PCB板级功能测试夹具制作指导月日

PCB板级功能测试夹具制作指导-月日————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：PCB板级功能测试夹具制作指导变更纪录表：变更人日期变更情况版本6/29/11 初始发布文件。

1.0张文双8/28/2011 修正夹具原理描述，规定PCB夹紧结构的精确尺寸，增加内容和说明图片1.1前言：测试夹具是测试系统中重要的一环，是典型非标设备。

目前测试夹具的制备是由测试工程师提出基本要求，主要是被测产品电性能要求，将该要求提供给夹具供应商，后期夹具的结构方案，材料，加工等方面都是由供应商确定，因此供应商出于自身的技术水平或成本考虑，制作的夹具又出现许多质量与可靠性问题。

要使我们的测试夹具有优秀的质量和高可靠性，就需要制定一个框架，一个规范来约束夹具制作的各个部分，这就是夹具制作的标准。

在本文中，利用已知PCB夹具中成熟可靠的方案作基础，把我们测试设备特点结合进去，成为覆盖绝大部分PCB板级功能测试夹具的标准。

使PCB功能测试夹具成为标准化设备。

其它带外壳产品等需要另外制定标准，在此不做规定。

一：准备材料：1：在准备做夹具之前，测试工程师应根据被测产品的电路原理图和Spec等文件确定哪些测试点是做这台夹具所必须的，并使用OrCAD软件绘制出夹具的接线图。

所需文件：产品的Schematic，Layout，Test Spec。

2：在确定制作夹具之前，测试工程师应在PCB Gerber File上确定测试点的位置，并将这些测试点位置和电路板样品提供给夹具加工供应商。

所需文件：PCB Gerber files和电路板样品。

二：基本结构：测试夹具核心部分主要由针板，载板，压板组成的三明治结构，载板上放置待测试PCB。

三块板通过精确可靠定位系统串接在一起，其它部件全部围绕这三块板提供结构支撑，定位，驱动力等作用。

1，夹具的驱动力类型：分为手动夹具与自动夹具手动测试夹具：测试针数量小于20个，测试针板行程小于60mm，PCB面积小于200mmX120mm，选用手动测试夹具,大部分编程夹具可选用手动测试夹具。

自动测试夹具：主要是气动夹具1），Zero flex → 适用单面较平坦的PCB;2），Non Zero flex →适用双面元件较多的PCB;Figure 2.1 手动测试夹具 Figure 2.2 自动测试夹具2，PCB 的摆放方式：待测PCB 超过60mm 宽，必须水平放置方式。

夹具要指明PCB 放置方向，需要符合人机工程学, 有利于操作工扫描标签，产品容易放进夹具， 产品应放在夹具中心。

Figure 2.3 垂直放置PCB Figure 2.4 水平放置PCB3，夹具内的标准部件：1） 夹具ID ，可以采用电阻或8位拨码开关来识别不同的夹具。

在测试机柜上相应安装DMM 或DI/O Card 作为读取装置。

2） Board In Sensor ，型号：OMRON E3T-FD13Board In sensor 用于检测PCB 是否放置于夹具载板上。

采用可见光传感器，实现无机械接触检测。

此传感器布置在PCB 覆盖的范围内的夹具主体上，靠近PCB 中部，且没有测试点的适当位置。

Board In sensor 产生信号用于测试开始的使能条件。

Figure 2.5 Board In Sensor3） Fixture Closed Sensor ，型号：HAMLIN 59105Fixture Closed Sensor 用于检测测试夹具上盖是否关闭到位，采用磁性开关，实现无机械接触检测。

夹具上盖安装磁性元件，夹具主体安装磁敏开关。

Fixture Closed Sensor 产生信号用于下压气缸的使能条件。

新制夹具不允许使用测试站的键盘和鼠标作为夹具开始测试信号。

Figure 2.6 HAMLIN 磁性接近传感器4） Fixture Load Sensor ，型号：OMRON E2E-X5ME1Fixture Load Sensor 用于检测测试压板下压是否到位，采用金属接近开关，实现无机械接触检测。

接近开关安装在夹具主体上，在压板上对应接近开关位置安装金属片，金属片尽量采用铁磁性材料或铜材，禁用铝材与不锈钢。

Fixture Load Sensor 产生的信号用于给待测试PCB 上电及运行软件的使能条件。

Figure 2.7 OMRON 金属接近开关5） Scanner ，测试夹具上扫描枪应选取固定安装形式，不能选用手持形式。

型号：一维码使用MS3；二维码使用Mini Hawk 。

Scanner 用于读取待测试PCB 上的条形码，要求把扫描枪固定安装在夹具内部，等夹具压板到位再进行扫码。

Panel PCB 测试时，防止扫描PCB 甲而实际测试为PCB 乙，可以安装两个Scanner 。

Scanner 读取值作为软件开始运行的使能条件及物料跟踪的依据。

Figure 2.8 Panel PCB 测试夹具为每个PCB 安装了Scanner6） 计数器，记录针板工作次数，为PM 工作提供依据。

计数器自带电池，只需由夹具提供一个短接点信号，压板每动作一次，记录一个数。

每累计到一定数值，需按规定做PM 。

Figure 2.9 OMRON H7EC 型计数7） 温度传感器，若夹具需要温度传感器时，选Raytek MID-10LT 温度传感器，若夹具暂时不需要温度传感器时，酌情考虑在浮板上预留安装温度传感器的位置，准备用于生产线测试工艺升级。

Figure 2.10 Raytek 红外温度传感器8） 夹具需安装把手，底脚。

较宽的夹具安装折叠把手或内凹把手。

9） 标签，贴在前面板的标签应标明夹具的全部重量，并明确产品的名称和型号。

要求由夹具供应商提供。

Figure 3.11 夹具上贴有重量警示标签4，夹具的工作顺序：打开夹具 → 放入PCB → Board In 传感器检测到放入了PCB → 关闭夹具 → Fixture Closed Sensor 检测到夹具关闭 → 手动或自动下压压板 → Fixture Load Sensor 检测到PCB 压到测试针→扫描枪扫描PCB 的条码 → 给产品供电 → 开始测试 → 测试完成或测试失败后 → 给产品断电 → 手动或自动打开压板 → 打开夹具，取出PCB5，建议的夹具整体尺寸与重量：手动测试夹具外部尺寸小于：宽400mm ，深300mm ，高400mm 。

自动测试夹具外部尺寸小于：宽650mm ，深400mm ，高300mm 。

手动测试夹具小于15Kg ，自动测试夹具小于25Kg 。

三：PCB 夹紧系统：1，针板制作：针板用于安装测试探针，是测试夹具的核心部件，通常情况下兼作夹具箱体的上面板，在三明治结构中放置在最下面。

针板的厚度为10~15mm ，建议使用75mil 及以下测试针选择10mm 厚针板，100mil 及以上测试针选择10~15mm 厚针板。

镶针的孔径，孔深及孔间距必须与针套的尺寸规格一致，具体参数见所选针套的资料。

做夹具前可与 Test Development Lab 确认。

Figure 3.1 环氧树脂玻璃纤维板作为主测试针板材料：手动常温测试夹具的针板可使用POM 板及透明亚克力板，气动夹具及手动三温测试夹具的针板应使用环氧树脂玻纤板(例G10/FR4等)。

2，载板制作：载板又称浮板，是放置PCB 的地方。

在三明治结构中位于中间。

如PCB 是单面有元件，则无元件面向下，放在载板上。

PCB 如是双面有元件，若产品和浮板接触的面形状不复杂，尽量在载板上铣出容纳突起元件的深槽，这样能使PCB 所有的支撑面在同一水平高度；若产品与载板接触的面形状太过复杂或狭小，则在载板上镶嵌支撑柱，支撑柱直径不小于3mm ，支撑柱之间高度差小于0.1mm。

载板上向下的支撑面和向上的支撑柱的高度需高于元件的高度大于2mm，与PCB上面的元器件水平的距离大于2mm，支撑柱与压板上压棒轴相对应。

Figure 3.2 完整的PCB载板Figure 3.2 在载板上铣出容纳元件的深槽Figure 3.4 在载板上镶嵌小支撑柱载板上开过针孔和PCB的定位柱孔，须略大于针尖外径和定位柱的外径，载板在运动中不得与测试针和定位柱有干涉，在中部留有Board in 和温度传感器的开孔位置。

在载板的两边应为操作工安放PCB留有手位。

载板材料原则推荐使用表面有防静电涂层的环氧树脂玻璃纤维板，厚度5mm，材料表面电阻率10^6欧姆-10^9欧姆，PCB表面有焊锡的点或焊盘所对应的载板同样需要去除静电涂层。

载板应预紧安装于针板上。

载板过针孔应刚好遮蔽放松状态的测试针尖，载板下支撑弹簧不少于4个，布置在载板4角，再增加的弹簧布置在左右两侧，弹簧应布置在PCB覆盖范围外面。

针板上为弹簧开有专用的安装槽，弹簧可粘接在槽里。

要求使用相同规格的成品弹簧，且弹簧直径≥弹簧长度，不得使用自行裁剪的长弹簧中间段。

载板预紧安装的等高螺丝应穿过载板和弹簧固定在针板上。

载板与针板的定位，在针板四角，与弹簧均匀分布4只小型导向柱，导向柱穿过嵌在针板上的直线轴承，或用导向滑柱连接载板与针板，以此限定载板运动方向与范围，导向柱或导向滑柱行程应大于测试针行程2倍。

Figure 3.5 载板下小导向柱Figure 3.6 弹簧与等高螺丝3，压板制作：压板是用于将PCB水平向下推动并压缩测试针的主要部件，位于三明治结构的最上层，通常用透明的材料制作。

当PCB两面都有测试点时，压板兼作上针板。

压板厚15~20mm，也可以由两块板紧密叠放，用适当数量螺丝紧固安装在一起，要求每层板厚度不得少于10mm。

当作针板使用时，镶针套部位的厚度为10~15mm，建议使用75mil及以下测试针选择10mm厚，100mil及以上测试针选择10~15mm厚。

压板上应装有两种压棒，一种是PCB压棒，用于均匀下压PCB到载板上，使压棒压在载板上PCB的无电子元件区域。

为避免PCB压棒下压造成PCB变形，或产生有害应力，压板上面必须合理布置PCB压棒，且尽可能对正载板上支撑面或支撑柱，下压棒不能压在较长悬空的PCB上面，例如PCB 悬空距离大于30mm时不得放置PCB压棒。

PCB压棒采用双圆柱形或圆锥形，底部直径6~8mm，用M3螺丝固定安装于压板上，尖端是平面，直径3mm，各压棒之间高度差小于0.1mm。

压棒任意部位距离PCB上元件大于2mm。

另一种压棒是载板压棒，载板压棒布置在PCB区域外的四角，采用圆柱形，底面直径10mm，用M3螺丝固定安装在压板上，各压棒之间高度差小于0.1mm。

载板压棒长度等于PCB压板长度与PCB厚度之和。