对于学习电子的人来说,在电路板上设置测试点Testpoint是很自然的,但是对于学习机器的人来说,测试点是什么。也许还有一点雾。我记得第一次进入电子装配厂,当我作为工艺工程师工作的时候,为了这个测试点问过很多人。
基本上设置测试点的目的是测试电路板上的零组件是否符合规格或焊接性,例如,在想检查一个电路板上的电阻是否有问题时,最简单的方法可以通过万用电表量测量两端来得知。但是,在大量生产的工厂里,由于不能用电表慢慢测量各板的电阻、容量、电感、甚至IC的电路是否正确,所以出现了所谓的ICT(In-Circuit-Test)自动化试验机台使用多个探针(一般被称为“针床Bed-Of-Nails”的夹具)接触板上所有需要测量的部件线路,然后,通过程序控制以序列为主,以并行辅助的方式依次测量这些电子部件的特性,通常这样,测试一般板的所有部件可以在1-2分钟左右的时间完成,根据电路板上部件的多少而不同,部件越多时间越长。
但是,如果将这些探头直接接触板上的电子部件或焊接脚,很有可能压坏电子部件,相反会产生反效果,因此聪明的工程师发明了“试验点”,在零件的两端添加圆形的小点,没有防止焊接(mask)可以让测试用的探头直接接触被测量的电子零件。
初期电路板上有以前的插件DIP的时代,确实把零件的焊接脚作为测试点来使用。以前的零件的焊接脚很强,虽然不害怕针刺,但是经常发生探针接触不良的误判。一般的电子部件在吃了峰焊接((wave soldering)或SMT锡后,在其焊接锡的表面形成了锡糊剂的残留膜,因此该膜的阻抗非常高,常常引起探针接触不良,因此生产线的测试工作人员经常能看到带着气枪拼命地吹,拿着酒精擦拭需要测试的地方。
实际上,即使通过峰值焊接的试验点,也存在探测接触不良的问题。之后SMT盛行后,测试误判的状况得到了很大的改善,测试重点的应用也受到了很大的重视。由于SMT的部件通常很脆弱,无法承受测试探针的直接接触压力,所以使用测试点时,不仅不会使探针直接接触部件和其焊接脚,而且能够间接提高测试的可靠性。因为误判的情况变少了。
但是,随着科学技术的进步,电路板的尺寸也越来越小,仅仅在小电路板上推下这么多电子部件就很吃力,所以测试点占用电路板空间的问题,在设计端和制造端之间经常会跳过河这个议题等以后有机会谈。
试验点的外观通常为圆形,探测也是圆形的,因此比较容易生产,相邻的探测容易接近,可以增加针床的植针密度。
使用针床进行电路测试,有几个机构的先天性限制。例如
1、探头的最小直径有一定限制,过小直径的针容易断裂。
2、针距也有一定的限制,每针从一个孔都要开,每针的后端必须焊接另一条配线,因此邻接孔太小的情况下,针与针之间除了有接触短路的问题外,配线的干涉也是大问题。
3、不能在几个高零件的旁边种针。探测距离高的部件过近会有撞到高部件而损伤的风险,而且由于零件太高,通常需要在测试治具的针床座上开孔避免,不能间接种植针。
4、电路板上越来越难以容纳下面所有部件的测试点。随着板变小,经常讨论试验点的多寡废弃,现在出现了Net test、Test、Jet、Boundary Scan、JTAG等几个减少测试点的方法。AOI、X虽然也有其他的考试方法可以代替Ray这样的以往的针床考试,但是现在,各考试好像不能100%取代ICT。
关于ICT的植针能力,应询问配合的治具制造商,即试验点的最小直径以及相邻的试验点的最小距离,通常有能够达成所希望的最小值和能力的最小值有规模的厂家要求最小试验点和最小试验点之间的距离不能超过多少,否则治具容易破坏。