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PCB趋向高精化,在线自动测试全面升级


2015-11-06

PCB集成度上升,功能更丰富

 

在线自动测试系统按照测试内容或者应用方向的不同,可分为在线测试(ICT)和功能测试(FCT)两大类。ICT在线测试主要是针对PCBA上单个零件的好坏、线路上的开短路等问题,它相当于一台自动化程度非常高的万用表,查找PCBA上的零件问题、开短路问题,而不涉及PCBA的整体功能;而FCT测试则恰恰相反,它主要针对的是整个PCBA或半成品/成品的整体功能,即测试出待测物是否能满足当初设计所想要达到的功能。但总之,无论是ICT还是FCT,这些在线自动测试系统都是由“信号采集-信号调理-数据处理-人机接口-报表输出”这几大部分所组成。

谈到目前市场的变化,专注于自动化测试系统、自动化生产设备研发的全天自动化能源科技(东莞)有限公司工程师杨坤介绍道,随着制造工艺的进步,现在PCB电路板的集成度越来越高,这种发展趋势极大地满足了人们对于电子产品精美小巧、高性能、结实耐用等需求,同时也对产品在出厂前的检验测试提出了诸多挑战,尤其是对于工厂在线自动测试这一领域。

 

尽管ICT作为一项较为成熟的应用技术,经过了几十年的发展,但目前无论是压床式还是飞针式,均无法摆脱需要探针接触的方式,即探针通过与PCBA上测试点或者零件脚的接触,从而施加和采集信号,进而实现测量。而随着电路板元件密度的不断提高,电路板设计的紧凑性也不断提升,这也必然导致在PCBA上能下针的地方越来越少,且下针越来越难,这就从源头上降低了ICT测试的覆盖率,进而影响到真个系统的可测率。针对这一挑战,虽然近年来ICT系统增加了新的先进测量技术,如TestJet与边界扫描技术,但由于技术专利等原因,均为ICT的附加选件并且价格不菲。

 

另一方面,FCT作为在线自动测试系统的另一个分支,同样也面临着全面升级的需求。“由于FCT侧重于整体功能的测试,所以元件的密度增加对于系统的数据采集前端即UUT接触界面没有太大的影响。但是在电路板密度不断增加,集成度逐步提升的同时,它的功能也更加丰富与多样化,这就对现代自动化测试系统提出了更加全面、高效的要求,推动FCT功能测试必须朝着全自动化的方向发展。”杨坤说。

非标准化满足不同测试要求

 

想让产品测试又快又准,是每一个厂商的不懈追求,但实际上,在线自动测试系统的可测率与测试速度本身就是一对矛盾体,要协调解决好这一难题,需要从多方面着手。对此,杨坤谈到,首先要从工厂流水线的生产流程上开始抓起,按照产品工艺流程,合理安排测试站别是第一步,也是关键的一步,应将产品的所有测试项目科学、合理地分布于产线的不同阶段,例如ICT必须放置于FCT前面,而AOI与ICT是否需要同时设置?谁放置于前面?等等都必须依据实际情况来做出安排。

 

其次,应尽可能地实现无人值守的全自动测试模式。这样就可以让整个测试环节与其它组装、涂覆等工序一样实现无人化生产,以大幅提高产品的日产量,并且还能杜绝人为因素所造成的干扰与误判等问题。此外,还可以尝试进行测试设备的多样化设置,例如ICT与AOI测试都是检测PCBA元件好坏、开短路等项目,但它们的测试原理或测试方向完全不同,一种是从电学角度测试,另一种是从光学角度测试,如果把两者结合起来,令产品的测试可以从多个角度来进行,就能更有利于提升系统的测试效率。

 

总体而言,在线自动测试是一门实践性非常强的技术,包括硬件、软件的设计,以及系统集成等等,随着人们对于测试系统或测控技术的要求更加多样化,正驱动着现代测控技术朝微型化、集成化、远程化、网络化、虚拟化等方向迈进,为提高生产效率、改进制造水平做出更大的贡献。

 

就现阶段在线自动测试系统的两大主要开发方向——标准测试系统与非标测试系统,杨坤表示,标准测试指的是ICT测试、电源功能测试系统等;而非标测试系统则是下一个极具潜力的应用开发领域。这主要是因为当前不同产品的差异性非常大,而且即使是同一类产品,由于工艺流程不同,测试的侧重点也会不一样,为了实现最佳的测试性价比,现在越来越多的工厂往往会选择这类非标测试系统的产品,其优势在于可以完全按照客户的应用需求来选择所测试的内容,从而剔除了冗长的、客户不必要的测试项目。据了解,目前针对不同的行业应用,全天自动化已开发出包括音响功放、电磁炉整机、LED驱动电源、点钞机主控板、电子相册主控板等在内的一系列在线自动测试系统。

 

对于在线自动测试系统的选型,其中的重要性能指标有:精度、分辨率和测量速度,这些也是工程师在决定如何收集和测量数据时所必须要考虑的。另外,在许多应用中,环境因素对于系统结构可能起到决定性作用,例如应用场所的电噪声大小、传感器的位置距离等等。