简单灵活的PCB拼板测试——从结构到电子测试再到文件的一致性

作者:Digitaltest公司:销售/客户支持总监Martin Bader;CITE产品经理Jürgen Holzinger;
C-LINK/QMAN产品经理Olaf Rohrbacher

PCB拼板具有节约资源的优点,近年来已成为电子制造业的一种趋势。然而,当涉及到拼板测试时,许多人都是尽量避免的,因为在分板过程中还可能给单板带来故障。然而,由于PCB分板已经得到了很好的控制,越来越多的电子制造商也选择了拼板测试,其中一个原因是,它们可以通过优化资源来实现更高的数量,甚至可以测试小电路板,而且电路板旋转也在成倍增加。但是,电子制造商仍然面临着许多挑战,从设计到测试夹具的生产和实际测试,再到测试过程的文档记录。现在有了与应用需求一致的解决方案,可以促进整个过程,并具有灵活的适应性。

任何从事拼板测试工作的人,都通晓面临很多的挑战:困难且耗时的拼板定义,夹具结构日益复杂(包括复杂的夹具接线)以及复杂的测试程序调试。此外,混合拼板和相关测试通常只能手工生成,并且需要大量的工作。在生产中,拼板测试往往成为瓶颈,限制了整体生产速度。显然,有缺陷的单个电路很难或甚至不可能从测试中排除出来。此外,由于故障通常只能分配给整个拼板,而不能分配给单板,因此有很高的拒收率。测试单个电路(例如在现场反馈情况下)是另一个困难,而且缺乏可追溯性。然而,现在不同的软件工具带来了相应有用的解决方案:

拼板定义变得简单

 在测试拼板上的硬件之前,您将面临定义拼板的挑战。PCB应该放置在哪里,如何放置?以前,这是一项乏味的手工工作。通过Digitaltest的C-LINK DTM软件解决方案,现在可以将经典的CAD格式导入到拼板生成器中。然后,只需单击鼠标,就可以在拼板上指定单个电路。旋转0.1°增量、镜像,以及镜像和旋转的组合,就像混合拼板的生成一样,即含有不同电路的拼板(图1)。该软件还处理各个单板的编号。为了确保可追溯性,对于PCB生产的所有工艺步骤,拼板上各个电路的编号是相同的是很重要的。此外,还可以通过合并功能将拼板合并到整个PCB中。

简单安全的测试夹具设计

一个拼板上要测试的单板越多,相应测试夹具的设计就越复杂。到目前为止,这都是手工工作,或是放在夹具室(fixture-house),但是用户因此失去了影响力,例如对信道号的分配(即测试引脚的编号)。测试夹具成本很高,所以其构思和制造必须是无错误的。C-LINK极大地促进了测试夹具的可靠设计(图2)。这可以根据需要完全自动或部分手动创建。另外,例如,如果将测试夹具的引脚手动放置在PCB上,则可以将该位置传输到拼板上的所有单板上。引脚的标签位置或引脚属性本身也只能在一个电路实例上创建一次,然后传输到所有其他PCB。这样就不会出现冗余,及其导致的后续更改的恼人错误。信道数的分配也很灵活,可以通过软件“可读”,并优化利用可用的测试仪硬件。最后,将生成带有整个拼板的所有单个信道号的夹具文档。这有助于测试文档归档和可追溯性。可以测试单个电路的夹具(例如在现场反馈情况下)也很容易设计(图3)。

简单灵活的测试定义

在拼板测试中,复杂的测试程序调试通常也是一个挑战。Digitaltest的CITE(Computer Integrated Test Environment,计算机集成测试环境)对此提供了支持。在这里,所有测试参数只创建一次,然后自动传输到拼板的所有PCB(图4)。然而,这里重要的是对异常和不规则情况的开放性和灵活性,例如,是否所有板(例如电源)都要连续使用较昂贵的测试资源。还可以灵活选择,是否是对整个拼板进行测试还是对每个单板进行测试并分别进行记录。为此,扫描拼板上的条形码,并对拼板上每个单板的位置分配一个唯一标识符(取决于各自应用程序的规范)。整个概念也适用于混合拼板。除了测试软件外,CITE中测试程序的用户界面可以很容易地适应个人需求。为了可追溯性,软件还将所有测试数据存储在数据库中。与单个测试相比,该软件可以显著减少创建拼板测试的支出。

并行工作消除了拼板测试的瓶颈

然而,不仅测试和测试设备的设计规划具有挑战性,而且测试的实际实施也具有挑战性。如果拼板上的所有板都按常规方式按顺序测试,这会减慢整个生产线的速度。当使用带有多个测试头(Lambda版本)的测试系统时,可以同时并行测试两个或多个单板。这减少了周期时间,并且测试仪上的吞吐量也相应增加。一台PC机可以控制多个测试头,这些测试头通过调整自适应地连接到拼板(图5)。

Lambda版本软件提供了控制这种并行测试所需的所有功能。这包括与操作员或处理系统的通信,以及测试过程的控制和可能的同步。当所有测试步骤并行执行时,可以获得最大的性能。此外,Lambda版本的设计非常灵活,例如,一个昂贵的硬件资源只能安装一次,软件会协调或同步相应的使用。这可以以成本有效的方式实现最大的吞吐量。Lambda版本的软件分为实际的测试程序和一个协调器,协调器控制并行运行的测试工作。因此,在一台PC机和两个测试头的情况下,使用四头系统可以将测试站的循环时间减半或减少到顺序测试时间的四分之一。非常复杂或计算密集型的测试过程可以通过使用第二台PC来加速。测试程序自动从协调器PC传输到其他计算机,并保持更新。协调器和测试程序基于模块化系统,可以灵活地适应不同的需求。

查找和解决故障

如果在拼板测试中发现故障,重要的是可以将故障分配给正确的单个PCBs。在这里,QMAN返修软件的故障导入模块使用智能程序将故障清晰地分配到各个单板上。这确保了在拼板测试中检测到的故障可以快速地在单个电路上找到,因此可以以较低的成本进行返修。

很明显:测试专业人员已经看到了市场的挑战,并为它们开发了与应用需求一致的解决方案。对他们来说,只要按下一个按钮就可以使用它们来执行标准的测试任务,这一点很重要。然而,与此同时,还创建了一个可以灵活适应个人需求的解决方案。无论是对于简单的测试应用还是复杂的测试应用,从拼板创建、测试调试到测试和最终文档的整个过程中,系统都完美地支持用户。

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