基于飛針測試儀的電子模塊的測試與實現

　　摘要：重點討論了飛針在線測試技術在電子模塊測試中的測試與實現。介紹了飛針測試原理，闡述了電子模塊飛針測試的流程以及測試中電子模塊，提出了短路測試中出現的問題的解決辦法，以及NOD文件的快速修改技巧，并且詳細說明了飛針和針床的互補關系。飛針測試技術的使用能準確定位故障點，縮短調試周期，對批量生產的電子模塊調試有重要作用。
　　
　　關鍵詞：飛針測試儀；短路測試；電子模塊；NOD文件
　　
　　隨著電子模塊功能的不斷增強，集成度越來越高，器件體積小，密度高，增加了人工檢驗的難度以及調試的難度，特別是對于多品種，變批量生產，由于沒有面向高集成電子模塊的測試技術，人工手動的檢測方式已嚴重制約了電子模塊的快速研發和生產，因此電子模塊裝
　　
　　焊后檢測的自動化、機械化代替人工檢測顯得非常迫切。飛針檢測是飛針檢測系統利用步進電機對飛針進行控制，實現飛針運動測板，是目前電子模塊一些主要問題的解決辦法。本文將介紹飛針測試的檢測原理以及如何利用飛針測試儀實現對電子模塊的測試。
　　
　　1、飛針測試系統的結構和原理
　　
　　飛針測試是一個在線檢查電子模塊裝焊質量的方法之一，是一個在制造環境測試電子模塊焊點的系統，它用探針代替傳統的針床，在X-Y機構上裝有可分別高速移動的4根探針，工作時通過人工把在測單元放到測試機內，通過飛針測試儀的探針接觸測試焊盤和通路孔，測試在測單元的元器件的焊接效果。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）來測試在測單元上的元件，當某個元件正在測試的時候，在測單元上的其他元件通過探針器在電氣上屏蔽以防止讀數干擾，飛針結構組成見圖1。　　
　　飛針測試儀可以測試電子模塊的電阻、電容值、電感值，二極管、三極管、三端穩壓器等常用器件，還可以測試集成電路，短路及開路測試。
　　
　　2、飛針測試儀的實現
　　
　　為實現對裝焊后電子模塊焊接質量的實時監控，掌握每塊電子模塊的焊接質量，需要飛針測試儀對電子模塊進行測試，通過飛針測試把被測試件存在的短路、開路現象以及損壞的器件剔除出來，測試調試流程通常如圖2所示。　　
　　飛針測試在實現目標的過程中，EDA設計的過程文件會產生一份ASCII碼格式的網表文件，轉換成為被測電子模塊的NOD文件，將NOD文件進行整理并修改后產生源文件。根據電子模塊的參數要求對源文件進行修改，之后對期望編譯的軟件進行處理。利用攝像制定坐標轉換點，生成MRK和MZF文件，坐標轉換點設置好后，檢查測試點的設置是否合適。測試點的選擇是結合更改NOD文件，對測試點進行檢查的過程也是對被測試點進行修改和修正的過程。zui后選擇需要調試的語句，每類元器件對應各自的調試語句，修改被調試語句，即設置被測器件隔離點，電壓等參數，修改后運行直至滿足測試要求。其中NOD文件的處理zui為繁瑣，下面介紹如何快速修改NOD文件的方法，文件格式如下：　　
　　其中，zui后一列為被測試件焊點的通道號，需要人為進行修改，修改方法為：
　　
　?。?）修改CHANNEL，從上向下，依據SIGNAL的名稱，名字一樣則把CHANNEL改為自然數1，遇到SIGNAL的名稱改變了，則把CHANNEL改為自然數2，再向下尋找，直到再有其他不同，繼續累加。
　　
　　（2）針對測試不到或影響探針運行的部位，應該在*．NOD文件中將“TEST”屬性由“F”改為“N”（不測試）。如電裝后沒有填錫的過孔、編程插針周圍、較高元器件周圍、帶插座轉換焊接的芯片等。
　　
　　常用的處理方式是手動逐個修改，修改完成后逐個校對，缺點是效率低且易出錯，為改變這種局面，必須找提率的辦法。對修改方法進行調整：
　　
　　（1）用記事本打開*．NOD文件，把全部內容復制到WORD文檔中；
　　
　　（2）刪去*行（“*SIGNALCOMPONENTPINXYSHEETPOSTECNTESTCHANNEL”）；
　　
　?。?）全選（Ctrl+A）數據；
　　
　?。?）點擊表格＼插入表格（把數據置于表格中）；
　　
　　（5）表格全部選中，復制到Excel表格中；
　　
　?。?）利用Excel表格的便捷操作對第十列編號，方法是：從1開始，不同信號名（參照*列）依次遞增1，完成后保存；
　　
　?。?）然后修改倒數第二列，方法是：全部先填充為“Y”，根據選點規則和報錯情況，改為“F”（強制）或“N”（不測試），完成后保存；
　　
　　（8）全選（Ctrl+A），復制（Ctrl+C）；
　　
　　（9）用記事本打開*．NOD文件，只保留*行其余刪掉，從第二行開始粘貼（Ctrl+V）剪貼板中內容，保存，更改完成。
　　
　　修改后的處理方式利用Office軟件的處理的便利性，有效提高了NOD文件處理效率。
　　
　　3、測試中電子模塊出現的問題及解決辦法
　　
　　飛針程序調試完成并凍結后，接下來需要對電子模塊進行測試，飛針測試流程如圖3所示。在測試過程中會遇到一些報錯現象，比如短路測試不通過，器件測試參數超差等問題，其中短路報錯的處理較為復雜，需要從短路語句生成原理解決被測試模塊的故障定位問題。
　　　　飛針測試的短路測試生成過程需要輸入一個值作為邊際測試參考。這個值表明在某個區域內所有不相同信號的焊點之間必然生成短路測試。例如：被測板上大部分焊點的間距為50mm，建議邊際參數值設置為51mm，保證相鄰管腿都可進行短路測試。依據此原理，當測試過程中，飛針測試儀報出了短路測試錯誤時，首先，根據測試界面顯示的測試語句，確認是哪兩個信號之間出現短路；其次，外觀排查：打開NOD文件，找出兩個報錯信號之間的共性，即兩個信號是否在同一個元器件上，是否為同一元器件相鄰的管腳，找到此種疑點器件后選擇FLYINGPROBES＼Autoleam，輸入此元器件出錯的管腳的通道號，點擊GO攝像頭運行到位置，用屏幕觀察十字星標中心對應的焊點和相鄰管腳相是否有焊錫造成橋連或相鄰管腿碰觸。若無橋連則選擇另外一個滿足此條件的元器件進行前面的操作直到外觀檢查結束；若有橋連則用標簽紙作標記進行維修。zui后，加電排查：外觀檢查無法發現短路原因，可確認元器件本身原因造成短路。
　　
　　將模塊取出，把外觀檢查的疑點元器件對應報錯管腳翹起或吸空使其與印制板焊盤暫時脫開，用萬用表測量模塊上出現短路的兩個信號若無短路，定位故障元器件，若有短路，更換另外疑點元器件重復此步驟操作，直到定位短路元器件。經過上述處理，基本可以解決所有短路問題。
　　
　　4、飛針和針床的互補
　　
　　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，越來越多的電子模塊將增加無線接入能力，目前的針床測試儀只適用于低頻頻段，在射頻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。射頻電路的測試由后續的功能測試去執行，這樣必然降低電子模塊的缺陷覆蓋率。飛針測試儀的探針數很少，較容易采取減少射頻干擾的措施，實現電子模塊的低頻和射頻的測試，提高覆蓋率。
　　
　　5、結語
　　
　　飛針是一種技術革新，還在不斷發展中。飛針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，但它在某些方面，如飛針測試的靈活、可做電氣性能測試等發面，仍然具有其他技術不可比擬的優點，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。