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SMT测试专题-现代PCB测试的策略

放大字体  缩小字体 发布日期:2009-12-08  浏览次数:430
  1. 手工或自动视觉测试,使用视觉与比较来确认PCB上的组件贴装。这个技术有几种实施方法:
    • 手动视觉是最广泛使用的在线测试,但由于制造产量增加和板与组件的缩小,这个方法变得不可行。 它的主要优点是低的预先成本和没有测试夹具,而它的主要缺点是高长期成本、不连续的缺陷发觉、资料收集困难、无电气测试和视觉上的局限。
    • 自动光学检查(AOI, automated optical inspection),通常在回流前后使用,是较新的确认制造缺陷的方法。它是非电气的、无夹具的、在线技术,使用了“学习与比较(learn and compare)”编程来使装料(ramp-up)时间最小。自动视觉对极性、组件存在与不存在的检查较好,只要后面的组件与原来所“学”的组件类似即可。它的主要优点是易于跟随诊断、快速容易程序开发、和无夹具。其主要缺点是对短路识别较差、高失效率和不是电气测试。
    • 自动X光检查(AXI, automated X-ray inspection)是现时测试球栅数组(BGA, ball grid array)焊接质量和被遮挡的锡球的唯一方法。它是早期查找过程缺陷的、非电气、非接触的技术,减少了过程工作(WIP, work-in-process)。这个领域的进步包括通过/失效数据和组件级的诊断。现在有两种主要的AXI方法:两维(2-D),看完整的板,三维(3-D),在不同角度拍摄多个图像。其主要优点是唯一的BGA焊接质量和嵌入式组件检查工具、无夹具成本。其主要缺点是速度慢、高失效率、检测返工焊点困难、高的每块板成本、和长的程序开发时间。
  2. 制造缺陷分析仪(MDA, manufacturing defect analyzer)是一个用于高产量/低混合环境的好工具,这里测试只用于诊断制造缺陷。当没有使用残留降低技术时,测试机之间的可重复性是一个问题。还有,MDA没有数字驱动器,因此不能功能上测试组件或者编程板上的固件(firmware)。测试时间比视觉测试少,因此MDA能够赶上生产线的节拍速度。这个方法使用一个针床,因此可以接着诊断输出。
     其主要优点较低的前期成本、较低WIP、低的编程与程序维护成本、高输出、容易跟随诊断、和快速完全的短路与开路测试。其主要缺点是不能确认材料清单(BOM, bill of material)是否符合在测单元(UUT, unit under test)、没有数字式确认、没有功能测试能力、不能调用固件(firmware)、通常没有测试覆盖指示、板与板线与线之间的可重复性、夹具成本、以及使用问题。
  3. ICT将找出制造缺陷以及测试模拟、数字合混合信号的组件,以保证它们符合规格。许多设备具有编程在板(on-board)内存的能力,包括系列号、通过/失效和系统数据(genealogy data)。有些设备使得程序产生较容易,它是通过把工具嵌入到易于使用的图形用户接口(GUI, graphical user interfaces),和存储代码到一个专门文件来使得可以实现多版本测试和固件(firmware)变换容易的。有些设备具有复杂的仪器装备,它将确认UUT的功能方面,以及与商业可购买的仪器的接口。现在的测试设备具有嵌入的计算机辅助设计(CAD)接口和一个非多元环境来缩短开发时间。最后,有些测试机提供深入的UUT覆盖分析,它祥述正在测试或没有测试的组件。$Page_Split$
     ICT的主要优点是每个板的测试成本低、数字与功能测试能力、高输出、良好的诊断、快速和彻底的短路与开路测试、编程固件、缺陷覆盖报考和易于编程。其主要缺点是,夹具、编程与调试时间、夹具成本、预期开支和使用问题。
  4. 飞针测试机(flying-probe tester)在过去几年已经受到欢迎,由于在机械精度、速度和可靠性方面的进步。另外,现在对于原型(prototype)制造、低产量制造所要求的快速转换、无夹具测试系统的市场要求,已经使得飞针测试成为所希望的测试选择。最好的探针方案提供学习的能力(learn capability)以及BOM测试,它在测试过程中自动增加监测。探针的软件应该提供装载CAD数据的简便方法,因为X-Y和BOM数据在编程时必须用到。因为节点可访问性可能在板的一面不完整,所以测试生成软件应该自动生成不重复的分割程序。
     探针使用无向量(vectorless)技术测试数字、模拟和混合信号组件的连接;这个应该通过使用者可用于UUT两面的电容板(capacitive plate)来完成。
     飞针测试机的主要优点是,它是最快速的到达市场时间(time-to-market)的工具、自动测试生成、无夹具成本、良好的诊断和易于编程。主要缺点是低产量、局限的数字覆盖、固定资产开支和使用问题。
  5. 功能测试(functional test),可以说是最早的自动测试原理,在重要性上已经看到恢复活力。它是特定板或特定单元的,可用各种设备来完成。几个例子:
     最终产品测试(final product test)是最常见的功能测试方法。测试装配后的最后单元是开支不大的,减少操作的错误。可是,诊断是不存在的或者困难,这样增加成本。只测试最终产品,有机会损坏产品,如果没有自动测试所提供的软件或硬件的保护。最终产品的测试也是慢的,通常占用较大的空间。当必须满足标准时通常不使用该方法,因为它通常不支持参数测量。
     最终产品测试的主要优点是最低的初始成本、一次装配、和产品与质量的保证。其主要缺点包括低诊断分辨、缺乏速度、高长期成本、FPY、由于不发觉的短路引起的板或机器的损坏、返修成本高、以及无参数测试能力。
     最新实体模型(hot mock-up)通常放在不同的装配阶段,而不是只在最终测试。在诊断上,它好过最终产品测试,但由于必须建立专门测试单元而成本较高。实体模型可能比最终产品测试更快,如果程序调试只测试一个特定的板。不幸的是,由于缺少保护,如果短路在前面的过程中没有诊断处理则可能损坏测试床。
     其主要优点是低初始成本。主要缺点是空间使用效率低、维护测试设备的成本、由于短路而损坏UUT和无参数测试能力。$Page_Split$
     软件控制、可商业购买的仪器(software-controlled, commercial available instrument)通常叫做“堆砌式”测试("rack and stack" test),因为仪器是分别购买,然后连接起来的。同步设备的软件通常完全用户化。商业可购买的仪器比较集成方案是不贵的,如果正确完成,允许独立的UUT有效性。但这个“自制的”系统通常较慢,工程更改与生产现场支持困难,因为这些应用是内部存档的(under-documented)。
     其主要优点是保护UUT的损坏、较快的输出、要求占地空间小、和独立的/工业可接受的校验。主要缺点是费时、支持困难、在远距离设施上更新与使用。
     商业、用户集成系统(commercial, custom integrated system)在一个测试平台上耦合软件与硬件,例如,IEEE、VXI、Compact PCI 或 PXI。文件存盘、软件支持和标准制造概念使得这些系统易于使用和支持。前期成本比内部建立方案较高,但这个成本是可调节的,因为较高的性能、输出和可重复性。它也易于生产现场和新产品开发期间的支持。
     主要优点是快速输出、要求较少地面空间、最容易支持和重新设定、最好的可重复性、和提供独立的工业可接受较验。主要缺点是高初始成本。
  6. 诸如激光系统这样的非接触测试方法是PCB测试技术的最新发展。该技术已经在空板(bare-board)区域得到证实,正考虑用于装配板(populated board)的测试。该技术只用视线(line-of-sight)、非遮盖访问(non-masked access)来发现缺陷。每个测试至少10毫秒,速度足够用于批量生产线。
     快速输出、不要求夹具、和视线/非遮盖访问是其主要优点;未经生产试用、高初始成本、高维护和使用问题是其主要缺点。
 
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