Backpanels目前的PCB測試挑戰有哪些
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PCB背板已經在很大程度上取代了繞線背板及其隨附的鼠標線。與繞線背板相比，PCB背板需要更少的空間，并提供更均勻的路徑長度，更可預測的阻抗以及更好的系統到系統一致性。您可以像PCB子卡一樣制造它們，實現更高的產量和更低的成本，而不是使用繞線版本。然而，這些優勢是有代價的。使用傳統的背板，您可以使用繞線工具來修復斷開的連接或修改信號路由，但PCB背板不能提供這種靈活性。為了避免在產品組裝后更換壞的PCB背板的時間和費用，您必須在連接子板和電纜之前全面準確地測試每個背板。 Backpanels（圖1）為測試系統設計人員帶來了獨特的挑戰。大多數子板需要幾百到幾千個測試點，而平均系統背板包含5000到15,000個點。一個中間板（一個帶有子卡插入兩側的背板）我們檢查每側需要超過35,000個點 - 一共75,000個測試點。 |
背板通常需要雙面接觸才能獲得足夠的故障。因此，某種形式的鉸鏈翻蓋夾具代表了背板測試的標準。除了子板和電纜連接器外，大約80％的背板還包含電阻器，電容器，電感器和開關等組件。一些背板包括需要測試的EEPROM或其他復雜的數字設備，這使得夾具更加復雜。 測試背板通常涉及在同一塊板上探測不同的高度。雖然有些節點與子卡一樣位于電路板表面，但是背板可以包括多種連接器類型，其配置高達1.5英寸，需要不同長度的固定銷才能進入。 建立連接 為確保電路板正常工作，測試應模擬目標系統中的聯系環境。因此，測試儀應通過連接器本身訪問電路板，而不是從電路板底部的相應測試節點訪問電路板。此外，測試必須驗證是否與相關的子卡配合，這意味著要聯系連接器的頂部。 兩個不同的連接器，允許相對容易的探測，當它們駐留時可能會造成嚴重的問題同一塊電路板，在一個測試夾具上強制使用不同的探頭配置和長度。隔離連接器也可能存在測試挑戰：為了確保它實際存在，您的測試儀可能需要在同一點探測電路板的頂部和底部。圖2顯示了具有不同長度探針的后面板測試夾具。 ＆lt; idd =“id =” -strong“>圖2。典型的背板測試夾具需要不同長度的探頭，以適應背板連接器的三維特性。 背板的設計可能需要一個能夠在很小的區域內集中許多探頭的夾具。在測試期間，這些探針在板表面上施加不平衡的壓力。由此產生的力可能會使電路板變形，從而降低夾具的探測精度，并在極端情況下導致焊點斷裂和其他機械故障。因此，固定裝置應包括墊片，支撐件和止動件，以平衡整個板上的壓力，最大限度地減少變形及其伴隨的問題。 背板固定裝置的成本與它們所連接的系統一樣多。采用剛性而非彈簧銷可以減輕夾具的一些成本。當背板允許均勻高度的探頭時，用于通用電網測試系統的單側剛性銷夾具（圖3）很好。您可以快速組裝這種類型的低成本夾具，因為它不需要任何布線，并且您不必將探針切割成不同的長度。 |
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大多數裸板測試儀都使用這種夾具結構。但是如果使用這種類型的夾具并且不修剪銷釘，則可能會損壞被測電路板。另外，探針通常不垂直地接觸板，但通常是略微傾斜。由此產生的連接器側面負載會導致連接器/測試探針接口接觸不良，并可能損壞背板 處理高配置文件 通用單面，差分探針高度夾具，如圖4，提供了類似的優點和缺點，但您甚至可以訪問高端連接器。裝配需要更長的時間，因為您必須將銷釘修剪為不同的長度。與通用長度引腳相比，精確的引腳修整更為重要。 |
如果需要探針頭樣式不可用作剛性探針，或者如果你想減少背板損壞的幾率，你可以選擇帶有有線翻蓋的通用單面夾具（圖5）。此處，頂側檢修板上的彈簧探針可適應各種連接器高度。價格較高的彈簧探針，額外的接線以及將信號從底部測試接口傳輸到頂部測試夾具的傳輸探針的需求使得這種昂貴的替代方案更難以組裝。盡管如此，彈簧探針仍提供比剛性針更可靠的性能。此外，垂直彈簧探針接觸和減少壓力的機械壓縮緩沖器可最大限度地減少背板損壞的可能性。 ＆lt; idd =“id =”
最可靠的夾具類型在頂部和底部夾具板上都具有彈簧探針和繞線技術;這種類型的夾具可以方便地連接到連接器，并且最不容易損壞產品。該設計可以具有鉸接結構，或者頂板可以與測試系統的壓力單元一起單獨移動。鉸鏈固定裝置通常更昂貴，但可能與舊測試儀更兼容 合并實心針和彈簧針 一種夾具選項可在剛性提供的易于組裝之間實現折衷彈簧探針固定裝置可提供引腳類型和可靠性，探頭選擇以及移動自由度。這種技術將固體針測試夾具與彈簧探針填充頂板合并，在通用網格測試系統上運行良好，該系統為板的頂部和底部提供網格。頂部和底部固定裝置通過獨立的接口分別連接到測試系統，避免了需要接線的引腳，從而加快了夾具的構造并降低了成本。此外，該燈具的實心引腳部分可以獨立測試裸板。 隨著燈具變得越來越復雜，您需要更加關注如何處理，存儲和保持他們。背板固定裝置通常較大（大至3x4英尺，重量為60磅或更多），這使得操作員難以進出存儲區域。 由于碰撞在此過程中，處于工作狀態的夾具可能會出現以供下次使用，表現出許多故障。即使是20,000根電線中的一些故障也很難找到。探針尺寸和樣式的多樣性可能意味著探針的使用壽命差異很大，使探針更換計劃變得復雜。因此，您應該特別注意處理這些燈具，并且應該監控報告的故障模式，以便及時發現彎曲或損壞的探頭以及其他夾具問題。 對于大批量的背板生產，基于探針的傳統夾具設計是合理的選擇。采用這種設計的測試系統通常可以在30秒到5分鐘內測試PCB背板 - 包括設置時間。 對于小批量應用，可能每天使用幾個面板，將線卡連接或連接到測試系統并直接插入背板上的連接器提供了許多優點。這些卡本身通常比固定裝置便宜。 此外，由于每個插卡都插入特定的連接器類型，因此相同的插卡可以測試任何包含該連接器的背板，從而減少了構建單個固定裝置所需的成本和時間。實際上，一旦您為特定的連接器類型集合提供了插卡，為包含這些連接器類型的下一個電路板構建固定裝置需要您簡單地將卡片混合搭配。 仍然有人必須設計，制造和測試槳卡 - 通常是定制的手動操作。維護可能很困難，并且因為槳式卡需要比標準夾具更直接的處理（重復手動插入），所以它們更容易破損。每次測試所需的大量連接使得確保布線完整性或驗證斷開的連接更加困難。 更重要的是，使用撥片卡設置背板測試可能是一個漫長而痛苦的過程。測試單個板的設置時間為幾個小時是常見的。每班的吞吐量通常不能超過兩個或三個后面板。然而，在這種解決方案實用的情況下，它可以降低固定成本。由于雙板卡可用于多種類型的板卡，因此它們需要的存儲空間更少。 要解決特別惡劣的連接器配置，您可以將雙切換卡連接到傳統的固定裝置上。在這種布置中，固定裝置包括與適當的配合連接器的電纜連接。在測試期間，操作員手動將這些撥片卡連接到被測試的后面板上，就像僅使用看板卡的解決方案一樣。 如果您只進行看板卡測試，另一種類型的妥協可能會有所幫助設備突然面臨大批量測試要求。您可以構建一個特殊的夾具，然后使用獨立的壓力裝置使夾具銷與被測背板接觸。夾具通過背面的連接器與測試系統配合。操作員只需將撥片卡插入固定裝置一次，從而基本上消除了生產測試期間的每個電路板設置時間。操作員可以通過氣動壓力手動或（對于更高點數）啟動壓力機單元。 計劃測試點擊在背板和測試設備之間建立連接只是戰斗的一部分。測試這些電路板會帶來挑戰。您可以通過四級或五級測試過程獲得最佳結果。請注意，這些級別的定義從后面板制造商到后面板制造商不等，但概念保持不變。 級別1包括裸露的完全隔離（短路）和連續性（打開）測試（無裝配的）背板。您可以從CAD生成的（通常是Gerber格式）網表創建測試程序。一種替代方案 - 來自據稱已知良好的電路板的自學測試 - 可能會錯過重復故障，例如由制造過程中使用的藝術品上的劃痕引起的故障。它還可能在測試系統或夾具內的測試中缺少或有缺陷的連接，使一些區域未經測試。 盡管在常規電路板上執行此測試的任何人都熟悉短路測試，開路測試與在線測試中的對應物有很大不同。在測試背板的連續性時，燈具必須探測電路板上每個走線（網絡）或走線分支的每一端。 因為在線測試儀每個網絡只需要一個測試點，所以它們不包含足夠的測試點來執行如此精細的測試。在這種情況下的連續性通常意味著20V或更低的走線電阻。短褲測試尋找通常設置為10 MV或更高的閾值。 2級測試短路和組裝后面板上的打開。這種單閾值測試通常只涉及低壓刺激。事實上，裸板測試儀的高壓能力可能會損壞一些背板的組件。請注意，Gerber文件可以為級別1提供完整的網表（測試程序），但獲取加載的背板的可比信息則更加困難。幸運的是，新的夾具設計軟件正在出現以補償板載組件。 在某些情況下，Level 2背板夾具包含稱為開關探頭的特殊探頭。這些探針針對電路板上的鍵控位置，以確定某些連接器是否存在或是否正確定向。錯誤定位的連接器會導致開關探針與正確的連接器進行不同的壓縮，從而使測試系統能夠識別問題。 3級檢查無源元件（通常是電阻器和電容器）的值和容差，通常在在線測試儀或制造缺陷分析儀（MDA）上。此級別通常還會測試電路板上的任何繼電器。 一些公司將第2級和第3級結合到傳統的在線測試中。但是，如果單獨執行2級測試，則3級不需要重復短路和開路測試，從而大大簡化了夾具結構并減少了所需的測試點數。級別4是電路板有源元件的在線測試，如果有的話，因此是一個開機測試。級別5通過后面板的輸入和輸出執行功能測試，通常還有一些內部點。 削減不需要的級別 并非每個人都包含測試策略中的所有級別。例如，如果電路板僅包含連接器，則在第2級之后可能會完成測試。您可以在某些電路板上將第5級替換為第4級。考慮一家公司，它構建一個包含被動和非常少的活動組件的背板。電路板不是僅僅為了驗證3級未經檢查的元件而進行完整的在線測試，而是直接進入低級功能（5級）測試。 您可以重新組織水平以反映測試設備的可用性。例如，您可能擁有足夠的2級測試系統，但不具有足夠數量的測試點的3級系統。如果電路板包含全無源或有源的元件 - 嚴格遵守電平策略，則需要按照2級短路和開路測試進行完整的在線3級測試。 一些制造商不喜歡這種方法，因為它需要為包括至少無源元件的所有電路板構建在線夾具。他們更愿意購買一個設計用于使用單個夾具執行2級和3級測試的測試系統。如果背板還包含有源元件，則可以使用4級在線測試，或者您可以修改策略以同時在線測試儀執行3級和4級測試。 一些背板允許自動光學檢測（AOI）。 AOI不需要夾具及其相關成本。檢查還可能會查找不正確的絲網圖例以及電子技術無法找到的類似質量控制問題。然而，光學檢查不會使電流通過背板上的跡線，組件或連接器，因此在可預見的將來可能會補充而不是取代傳統的背板測試。 T＆放大器; MW結果Bill Maillet是位于加利福尼亞州圣何塞的ECT測試服務公司的測試工程師。他之前創立并運行了TQC Testlabs。他在加州大學伯克利分校獲得工程學學士學位。 Kevin Wheel是新罕布什爾州納舒厄ECT測試服務部的運營經理。他擁有超過15年的測試行業經驗，并擁有佛蒙特州技術學院的ASEE學位。 |
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