷發展中，隨著無線通信和無線網絡的發展，越來越多的PCB將增加無線接入能力，目前的針床測試儀只適用低頻頻段，在射頻(RF)頻段的探針將變成小天線，產生大量的寄生干擾，影響測試結果的可靠性，針床在線測試儀只能檢測RF電路在低頻下的特性，RF電路的測試由后續的功能測試儀去執行，這樣必然降低PCB的缺陷覆蓋率，飛針在線測試儀的探針數很少，較容易采取減少RF干擾的措施，實現PCB的低頻和RF的在線測試，提高覆蓋率。

飛針在線測試儀與針床在線測試具有互補的能力，因而，有些PCB在線測試的供應商考慮合并飛針和針床技術，在同一臺在線測試儀內融合飛針和針床結構，使優勢互補，達到高速測試，編程容易，成本降低的目的。

飛針測試系統仍然在發展之中，目前還不能替代針床在線測試儀，但是飛針在線測試儀的性能已達到PCB批量生產的要求，例如自動送料，增加PCB底部的固定探針數目，編程時間縮短到1人/日，飛針在線測試儀正得到EMS企業的重視，既用于電子產品的開發階段，亦用于多品種、中小批量PCB的在線測試。

5 結論

在線測試技術由于本身原理及方法限制，雖然面臨嚴峻的技術挑戰，它在某些方面，如針床測試的效率，飛針測試的靈活、可做電氣性能測試等方面，加之技術的改進和新技術的配合使用，它還將在測試領域具有頑強的生命力。