在線測試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展

1 引言

在線測試曾作為組裝后PCB測試的主導(dǎo)技術(shù)而占據(jù)市場絕對(duì)優(yōu)勢，但隨著電子組裝技術(shù)的發(fā)展，PCB的密度越來越高，測試點(diǎn)間距越來越小，測試點(diǎn)數(shù)量越來越多，這一切都給傳統(tǒng)的測試技術(shù)帶來挑戰(zhàn)，加之各種新型測試技術(shù)的不斷出現(xiàn)，在線測試技術(shù)何去何從?我們不妨仔細(xì)了解一下在線測試技術(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(shù)

2.1 針床測試設(shè)備的結(jié)構(gòu)和原理

傳統(tǒng)的針床在線測試儀測量時(shí)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(shù)百毫伏電壓和10mA以內(nèi)電流進(jìn)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(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、線路板開短路等故障，并將故障是哪個(gè)元件或開短路位于哪個(gè)點(diǎn)準(zhǔn)確告訴用戶，針床式在線測試儀優(yōu)點(diǎn)是測試速度快，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)品開發(fā)生產(chǎn)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(jià)格貴;對(duì)于一些高密度SMT線路板由于測試精度問題無法進(jìn)行測試。

在線測試儀所具有的一些特點(diǎn)：

(1)即刻判斷和確定缺陷;

(2)能檢測出絕大多數(shù)生產(chǎn)問題;

(3)包含一個(gè)線路分析模塊，測試生成器和元器件庫;

(4)提供系統(tǒng)軟件，支持寫測試和評(píng)估測試;

(5)對(duì)不同的元器件能進(jìn)行模型測試。

要進(jìn)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(gè)測試，測試儀必定要接觸到每個(gè)器件的每個(gè)腳。另外，在線測試儀必需能隔離周圍器件對(duì)被測器件的影響，因?yàn)槠骷推骷g存在線路連接，需專門的隔離技術(shù)使被測器件不受其他器件影響，要觸及PCB上的每個(gè)測試點(diǎn)，需要一個(gè)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(diǎn)了，利用這些小探針也隔離了周圍器件對(duì)被測器件的影響，每個(gè)PCB都需要一個(gè)和它相符的測試針床，針床的作用是連接在在線測試儀內(nèi)部測量儀器模塊和被測試節(jié)點(diǎn)。因測試可以是模擬、數(shù)字和混合，每個(gè)測試針都能在測試程序控制下與模擬或數(shù)字測量儀表模塊相連。每個(gè)測試儀內(nèi)部有2組繼電器，一組為SCANNER，連接任一測試點(diǎn)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(gè)獨(dú)立電阻的測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，通過簡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(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)器測量它的輸出。

(1)驅(qū)動(dòng)器/感應(yīng)器的編程

為了說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(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)二輸入與非門進(jìn)行測量，測試程序應(yīng)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(qū)動(dòng)和感應(yīng)測量時(shí)序

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

每一行程序語句代表一個(gè)測試矢量。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。