在線測(cè)試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展

1 引言

在線測(cè)試曾作為組裝后PCB測(cè)試的主導(dǎo)技術(shù)而占據(jù)市場(chǎng)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但隨著電子組裝技術(shù)的發(fā)展，PCB的密度越來(lái)越高，測(cè)試點(diǎn)間距越來(lái)越小，測(cè)試點(diǎn)數(shù)量越來(lái)越多，這一切都給傳統(tǒng)的測(cè)試技術(shù)帶來(lái)挑戰(zhàn)，加之各種新型測(cè)試技術(shù)的不斷出現(xiàn)，在線測(cè)試技術(shù)何去何從?我們不妨仔細(xì)了解一下在線測(cè)試技術(shù)的特點(diǎn)，以及設(shè)備制造商為迎接這一挑戰(zhàn)所作的努力，根據(jù)測(cè)試方式的不同，在線測(cè)試儀可分為針床測(cè)試和飛針測(cè)試2種。

2 針床在線測(cè)試技術(shù)

2.1 針床測(cè)試設(shè)備的結(jié)構(gòu)和原理

傳統(tǒng)的針床在線測(cè)試儀測(cè)量時(shí)使用專(zhuān)門(mén)的針床與已焊接好的線路板上的元器件接觸(見(jiàn)圖1)，并用數(shù)百毫伏電壓和10mA以?xún)?nèi)電流進(jìn)行分力隔離測(cè)試，從而精確地測(cè)出所裝電阻、電感、電容、二極管、三極管、可控硅、場(chǎng)效應(yīng)管、集成塊等通用和特殊元器件的漏裝、錯(cuò)裝、參數(shù)值偏差、焊點(diǎn)連焊、線路板開(kāi)短路等故障，并將故障是哪個(gè)元件或開(kāi)短路位于哪個(gè)點(diǎn)準(zhǔn)確告訴用戶(hù)，針床式在線測(cè)試儀優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試速度快，適合于單一品種民用型家電線路板極大規(guī)模生產(chǎn)的測(cè)試，而且主機(jī)價(jià)格較便宜。但是隨著線路板組裝密度的提高，特別是細(xì)間距SMT組裝以及新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生產(chǎn)周期越來(lái)越短，線路板品種越來(lái)越多，針床式在線測(cè)試儀存在一些難以克服的問(wèn)題，測(cè)試用針床夾具的制作、測(cè)試周期長(zhǎng)、價(jià)格貴;對(duì)于一些高密度SMT線路板由于測(cè)試精度問(wèn)題無(wú)法進(jìn)行測(cè)試。

在線測(cè)試儀所具有的一些特點(diǎn)：

(1)即刻判斷和確定缺陷;

(2)能檢測(cè)出絕大多數(shù)生產(chǎn)問(wèn)題;

(3)包含一個(gè)線路分析模塊，測(cè)試生成器和元器件庫(kù);

(4)提供系統(tǒng)軟件，支持寫(xiě)測(cè)試和評(píng)估測(cè)試;

(5)對(duì)不同的元器件能進(jìn)行模型測(cè)試。

要進(jìn)行在線測(cè)試，在線測(cè)試儀必需做兩件事觸及和隔離，它必需能觸及所有需測(cè)元器件。顯然，要分別逐個(gè)測(cè)試，測(cè)試儀必定要接觸到每個(gè)器件的每個(gè)腳。另外，在線測(cè)試儀必需能隔離周?chē)骷?duì)被測(cè)器件的影響，因?yàn)槠骷推骷g存在線路連接，需專(zhuān)門(mén)的隔離技術(shù)使被測(cè)器件不受其他器件影響，要觸及PCB上的每個(gè)測(cè)試點(diǎn)，需要一個(gè)特殊的測(cè)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(cè)試點(diǎn)了，利用這些小探針也隔離了周?chē)骷?duì)被測(cè)器件的影響，每個(gè)PCB都需要一個(gè)和它相符的測(cè)試針床，針床的作用是連接在在線測(cè)試儀內(nèi)部測(cè)量?jī)x器模塊和被測(cè)試節(jié)點(diǎn)。因測(cè)試可以是模擬、數(shù)字和混合，每個(gè)測(cè)試針都能在測(cè)試程序控制下與模擬或數(shù)字測(cè)量?jī)x表模塊相連。每個(gè)測(cè)試儀內(nèi)部有2組繼電器，一組為SCANNER，連接任一測(cè)試點(diǎn)和測(cè)量?jī)x表總線;另一組繼電器稱(chēng)MULTIPLEXER或MUX，連接測(cè)量?jī)x表總線和測(cè)量?jī)x表模塊，見(jiàn)圖2。

2.2 模擬器件的測(cè)試

以測(cè)量電阻為例，如圖3所示，在在線情況下的測(cè)量與一個(gè)獨(dú)立電阻的測(cè)量必然存在很大差別，流經(jīng)Rx得電流經(jīng)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(jì)算的Rx阻值誤差可能很大。

利用隔離技術(shù)阻斷分流是模擬在線測(cè)量的關(guān)鍵，圖4左邊R1，R2，R3和R4處分別加入隔離點(diǎn)后，通過(guò)簡(jiǎn)化可得到右邊的等效電路圖，再在電流表線路中使用運(yùn)算放大器，取代安培表，利用運(yùn)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(shù)字器件的測(cè)量

首先，我們要回顧一下數(shù)字器件的特點(diǎn)，數(shù)字器件只有2種電平：高電平和低電平，所以測(cè)試程序要能定義邏輯電位，數(shù)字器件比模擬器件多很多管腳，因而測(cè)試儀不可能在管腳間不停地切換模擬源和測(cè)量?jī)x表。因此，測(cè)試儀要有一套能驅(qū)動(dòng)數(shù)字芯片輸入端到理想電位的數(shù)字驅(qū)動(dòng)器，也要有一組能檢測(cè)其輸出邏輯電位的數(shù)字感應(yīng)器。

驅(qū)動(dòng)器和感應(yīng)器(Driver/Sensor)是成對(duì)存在的，驅(qū)動(dòng)器的輸出端總是與感應(yīng)器的輸入端相連，在程序控制下，同個(gè)測(cè)量節(jié)點(diǎn)在某個(gè)時(shí)候可能被驅(qū)動(dòng)到某個(gè)電位，而另個(gè)時(shí)候，又有可能被感應(yīng)器測(cè)量它的輸出。

(1)驅(qū)動(dòng)器/感應(yīng)器的編程

為了說(shuō)明程序是怎樣控制驅(qū)動(dòng)器/感應(yīng)器，讓我們看一個(gè)簡(jiǎn)單的二輸入與非門(mén)例子，如圖7。

只有與非門(mén)輸入端全為高電平時(shí)，輸出端才為低電平，而其他狀態(tài)的組合，輸出端都為高，要對(duì)這個(gè)二輸入與非門(mén)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試程序應(yīng)按以下工作：

1)給被測(cè)板上電、接地

2)定義高、低電平

3)指定測(cè)試針

4)定義驅(qū)動(dòng)和感應(yīng)測(cè)量時(shí)序

對(duì)上述單個(gè)與非門(mén)，測(cè)試程序?qū)?huì)檢查所有4種輸入的工作情況。

每一行程序語(yǔ)句代表一個(gè)測(cè)試矢量。IC、IH和IL連接驅(qū)動(dòng)器到指定的輸入端A和B，并給予賦制值;OS、OH和OL連感應(yīng)測(cè)量端到輸出端C，并告之期望值。所有驅(qū)動(dòng)器和感應(yīng)端值在程序命令改變之前保持不變。