对小批量、多品种的PCBA进行飞针测试时,测试时间过长,成为生产流程的瓶颈?
面对工控定制化板卡或医疗研发样机频繁的测试需求,如何提升飞针测试效率而不牺牲覆盖率?
解决方案:从“机械运动”优化到“测试策略”革新,全面提升测试吞吐量
飞针测试因其无需制作昂贵针床夹具的特性,非常适合打样、小批量和中多品种生产。但其效率主要受限于探针的移动、定位和接触时间。优化测试程序,本质上是优化探针的“舞蹈编排”,让它们以最短的路径、最少的无效动作完成最多的测试点。
1. 效率瓶颈的三大主要来源
测试路径规划不合理:这是最大的优化空间。如果测试点是随机顺序访问的,探针臂将会在板面上进行大量长距离的、“之”字形的无效移动,消耗大量时间。
探针策略单一低效:
对所有网络都采用标准的“四线制”测量(Kelvin测量)虽精度高,但耗时加倍。
频繁的探针抬起/落下动作,以及为了确保接触稳定而设置的过长“停留时间”。
程序与夹具设计欠佳:未充分利用飞针机的多探针臂(如4头、8头)并行测试能力;测试点选择过多,未突出重点;缺少合适的物理夹具来快速定位和支撑PCB,导致上下板时间长。
2. 核心优化策略与实践
智能化的测试路径优化:
利用软件的自动路径优化功能:现代飞针测试软件都具备此功能,其算法类似于“旅行商问题”,能计算出访问所有测试点的近似最短路径。务必在编程后运行此优化。
分区测试与并行策略:对于尺寸较大的板子,可以将其划分为多个区域,让不同的探针臂分别负责一个区域内的测试,实现并行作业,大幅缩短时间。
灵活的探针与测量策略:
“二线制”与“四线制”混合使用:对于电源、地、大电流路径等低阻值测量,优先使用快速的“二线制”。仅对精密电阻、阻抗匹配网络等需要高精度测量的地方使用“四线制”。
优化运动参数:在保证可靠接触的前提下,尽可能缩短探针移动速度加速/减速的“平滑”时间、降低接触后的“稳定延迟”时间。这需要对PCB焊盘的可焊性和平整度有信心。
采用多探针同时接触技术:对于需要测量两个以上点的情况(如电阻),如果机器支持,编程让多个探针同时落下,减少步骤。
优化测试程序与辅助工具:
精简测试点:与设计工程师沟通,基于电路分析(DFT)和风险分析,减少非必要的测试点,聚焦于关键网络和故障高发点。
设计通用或快速定位夹具:即使是飞针测试,一个简单的、带定位销和支撑柱的亚克力板或复合木板夹具,也能将每块板的装载对准时间从几十秒缩短到几秒,并保证测试一致性。
3. 快速响应研发与定制化需求的价值
在工控设备定制和医疗仪器研发阶段,设计变更频繁,每一版样机都需要快速验证。飞针测试的效率直接决定了研发迭代的速度。高效的飞针测试策略,能使“今天生产,明天测试完成并反馈”成为可能,极大加速产品上市进程。
4. 工程技巧与自动化软件的深度融合
提升飞针测试效率是一项融合了电气知识、软件操作和机械理解的工程艺术。深圳捷创电子的测试工程团队,在面对客户大量的打样与中小批量订单时,深度应用了其测试软件的优化功能,并积累了丰富的编程经验库。他们善于根据板子特点(尺寸、元件密度、测试点分布)灵活选择分区策略和测量模式。同时,其标准化的快速定位夹具设计,进一步压缩了非测试时间。这种对效率的持续追求,使得其日均能完成300款以上打样订单的测试任务,不仅保证了交付速度,更通过高效的测试为客户的研发与试产提供了及时、可靠的质量数据反馈,成为客户值得信赖的研发伙伴。