标题：飞针测试机
简介
飞针测试——就是利用4支探针对线路板进行高压绝缘和低阻值导通测试（测试线路的开路和短路）而不需要做测试治具，非常适合测试小批量样板。目前针床测试机测试架制作费用少则上千元，多则数万元，且制作工艺复杂，须占用钻孔机，调试工序较为复杂。而飞针测试利用四支针的移动来量度PCB的网络，灵活性大大增加，测试不同PCB板无须更换夹具，直接装PCB板运行测试程序即可。测试极为方便。节约了测试成本，减去了制作 测试架的时间，提高了出货的效率。 
“飞针”测试是测试的一些主要问题的最新解决办法。名称的出处是基于设备的功能性，表示其灵活性。飞针测试的出现已经改变了低产量与快速转换(quick-turn)装配产品的测试方法。以前需要几周时间开发的测试现在几个小时就可以了。对于处在严重的时间到市场(time-to-market)压力之下的电子制造服务(EMS, Electronic Manufacturing Services)提供商，这种后端能力大大地补偿了时间节省的前端技术与工艺，诸如连续流动制造和刚好准时的(just-in-time)物流。 　
快速转换生产的不利之事是，PCB可以在各种环境下快速装配，取决于互连技术与板的密度。顾客经常愿意对这种表现额外多付出一点。可是，当PCB已经装配但不能在可接受的时间框架内测试，他们不愿意付出拖延的价格。不可接受的测试时间框架延误最终发货有两个理由。一个理由是缺乏灵活的硬件；第二个是在给定产品上所花的测试开发时间。
许多原设备制造商(OEM)在做传统上一样快并没有价格惩罚的电路板时，不愿意承担快速转换(fast-turn)装配的费用。具有快速转换服务的EMS，但是不能在OEM的时间框架内出货的，一定要寻找一个解决方案。
什么是飞针测试？
飞针测试机是一个在制造环境测试PCB的系统。不是使用在传统的在线测试机上所有的传统针床(bed-of-nails)界面，飞针测试使用四到八个独立控制的探针，移动到测试中的元件。在测单元(UUT, unit under test)通过皮带或者其它UUT传送系统输送到测试机内。然后固定，测试机的探针接触测试焊盘(test pad)和通路孔(via)从而测试在测单元(UUT)的单个元件。测试探针通过多路传输(multiplexing)系统连接到驱动器(信号发生器、电源供应等)和传感器(数字万用表、频率计数器等)来测试UUT上的元件。当一个元件正在测试的时候，UUT上的其它元件通过探针器在电气上屏蔽以防止读数干扰(图一)。
飞针测试机可检查短路、开路和元件值。在飞针测试上也使用了一个相机来帮助查找丢失元件。用相机来检查方向明确的元件形状，如极性电容。随着探针定位精度和可重复性达到5-15微米的范围，飞针测试机可精密地探测UUT。
飞针测试解决了在PCB装配中见到的大量现有问题，如在开发时缺少金样板(golden standard board)。问题还包括可能长达4-6周的测试开发周期；大约$10,000-$50,000的夹具开发成本；不能经济地测试少批量生产；以及不能快速地测试原型样机(prototype)装配。这些情况说明，传统的针床测试机缺少测试低产量的低成本系统；缺乏对原型样机装配的快速测试覆盖；以及不能测试到屏蔽了的装配。
因为具有紧密接触屏蔽的UUT的能力和帮助更快到达市场(time-to-market)的能力，飞针测试是一个无价的生产资源。还有，由于不需要有经验的测试开发工程师，该系统可认为是节省人力的具有附加价值和时间节省等好处的设备。
测试开发与调试
编程飞针测试机比传统的ICT系统更容易、更快捷。例如，对GenRad的GRPILOT系统，测试开发员将设计工程师的CAD数据转换成可使用的文件，这个过程需要1-4个小时。然后该新的文件通过测试程序运行，产生一个 .IGE 和 .SPC 文件，再放入一个目录。然后软件运行在目录内产生需要测试UUT的所有文件。短路的测试类型是从选项页面内选择。测试机在UUT上使用的参考点从CAD信息中选择。UUT放在平台上，固定。在软件开发完成后，该程序被“拧进去”，以保证选择到尽可能最佳的测试位置。这时加入各种元件“保护”(元件测试隔离)。一个典型的1000个节点的UUT的测试开发所花的时间是 4-6 个小时。　
在软件开发和装载完成以后，开始典型的飞针测试过程的测试调试。调试是测试开发员接下来的工作，需要用来获得尽可能最佳的UUT测试覆盖。在调试过程中，检查每个元件的上下测试极限，确认探针的接触位置和零件值。典型的1000个节点的UUT调试可能花 6-8小时。　
飞针测试机的开发容易和调试周期短，使得UUT的测试程序开发对测试工程师的要求相当少。在接到CAD数据和UUT准备好测试之间这段短时间，允许制造过程的最大数量的灵活性。相反，传统ICT的编程与夹具开发可能需要160小时和调试 16-40 小时。
缺点
由于具有编程容易，能够在数小时内测试原型样机装配，以及测试低产量的UUT而没有典型的夹具开发费用，飞针测试可解决生产环境中的许多问题。但是还不是所有的生产测试问题都可通过使用探针自动解决。
和任何事情一样，飞针测试有其缺点。因为测试机物理接触通路孔和测试焊盘上的焊锡，可能在焊锡上留下小凹坑。对某些OEM客户，这些小凹坑可能认为外观缺陷，造成拒绝接收装配。因为有时在没有测试焊盘的地方探针会接触到元件引脚，所以可能会错过松脱或焊接不良的元件引脚。探针测试机还限制电路板的尺寸：16"x24"。
飞针测试时间是另一个主要因素。一台典型的针床测试机可能花30秒测试UUT的地方，飞针测试机可能花 8-10 分钟。实物搬运是另一个缺点。针床测试机可使用顶面夹具同时测试双面PCB的顶面与底面元件，而飞针测试机要求操作员测试一面，然后翻转再测试另一面。
优点
尽管有些缺点，飞针测试还是一个有价值的工具。优点包括：快速测试开发；较低成本测试方法；快速转换的灵活性；以及在原型阶段为设计人员提供快速的反馈。因此，和传统的ICT比较，飞针测试所要求的时间通过减少总的测试时间足以弥补。
使用飞针测试系统的好处大于缺点。例如，装配过程中这样一个系统提供在接收到CAD文件只有几小时就可以开始生产。因此，原型电路板在装配后数小时即可测试，不象ICT，高成本的测试开发与夹具可能将过程延误几天，甚至几月。飞针测试系统也减少了新产品的“第一篇文章”的视觉检查时间，这一点是很重要的，因为第一块板经常决定剩下的UUT的测试特性。
除此之外，由于设定、编程和测试的简单与快速，实际上非技术装配人员，而不是工程师，可用来操作测试。也存在灵活性，做到快速测试转换和过程错误的快速反馈。还有，因为夹具开发成本与飞针测试没有关系，所以它是一个可以放在典型测试过程前面的低成本系统。并且因为飞针测试机改变了低产量和快速转换装配的测试方法，通常需要几周开发的测试现在数小时就可以得到。
结论
对EMS提供商，飞针测试可以通过消除传统测试夹具方法的需要，减少生产装配到达市场的时间。通过取消夹具，飞针测试机消除了夹具硬件与软件开发的高成本。飞针测试不可能为EMS制造商消除所有的测试问题，但是，对于原型装配的测试和减少从小批量到大批量(ramp-to-volume)时间，它是一个非常好的方法。
飞针测试机选购指南
一、测试幅面最大测试面积最好要超过18×20″。特别是经常做超大板的工厂和飞针测试代工中心，则更应考虑这种拥有大的测试幅面的机种。二、测试机的精度机器精度方面要注意对不同标注法的理解。通用标注法为：精准度标称（分辨率，重复精度）、最小测试PAD尺寸、最小焊盘间距。对于其它方式的标注一定要厂商解释清楚，防止误解。中高层次的飞针测试机的精准度一般为2mil，最小测试PAD尺寸为6~8 mil、最小焊盘间距为10~12 mil。而是小线宽线距是与飞针测试的精度是无关的，无需考虑。三、部件及耗材测试机的主要部件包括电机、导轨、丝杠、皮带、轴承等。这些部件对机器精度及稳定性起决定因素。对其质量品牌要留意，德国、意大利、日本这些基础工业发达的国家产品质量比较好。飞针测试机的一大优点是耗材少。主要耗材为测试针，需要考虑其寿命和价格。一般在3至6个月更换一次测试针，价格在￥1000元/支以下比较合适。四、可靠性与稳固性若飞针测试机存在漏测或其它至命缺陷那就会变得毫无意义了。这与机器的软件、机器自检、实时故障侦测能力密切相关。在选购时不能盲目追求其速度及操作简单。另机器的稳固性对精度和测试速度都有很大影响，一般靠牢固的机架和重的平台来保证。五、测试机软件测试机的软件一定要成熟，否则将会经常性报错、间歇性中止、死机、甚至造成漏测。还要从兼容性、网络分析能力、操作的简便性等方面综合评估。六、测试机的环境要求供电要求一般为AC220V50HZ市电，功率在0.5~2KW之间。对温度要求不高0~30℃均可正常工作。而湿度对机器的影响要大一些，一般在75%以下。所以要注意机器放置环境不能太潮湿，否则需要增加抽湿机。还有极少数的飞针测试机需要供气，须配备空气压缩机。飞针测试机的重量一般为100~1000kg，对放置地点就没有特殊要求了。