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无线测试夹具的选择和经济性


发布时间:

2024/08/21

  随着电路板越来越密集,节点数越来越多,现在是时候研究不同的夹具技术了。

  用于在线测试 (ICT) 的无线夹具已经问世 15 年多了,在测试高节点数复杂电路板方面无与伦比。但是,对于几乎所有被测试的电路板,还有其他隐藏的优势,包括缩短调试时间、提高信号保真度、提高测试低压和多逻辑模块的能力以及减少信号串扰。获得低节点数夹具的这些性能优势可能需要更长的回报期来弥补夹具中使用的 PCB 的额外成本。

  随着电子设备变得越来越密集和复杂,夹具要求变得越来越苛刻。测试焊盘越来越小,间距越来越近,电压下降,串扰和耦合问题的可能性大大增加。

  这些趋势对传统的长线夹具设计提出了相当大的挑战,因为通常没有办法控制布线的位置,从而产生信号保真度问题的可能性。即使长线夹具工作完美,由于导线放置方式不同而导致的信号保真度问题,复制夹具也可能无法提供相同的测试结果。

  ICT 夹具替代方案

  在被测 PCB 和测试仪之间建立连接的主要方法有三种:长线、短线和无线夹具。为特定应用选择合适的夹具方法是其成功的关键因素。

  长线夹具

  长线夹具已成为超过一代人的行业标准,几乎人人都熟悉。在节点数较少的电路板或设计可能发生变化的原型上,长线夹具是一种非常经济的方法,因为它们避免了设计和构建 PCB 所涉及的非经常性支出。

  由于导线布线方式不可避免地存在差异,长线夹具通常与串扰和耦合问题有关。工程变更单 (ECO) 通常难以适应且成本高昂,尤其是在高引脚数应用中。未经授权或未记录的接线更改很难控制甚至检测。

  短线固定装置

  短线固定装置结构用较低轮廓的导轨取代了传统长线固定装置中使用的常见铰链金属板盒。 铰链功能的移除允许信号线遵循从接触 UUT 的弹簧加载探头到固定装置接口的更直接的路径。

  短线固定装置提供比长线固定装置更好的信号保真度,但不如无线固定装置高。 初始固定装置成本也介于无线和长线之间。

  由于与紧凑设计相关的线密度,短线固定装置上的 ECO 通常比长线固定装置更难执行。 识别和移动高节点数固定装置上的现有电线可能是一项艰巨的任务,因为要在其中钻出新的弹簧探头位置。 在三种可用设计中,这种样式的固定装置是最困难的。

  无线固定装置

  引入无线固定装置是为了解决与长线固定装置相关的限制。多层 PCB 称为转换器板 (T-Board),可取代信号线的嵌套。T-Board 是使用典型的夹具构建文件设计的

  自动 PCB 设计软件会布置铜线以取代信号线。双端探头将 UUT 连接到 T-Board。无线夹具通常比有线夹具更可靠,因为 PCB 设计师可以智能地精确控制每条线的布线方式。

  重复夹具的性能几乎相同,并且由于没有移动的电线,电气参数非常一致。无线夹具还表现出更好的串扰、反射和噪声特性,这在低压应用中特别有益。

  更清晰的信号允许测试以更快的速度运行,从而使闪存程序以指数级速度运行,甚至可能以测试系统速度运行。内部夹具电子设备更整洁、更紧凑,降低了夹具高度并节省了制造环境中的空间。即使在高引脚数场景中,小规模 ECO 也更容易制作

  优点和局限性

  无线夹具在接触小目标方面的优势值得进一步解释。有线夹具允许探针/插座在插座的压环和安装孔之间有一定程度的错位。这可能导致探针/插座未垂直于夹具安装,并导致错过小目标,从而导致更高的误报率。

  无线夹具可以提高探测精度,因为尾部导板可以减少探针/插座的任何错位。尾部导板有助于在插入过程中以及压环进入其安装孔之前将插座置于中心,从而实现近乎完美的垂直度。

  顶部和尾部导板都是漏斗钻,略大于探针轴的直径。当使用此工艺制造测试夹具时,探针通常会接触测试垫的内侧三分之二。

  无线夹具确实有一些限制。探针数量少和原型板可能不是无线夹具的理想选择,因为可能需要更长时间才能收回夹具的额外成本。还有其他潜在的限制:无法直观地追踪布线,制作 100 多个 ECO 会变得很复杂,并且 PCB 底部的组件高度限制在 1.250 英寸以下。

  在对原型板和增强的无线性能进行进一步分析后,可能会更快地排除夹具异常并继续调试 UUT 以解决设计问题。这种方法可能会减少总体调试时间。

  夹具选择标准

  在为特定应用选择三种类型的夹具时,应考虑几个因素。一般来说,如果 UUT 具有中等到非常高的节点数、低压组件和敏感信号,或者需要安装特殊电路或定制电子设备以增加测试覆盖率,则无线夹具是最佳选择。同时,它们提供最佳可靠性,同时将外形、重量和维护保持在最低水平。

  如果电路板制造量很大或有多个生产地点,则可以使用重复夹具来节省成本。通常,当需要重复夹具时,与 T-Board 布局相关的成本和减少的调试时间使无线夹具成为一个很好的选择。

  短线夹具为稳定成熟的中高节点数 UUT 提供了一个不错的选择。虽然它们的信号保真度不等于无线夹具,但它们是长线夹具的替代品。短线夹具的重量、维护和外形与无线夹具相似。

  长线夹具历来用于所有节点数,通常是在价格而不是测试性能成为驱动因素时。虽然信号保真度有限,但它们是经过验证的可靠产品。与它们的重量一样,它们的维护工作量也更高

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