飞针式在线测试仪在应用中的若干问题
飞针式在线测试仪在应用中的若干问题
北京世迈腾科技有限公司——解锋
在线测试，是由In-CircuitTest(缩写ICT)翻译过来的，严格的说，翻译成“在线测试”并不十分的准确，而且还容易与另一个“在线”、英文是In-Line的混淆了。而我们在这里说的在线测试，应当理解为对回路中的元器件进行测试。所以我们大家对“在线测试”的字面意识要有一个清晰的认知。
常规的在线测试设备分为两类：针床式和飞针式。每类设备均有两种机型：PCB（光板或裸板）和PCBA（载板）
所谓的PCBA测试设备，就是我们所说的在线测试设备。今天，和大家分享的事在线测试设备中飞针式在线测试仪的心得和经验。
简短的回顾一下飞针式在线测试仪的发展过程。
我们这个行业的同仁都清楚，先有针床，后有飞针，也就是说，飞针的出现，弥补了针床的不足，补上了针床的短板。针床式在线测试设备，最大的特点就是一板一治具，有多少被测板就要有多少套治具。由此带来的问题是治具的制造成本、制作周期、保管空间和条件，以及日常的维护。而飞针式在线测试仪应运而生。
问题一：卧式和立式的区别是什么？
答：卧式飞针式在线测试仪与传统的针床式在线设备的装板方式一致，特别是按照SMEMA协议涉及、具有传送带输送功能的设备，可以非常方便的与上、下游的装卸板机或其它设备进行连线，也就是我们开始讲的In-Line这个词的意思。通常卧式设备为单面四针设计，但也有例外。如果卧式设备采用双面测试，维修开放率偏低，给日后的维护和维修带来诸多的不便。再有，就是测试过程中，被测板的震颤有所不同。
立式设备广泛应用于光板测试，主要因为在测试过程中，震颤明显。与卧式设备相比具有的优点是：
在相等的测试条件下，在测试过程中，被测板因受测针接触而产生的震颤大幅减小（后续会降到）。这个问题比较复杂，在这里将就不详细解释了。所谓的同等条件，是指测针落版后的接触力（Z方向）及测试头的运动速度（X/Y方向）；
便于观察落针点（正反两面）；
占地面积小
立式设备虽然有联线机型，但接驳比卧式设备要复杂一些。
问题二：测针数对测试有何影响？
我们可以先看看针床式在线测试设备，所用的治具在每个节点（或者说网络）上，至少要植上一个测针，这样在测试时，所消耗的时间仅为电测量时间和接口板上继电器的切换时间。而飞针运行时出了这两个时间外，还有一个时间用于测针的移动，占飞针在线测试的所耗总时间的大部分。由此可以看出，测试针数越多，测试时间将会越短。这也就是目前飞针式在线测试仪无法完全取代针床在线测试仪的原因之一。
问题三：为什么要进行双面测试？
早期的飞针式在线测试仪，是以单面及双面覆铜板制作的电路板以及通孔元器件为主的时期，可以将这类电路板分为泾渭分明的两面，即元器件装配面和焊接面，仅需要将焊接面作为测试面，其落针覆盖率即可以达到100% 。随着表面贴装元器件的出现，已经不能再把电路板简单的分为测试面和焊接面了，单面落针的方式已经无法实现在一次测试中，落针覆盖率达到100% 。当然，这对单面四针的飞针式在线测试仪而言，也并非世界末日。它的应对措施就是对一块电路板的顶层和底层各生成一个测试程序，当一面测试完毕，翻转电路板，调用另一个程序进行测试。但是这样做有若干短板：1.如果没有进行细心的排出，有些元器件会被重复测试；2.极少数元器件的接入点分别处于两面，因此测试时，会造成漏测；3.需要进行两次装卸板的操作，还有第一项的因素，测试时间因此而加长。而双面同时测试，及每面有四个测针，完全避免了上述问题。另外，双面测试的设备还有一个独到的优点：并行测试！
问题四：在线测试设备的用途是什么？
很多人会随口说，测电路板的好坏。这种说法个人认为比较笼统。我们首先来看看在线测试设备的测试内容，归纳为四种：
开路及短路测试；
量值测量，例如电阻、电容、电感、电压值包括二极管、发光二极管、稳压管、三端稳压器、变压器输出等以及频率值如石英晶体。当然，对于PN结类的元件，还可以检测极性的是否正确；
一致性测试，或者说是比对测试，通过对金板上某些测量点对参考点之间的参数进行学习，以这些所得的参数为测量标准，测量其它未知的电路板；
初级功能测试，如光电耦合器、继电器、晶闸管等。
我们不难看出，这些测量和测试，都是尽可能的将测量对象最小化，从而对被测板上的故障做出最精准的定位。因此，经过在线测试设备的测量和测试，我们可以对被测板的装配质量做出评估。
在线测试设备用于检测电路板的装配质量。
问题五：为什么要使用隔离？
我们非常的清楚，一个没有焊接在电路板上的元器件，是最能准确测量到其真实的量值。当我们怀疑电路板上摸一个元器件坏了，通常就要将其至少一端解焊，从而可以准确判断其好坏。在国外的某一专著上，对在线测试有这样一点话进行了描述：在线测试的核心，就是尽可能的将被测元器件进行剥离，使其在最大程度上类似于独立的元器件。
如何进行剥离？剥离的手段就是隔离！什么是隔离？
问题六：如何解读测试覆盖率？
我个人是这样理解的：
落针覆盖率：可能会有个别网络，因为各种原因没有落针点（查找不到唯一的落针点）；
测试覆盖率：由于各种原因，无法检测个别元器件（例如：数据缺失、没有落针点（落针覆盖率）等）；
单次运行的测试覆盖率
随着表面贴装技术的日趋普及，双面均有元器件的电路板也比比皆是了。而对于单面四针的飞针式在线测试仪而言就略显尴尬了。要想让单次运行的测试覆盖率达到70%以上几乎是不可能的事情，而想提高此项测试覆盖率的也是很困难。
问题七：怎样理解飞针在线测试仪的定位/重复定位精度？
当我们翻开各个厂家关于设备的宣传资料、产品说明、均有各项的技术指标，其中就有关于X/Y/Z的精度指标。我们可以看到，这些精度指标都很高，但在实际使用时并非如此，为什么？有以下几个原因：
1.厂家所元的定位（重复定位）精度是机械结构上的精度，而非针尖的位置精度！
2.测针针尖位置的不确定性：
所有的厂家均沿用针床式在线测试设备的弹簧针，结构上就有一定的间隙；
由于国内的电路板普遍缺失可测试设计，落针点为焊盘，造成测针弯曲；
由于测针不具备防转功能，放大了弯曲后的落针误差；
3.运动机构的控制系统的设计原因，定位是动态的，因此也会有偏差；
与运动的速度有关，速度越快，定位精度越不好；降低速度，则可以改善定位精度；
对位误差，无论是自动还是手动；
电路板的制造误差（如QFP等细脚间距器件的位置偏差）
问题八：震颤对测试有影响吗？
当测针接触被测板后，事实上会给被测板施加一个力，尽管有时这个力很小，而对于厚板较薄、装夹宽度较大的被测板而言，这个力会被放大从而引起震颤，且振幅较大，对卧式设备，重力也会加剧震颤。
震颤对测试有影响吗、。结论是：有！
影响体现在两个方面：接触过度和接触不良。
问题九：飞针式在线测试仪的前景和发展趋势如何？
对于飞针式在线测试仪的前景，我个人持乐观态度：
双面测试
双面测试的市场需求及各种优势。
追求更高的落针精度
随着元器件的超小型化和高密度的电路板的广泛应用，对飞针的落针精度会有更苛刻的要求，飞针能做到的细小间距，针床反而做不到。
向功能测试方面延展
例如，加电测试，利用双面测试设备的具有更多测针的这一优势，是移动加电成为可能，一旦给被测板加电，可以衍生出更多的功能化测试。
多元化应用
飞针光板测试仪最初是用于测试PCB板的，但在若干年之前就已介入陶瓷板、陶瓷管壳以及半导体硅片等非PCB行业的测试了。而飞针式在线测试仪已有个案，其应用走出了PCBA的领域。比如：飞针式在线测试仪应用于电池领域中的某些检测等。