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PCB板為什么需要設(shè)計(jì)測(cè)試點(diǎn)?

PCB板

對(duì)學(xué)電子的人來說,在電路板上設(shè)置測(cè)試點(diǎn)(test point)是最正常不過的事了,但是對(duì)學(xué)機(jī)械的人來說,測(cè)試點(diǎn)是什么?

PCB板測(cè)試點(diǎn)

   可能都還有點(diǎn)一頭霧水了當(dāng)年小編第一次進(jìn)PCBA加工廠工作,當(dāng)制程工程師的時(shí)候,還為了這個(gè)測(cè)驗(yàn)點(diǎn)問過好多人才了解它。基本上設(shè)置測(cè)驗(yàn)點(diǎn)的目的是為了測(cè)驗(yàn)電路板上的零組件有沒有符合規(guī)格以及焊性,比如說想查看一顆電路板上的電阻有沒有問題,最簡(jiǎn)單的方法就是拿萬用電表量測(cè)其兩端就可以知道了。

   但是在大量生產(chǎn)的工廠里沒有辦法讓你用電表漸漸去量測(cè)每一片板子上的每一顆電阻、電容、電感、甚至是IC的電路是否正確,所以就有了所謂的ICT(In-Circuit-Test)自動(dòng)化測(cè)驗(yàn)機(jī)臺(tái)的出現(xiàn),它運(yùn)用多根探針(一般稱之為「針床(Bed-Of-Nails)」治具)一起接觸板子上所有需要被量測(cè)的零件線路,然后經(jīng)由程控以序列為主, 并列為輔的方式循序量測(cè)這些電子零件的特性,一般這樣測(cè)驗(yàn)一般板子的所有零件只需要1~2分鐘左右的時(shí)刻可以完成,視電路板上的零件多寡而定,零件越多時(shí)刻越長(zhǎng)

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   但是,如果讓這些探針直接接觸到板子上面的電子零件或是其焊腳,很有可能會(huì)壓毀一些電子零件,反而拔苗助長(zhǎng),所以聰明的工程師就發(fā)明晰「測(cè)驗(yàn)點(diǎn)」,在零件的兩端額外引出一對(duì)圓形的小點(diǎn),上面沒有防焊(mask),能夠讓測(cè)驗(yàn)用的探針接觸到這些小點(diǎn),而不必直接接觸到那些被量測(cè)的電子零件。

   早期在電路板上面還都是傳統(tǒng)插件(DIP)的年代,的確會(huì)拿零件的焊腳來當(dāng)作測(cè)驗(yàn)點(diǎn)來用,由于傳統(tǒng)零件的焊腳夠健壯,不怕針扎,但是常常會(huì)有探針接觸不良的誤判情形發(fā)生,由于一般的電子零件經(jīng)過波峰焊(wave soldering)或是SMT吃錫之后,在其焊錫的表面通常都會(huì)構(gòu)成一層錫膏助焊劑的殘留薄膜,這層薄膜的阻抗非常高, 常常會(huì)造成探針的接觸不良,所以當(dāng)時(shí)常??梢姰a(chǎn)線的測(cè)驗(yàn)作業(yè)員,常常拿著空氣噴槍拼命的吹,或是拿酒精擦洗這些需要測(cè)驗(yàn)的位置。

圖片3.png

   其實(shí),通過波峰焊的測(cè)驗(yàn)點(diǎn)也會(huì)有探針觸摸不良的問題。后來SMT盛行之后,測(cè)驗(yàn)誤判的景象就得到了很大的改善,測(cè)驗(yàn)點(diǎn)的應(yīng)用也被大大地賦予重任,因?yàn)镾MT的零件一般很軟弱,無法承受測(cè)驗(yàn)探針的直接觸摸壓力,運(yùn)用測(cè)驗(yàn)點(diǎn)就能夠不用讓探針直接觸摸到零件及其焊腳,不但維護(hù)零件不受損傷,也直接大大地提升測(cè)驗(yàn)的牢靠度,因?yàn)檎`判的景象變少了。

   不過,跟著科技的演進(jìn),電路板的尺寸也越來越小,小小地電路板上面光要擠下這么多的電子零件都已經(jīng)有些費(fèi)勁了,所以測(cè)驗(yàn)點(diǎn)占用電路板空間的問題,經(jīng)常在設(shè)計(jì)端與制造端之間拔河,不過這個(gè)議題等今后有機(jī)會(huì)再來談。測(cè)驗(yàn)點(diǎn)的外觀一般是圓形,因?yàn)樘结樢彩菆A形,比較好生產(chǎn),也比較簡(jiǎn)單讓相鄰探針靠得近一點(diǎn),這樣才能夠增加針床的植針密度。

   運(yùn)用針床來做電路測(cè)驗(yàn)會(huì)有一些組織上的先天上約束,比如說:探針的最小直徑有一定極限,太小直徑的針簡(jiǎn)單折斷毀損。

   針間間隔也有一定約束,因?yàn)槊恳桓樁家獜囊粋€(gè)孔出來,而且每根針的后端都還要再焊接一條扁平電纜,如果相鄰的孔太小,除了針與針之間會(huì)有觸摸短路的問題,扁平電纜的干與也是一大問題。

   某些高零件的旁邊無法植針。如果探針間隔高零件太近就會(huì)有磕碰高零件形成損傷的危險(xiǎn),別的因?yàn)榱慵^高,一般還要在測(cè)驗(yàn)治具針床座上開孔避開,也直接形成無法植針。電路板上越來越難容納的下一切零件的測(cè)驗(yàn)點(diǎn)。

   因?yàn)榘遄釉絹碓叫?,測(cè)驗(yàn)點(diǎn)多寡的存廢屢次被拿出來評(píng)論,現(xiàn)在已經(jīng)有了一些減少測(cè)驗(yàn)點(diǎn)的辦法呈現(xiàn),如 Net test、Test Jet、Boundary Scan、JTAG等;也有其它的測(cè)驗(yàn)辦法想要替代本來的針床測(cè)驗(yàn),如AOI、X-Ray,但現(xiàn)在每個(gè)測(cè)驗(yàn)好像都還無法100%替代ICT。

   關(guān)于ICT的植針才能應(yīng)該要問詢合作的治具廠商,也便是測(cè)驗(yàn)點(diǎn)的最小直徑及相鄰測(cè)驗(yàn)點(diǎn)的最小間隔,一般多會(huì)有一個(gè)期望的最小值與才能能夠達(dá)到的最小值,但有規(guī)劃的廠商會(huì)要求最小測(cè)驗(yàn)點(diǎn)與最小測(cè)驗(yàn)點(diǎn)間間隔不能夠超越多少點(diǎn),否則治具還簡(jiǎn)單毀損。

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