许多电子产品基于电子电路板。在小批量、多品种的产品生产中,电路板的故障检测历来令人头痛。使用大型、专用测试设备成本太高,采用小型、通用仪器测试难度太大。在线测试仪或许能为解决这种问题提供一个低成本的、通用的、能够覆盖大部分故障的方案。
本文主要介绍使用治具连接测试仪和电路板的生产检测。本文假定读者已经熟悉了在线测试仪在维修方面的应用。
一、基本测试方法
同一批生产出来的装载了电子元器件的电子电路板,在没有任何故障的情况下,各板之间相应的电路结点,应该具有相同的电特征,或者说,把同一个电信号加到不同板的相应电路结点,能够得到基本相同的响应,反之,如果好、坏板某相应结点的响应差别很大,说明故障可能就在这个结点上。测试信号使用正弦交变电压,响应使用随电压变化的电流,就是所谓的ASA测试法。
事实上,这种测试方法也应用于生产型ICT测试设备。
ASA测试法的优点是无论什么电路板,测试过程都一样。无需了解被测试对象的工作原理,掌握简单,实施容易;缺点是不能保证百分之百的修复率,并且检修过的电路板还要上机再试。
二、生产检测的特点
相对于现场维修测试,生产检测有以下特点:
1. 被测试对象的一致性更好,可以有较多的、好的测试样板;而现场维修通常只能有一、两块好板,或经常没有好板。
2. 生产测试的使用者多是操作工人,所以使用过程要程式化,测试结论要尽量明确,尽量减少对使用者的技术、经验的要求;而现场维修者通常是技术人员、工程师,更多是由人来分析测试结果,判断故障。
3. 适用于生产要求的测试结果提示,生产统计报表等等。
三、生产检测的三个步骤
1. 硬件连接
测试仪的测试通道与电路板上的被测点的连接方式,会影响使用过程。通常有两种方式:
a. 制作专门的治具,把电路板上的各测试点与测试仪的测试通道分别、全部连接好。在测试过程中不再改变。这种办法测试速度快,一般数十秒钟就能测完一块板。适用于中、小规模生产检测。缺点是一种电路板就要制作一种治具。这也是本文下面要介绍的方法。
b. 使用测试夹、测试探棒、测试钩等工具,逐器件、逐管脚进行测试。这种方法效率低,适用于极小规模生产检测。优点是无治具要求。
2. 建立测试标准
获取标准测试数据,确定判断故障的依据——测试数据和标准数据的允许误差范围。这一步最为关键。标准数据和允差越客观,越有代表性,测试效果越好。
3. 用于生产检测
在完成检测的同时,要注意搜集测试数据,为以后的统计分析提供原始数据。
四、在线测试仪为生产检测开发的主要功能
在上述分析的基础上,在线测试仪专门开发了一些功能来支持生产检测。这里仅就主要部分加以介绍。
本文不讨论如何针对具体电路板选择测试点和制作治具。
1. 关于标准数据
测试数据的好坏与测试参数设置相关。例如,用万用表测电阻要选择档位。用200K档测1K电阻的效果,效果没有用2K好。ASA测试也有类似问题。
ASA使用正弦电压信号进行测试。除了电压幅度可根据器件工作电压一次选定之外,影响ASA测试效果的参数有两个:频率和输出阻抗。在线测试仪有5个频率,4个输出电阻。如果由人来根据测试点的电特征选择频率和电阻,不但工作量巨大,而且要求有较高技术和较丰富的经验。鉴于在线测试仪测试速度快,可以通过遍历各种参数组合的办法来解决测试参数选择问题。
设某电路板有40个测试点,可以把它等效成一个具有40个管脚的器件。如果在各个频率,各个输出阻抗下都测试一遍,5种频率,4种阻抗共有20种不同组合。
建立“学习文件1”。为“学习文件1”输入20个40脚的器件。各器件的其它输入选项完全一致,仅仅频率、阻抗不同。为避免搞错,我们把参数编号输入给了器件代号,把具体参数选择输入给了器件型号,完成输入后的ASA主界面请参见下面图一。
选择一块好的被测试电路板作为样板,放在治具上,与测试仪连接好。
为了提高工作效率,在线测试仪为此专门设置了“一键测试文件中所有器件(批量测试)”的功能。单击调用该功能的按钮
测试完成后器件列表界面中“学习状态”下的“未提取”都会变成“已提取”。
至此,我们仅仅取得了一块样板(好板)的测试数据。如果就用这块板的数据作为日后测试的标准,显然不够好。这里可以充分利用生产检测有多个样板(好板)来获取更好的标准数据。具体做法如下:
有多少块样板,就建立多少个学习文件。所有学习文件中的内容都输入成和学习文件1中相同的内容。对一个学习文件,选择一块样板,执行批量测试,这样,就得到了所有样板的测试数据,分别存放在各学习文件中。参见下图:
图一
把所有样板文件中的测试数据求平均后,生成一个新的文件。新文件中的每一个测试点的数据,是所有样板文件的相应数据的平均值。用平均文件作为标准文件,显然更好。
2. 关于允差
所谓允差,就是允许测试数据和标准数据的误差大小。两者在这个允差范围内,系统提示“PASS”;超过这个范围,提示“NoGo”。
获取允差的复杂性在于,每个测试点的电特性不同,测试时允许的误差大小也会不同,所以,每个测试点应该有各自的允差。对于每个测试点,设置多大的允差最为合适?人为选择显然十分困难,这里可以再次利用有多块测试样板。具体做法如下:
在上节中,为了得到标准数据文件,测试了多块样板,得到了多个学习文件。由于这些样板都是好板,所以,它们的每个测试数据都不超差,但是和标准数据相比,都有一定的偏离。和第一个点的标准数据偏离最大的测试数据,在某一个文件中;和第二个点的偏离最大的测试数据可能在另一个文件中,等等。对每一个测试点,在所有样板的测试数据文件中,搜索与标准数据偏离最大的测试数据,以这两者的误差,作为标准文件该测试点的测试允差,应该是较为合理的。
3. 求取标准数据和允差
在前面分析的基础上,在线测试仪专门设置了“求取标准学习文件”功能。通过单击功能按钮
在调用了
至此,完成了测试标准和允差的建立。注意,这个建立过程仅仅是一系列的操作,只要编制好操作流程,无需技术人员介入,普通操作工人即可胜任。
4. 用于生产检测
通过在线测试仪的“用户数据文件转出、转入”功能,把“A板测试标准文件”发到生产测试现场的计算机中,就可以对A板进行检测。
简单说来,测试人员只要打开汇能测试软件,在治具上放好被测试的电路板,鼠标点击测试功能按钮,测试仪在数秒或数十秒内就能自动完成测试,并且给出相当详尽的的测试报告。
a. 如何保留每一块板的原始测试数据
在线测试仪允许在一个测试标准文件下面建立多个比较文件。只要使用者建立了比较文件,被测试板的所有测试数据就会自动存放在比较文件中。最好每测试一块板,建立一个比较文件,有了它,以后任何时候,都可以复现对某块板的测试现场。
b. 自动生成的Excel测试报表
测试了许多块同样的电路板,需要做些总结,看看有什么规律性的东西, 这里的EXCEL文件就十分有用。