飞针测试原理(1)

飞针测试原理
飞针测试的开路测试原理和针床的测试原理是相同的，通过两根探针同时接触网络的端点进行通电，所获得的电阻与设定的开路电阻比较，从而判断开路与否。

但短路测试原理与针床的测试原理是不同的。

由于测试探针有限（通常为4∽32根探针），同时接触板面的点数非常小（相应4∽32点），若采用电阻测量法，测量所有网络间的电阻值，那么对具有N个网络的PCB而言，就要进行N²/2次测试，加上探针移动速度有限，一般为10点/秒到50点/秒，不同的测试方法有：充/放电时间（Charge/discharge rise time）法、电感测量(Field measurement)法、电容测量(Capacitance measurement)法、相位差(Phase difference)和相邻网(Adjacency)法、自适应测试(Adaptive measuring)法等等。

1.1充/放电时间法
每个网络的充/放电时间（也称网络值，net value）是一定的。

如果有网络值相等，它们之间有可能短路，仅需在网络值相等的网络测量短路即可。

它的测试步骤是，首件板：全开路测试→全短路测试→网络值学习；第二块以后板：全开路测试→网络值测试，在怀疑有短路的地方再用电阻法测试。

这种测试方法的优点是测试结果准确，可靠性高；缺点是首件板测试时间长，返测次数多，测试效率不高。

最有代表性的是MANIA公司的SPEEDY机。

1.2电感测量法
电感测量法的原理是以一个或几个大的网络（一般为地网）作为天线，在其上施加信号，其他的网络会感应到一定的电感。

测试机对每个网络进行电感测量，比较各网络电感值，若网络电感值相同，有可能短路，再进行短路测试。

这种测试方法只适用于有地电层的板的测试，若对双面板（无地网）测试可靠性不高；在有多个大规模网络时，由于有一个以上的探针用于施加信号，而提供测试的探针减少，测试效率底，优点是测试可靠性较高，返测次数低。

最有代表性的是ATG公司的A2、A3型机，为弥补探针数量，该机配有8针和16针，提高测试效率。

1.3电容测量法
这种方法类似于充/放电时间法。

根据导电图形与电容的定律关系，若设置一参考平面，导电图形到它的距离为L，导电图形面积为A，则C=εA/L。

如果出现开路，导电图形面积减少，相应的电容减少，则说明有开路；如果有两部分导电图形连在一起，电容响应增加，说明有短路。

在开路测试中，同一网络的各端点电容值应当相等，如不相等则有开路存在，并记录下每个网络的电容值，作为短路测试的比较。

这种方法的优点是测试效率高，不足之处是完全依赖电容，而电容受影响因数较多，测试可靠性低于电阻法，特别是关联的电容和二级电容造成的测量误差，端点较少的网络（如单点网络）的测试可靠性较低。

目前采用这种测试方法的有HIOKI和NIDEC READ公司的飞针测试机。

1.4相位差方法
此方法是将一个弦波的信号加入地层或电层，由线路层来取得相位落后的角度，从而取得电容值或电感值。

测试步骤是首件板先测开路，然后测其他网络的相位差值，最后测
短路；第二块以上板先测开路，再测网络相位差值，对有可能的短路再用电阻法测试验证。

这种方法的优点是测试效率较高，可靠性高；不足之处是只适合测4层以上的板，如测双面板只能用电阻法。

目前采用这种测试方法的公司有MicroCraft。

1.5自适应测试法
自适应测试法是每个测试应用过程都是一次测试完成后，根据扳子具体情况和测试规范，设备自己选择适当的测试过程，如一个网络的网络值（充电时间或电容等）小于设备测试误差，设备会自动采用电阻测试和电场测试。

这种测试方法速度最快，测试效果最好。

不过，到目前还没有接触过采用此种测试方法的测试机。

飞针测试的特点
飞针测试和针床测试相比，除了测试原理不同，最主要区别是不用测试夹具，测试针可以移动，但测试效率不高，主要体现为：
1成本低
除了一次性投资购买飞针机，基本不需要其他成本。

2易于管理
由于不需要制作夹具，也就省去存放夹具的空间和管理，只需管理测试数据。

3测试密度高
对于0.25mm中心距密度以上的PCB，针床测试根本无法测试；而目前精度较高的飞针机，可测最小焊盘达0.03mm，最小中心距可达0.06mm。

4可靠性高
直接采用CAD数据生成测试数据。

5直接排故
对有开短路地方可直接在测试机标识出来，排故准确、速度快。

6周转快
换板的时候不需要装卸夹具和对夹具的调试时间。

7机型齐全
司有测试面积从300X300mm到800X1200mm的机型，以满足各种PCB的测试需要。

8测试速度慢
由于采用串行的测试方法，所以测试速度慢。

故测试效率低是飞针测试的最大缺点，只适用于中小批量板的测试。

9机械划伤板面
由于探针是移动的，且接触板面需要一定的压力，所以机械划伤板面很难避免。

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