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| 飛針測試機 |
“飛針”測試是測試的一些主要問題的最新解決辦法。名稱的出處是基於設備的功能性，表示其靈活性。飛針測試的出現已經改變了低產量與快速轉換(quick-turn)裝配產品的測試方法。以前需要幾周時間開發的測試現在幾個小時就可以了。對於處在嚴重的時間到市場(入庫時間e-to-market)壓力之下的電子製造服務(EMS, Electronic Manufacturing Services)提供商，這種後端能力大大地補償了時間節省的前端技術與工藝，諸如連續流動製造和剛好準時的(just-in-入庫時間e)物流。
快速轉換生產的不利之事是，PCB可以在各種環境下快速裝配，取決於互連技術與板的密度。顧客經常願意對這種表現額外多付出一點。可是，當PCB已經裝配但不能在可接受的時間框架內測試，他們不願意付出拖延的價格。不可接受的測試時間框架延誤最終發貨有兩個理由。一個理由是缺乏靈活的硬體；第二個是在給定產品上所花的測試開發時間。
許多原設備製造商(OEM)在做傳統上一樣快並沒有價格懲罰的電路板時，不願意承擔快速轉換(fast-turn)裝配的費用。具有快速轉換服務的EMS，但是不能在OEM的時間框架內出貨的，一定要尋找一個解決方案。
什麼是飛針測試？
飛針測試機是一個在製造環境測試PCB的系統。不是使用在傳統的線上測試機上所有的傳統針床(bed-of-nails)介面，飛針測試使用四到八個獨立控制的探針，移動到測試中的元件。在測單元(UUT, unit under test)通過皮帶或者其他UUT傳送系統輸送到測試機內。然後固定，測試機的探針接觸測試焊盤(test pad)和通路孔(via)從而測試在測單元(UUT)的單個元件。測試探針通過多路傳輸(multiplexing)系統連接到驅動器(信號發生器、電源供應等)和感測器(數位萬用表、頻率計數器等)來測試UUT上的元件。當一個元件正在測試的時候，UUT上的其他元件通過探針器在電氣上遮罩以防止讀數干擾(圖一)。
飛針測試機可檢查短路、開路和元件值。在飛針測試上也使用了一個相機來幫助查找丟失元件。用相機來檢查方向明確的元件形狀，如極性電容。隨著探針定位精度和可重複性達到5-15微米的範圍，飛針測試機可精密地探測UUT。
飛針測試解決了在PCB裝配中見到的大量現有問題，如在開發時缺少金樣板(golden standard board)。問題還包括可能長達4-6周的測試開發週期；大約$10,000-$50,000的夾具開發成本；不能經濟地測試少批量生產；以及不能快速地測試原型樣機(prototype)裝配。這些情況說明，傳統的針床測試機缺少測試低產量的低成本系統；缺乏對原型樣機裝配的快速測試覆蓋；以及不能測試到遮罩了的裝配。
因為具有緊密接觸遮罩的UUT的能力和幫助更快到達市場(入庫時間e-to-market)的能力，飛針測試是一個無價的生產資源。還有，由於不需要有經驗的測試開發工程師，該系統可認為是節省人力的具有附加價值和時間節省等好處的設備。
測試開發與調試
編程飛針測試機比傳統的ICT系統更容易、更快捷。例如，對GenRad的GRPILOT系統，測試開發員將設計工程師的CAD資料轉換成可使用的檔，這個過程需要1-4個小時。然後該新的檔通過測試程式運行，產生一個 .IGE 和 .SPC 檔，再放入一個目錄。然後軟體運行在目錄內產生需要測試UUT的所有檔。短路的測試類型是從選項頁面內選擇。測試機在UUT上使用的參考點從CAD資訊中選擇。UUT放在平臺上，固定。在軟體發展完成後，該程式被“擰進去”，以保證選擇到盡可能最佳的測試位置。這時加入各種元件“保護”(元件測試隔離)。一個典型的1000個節點的UUT的測試開發所花的時間是 4-6 個小時。 在軟體發展和裝載完成以後，開始典型的飛針測試過程的測試調試。調試是測試開發員接下來的工作，需要用來獲得盡可能最佳的UUT測試覆蓋。在調試過程中，檢查每個元件的上下測試極限，確認探針的接觸位置和零件值。典型的1000個節點的UUT調試可能花 6-8小時。
飛針測試機的開發容易和調試週期短，使得UUT的測試程式開發對測試工程師的要求相當少。在接到CAD資料和UUT準備好測試之間這段短時間，允許製造過程的最大數量的靈活性。相反，傳統ICT的編程與夾具開發可能需要160小時和調試 16-40 小時。
缺點
由於具有編程容易，能夠在數小時內測試原型樣機裝配，以及測試低產量的UUT而沒有典型的夾具開發費用，飛針測試可解決生產環境中的許多問題。但是還不是所有的生產測試問題都可通過使用探針自動解決。
和任何事情一樣，飛針測試有其缺點。因為測試機物理接觸通路孔和測試焊盤上的焊錫，可能在焊錫上留下小凹坑。對某些OEM客戶，這些小凹坑可能認為外觀缺陷，造成拒絕接收裝配。因為有時在沒有測試焊盤的地方探針會接觸到元件引腳，所以可能會錯過松脫或焊接不良的元件引腳。探針測試機還限制電路板的尺寸：16"x24"。
飛針測試時間是另一個主要因素。一台典型的針床測試機可能花30秒測試UUT的地方，飛針測試機可能花 8-10 分鐘。實物搬運是另一個缺點。針床測試機可使用頂面夾具同時測試雙面PCB的頂面與底面元件，而飛針測試機要求操作員測試一面，然後翻轉再測試另一面。
優點
儘管有些缺點，飛針測試還是一個有價值的工具。優點包括：快速測試開發；較低成本測試方法；快速轉換的靈活性；以及在原型階段為設計人員提供快速的回饋。因此，和傳統的ICT比較，飛針測試所要求的時間通過減少總的測試時間足以彌補。
使用飛針測試系統的好處大於缺點。例如，裝配過程中這樣一個系統提供在接收到CAD檔只有幾小時就可以開始生產。因此，原型電路板在裝配後數小時即可測試，不象ICT，高成本的測試開發與夾具可能將過程延誤幾天，甚至幾月。飛針測試系統也減少了新產品的“第一篇文章”的視覺檢查時間，這一點是很重要的，因為第一塊板經常決定剩下的UUT的測試特性。
除此之外，由於設定、編程和測試的簡單與快速，實際上非技術裝配人員，而不是工程師，可用來操作測試。也存在靈活性，做到快速測試轉換和過程錯誤的快速回饋。還有，因為夾具開發成本與飛針測試沒有關係，所以它是一個可以放在典型測試過程前面的低成本系統。並且因為飛針測試機改變了低產量和快速轉換裝配的測試方法，通常需要幾周開發的測試現在數小時就可以得到。
結論
對EMS提供商，飛針測試可以通過消除傳統測試夾具方法的需要，減少生產裝配到達市場的時間。通過取消夾具，飛針測試機消除了夾具硬體與軟體發展的高成本。飛針測試不可能為EMS製造商消除所有的測試問題，但是，對於原型裝配的測試和減少從小批量到大批量(ramp-to-volume)時間，它是一個非常好的方法。 Randall A. Hassig, is corporate director of test and reliability at K*Tec Electronics, Sugar Land, TX; (281) 243-5000.
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