SciTech-EECS-Manufacturing-自动化工厂: 量产设备的测试诊断: AOI/AXI、MDA、ICT、ATE(自动化测试社设备)与测试治具

SciTech-EECS-Manufacturing-自动化工厂: 量产硬件测试诊断:

AOI/AXI、MDA、ICT、ATE(自动化测试社设备)与测试治具

ICT和ATE介绍

本文章简单介绍AOI、AXI、MDA、ICT和ATE这五种测试方法的概念，

并对AOI、ICT和ATE测试项目的差异性，ICT和ATE的测试能力差别，

ICT和ATE应用于大主板的测试流程做简要归纳。

1.基本概念

• AOI(Automated Optical Inspection)自动光学检测：
  
  在电脑程式驱动下摄像头分区域自动扫描PCB以采集图像，
  
  测试的焊点与资料库的合格参数进行比较，经过图像处理以检查出PCB 的缺陷。
• AXI(Automatic X-ray Inspection)自动X射线检测：
  
  是目前一种相对比较成熟的测试技术，其对工艺缺陷的覆盖率很高，通常达97%。
  
  而工艺缺陷一般要占总缺陷的80-90%，并可对不可见焊点进行检查。
  
  缺点是不能测试电路电气性能方面的缺陷和故障。
• MDA(Manufacturing Defects Analyzers)生产故障分析器：
  
  仅能简单测试电阻、电容。
• ICT(In-Circuit Test)在电路测试：
  
  在MDA的基础上加Test-jet测试就变成ICT。
• ATE(Automatic Test Equipment)自动测试设备：
  
  对PCBA的Open，Short及零件不良进行测试。原理是:
  
  通过量测PCBA上所有零件(包括电阻、电容、电感、二极管、晶体管、FET、SCR、LED、IC等)，
  
  检测出PCBA的各种缺点(线路短路、断路、缺件、错件、零件不良或装配不良等),
  
  并明确地给出"缺点的电路位置", 帮助使用者确保产品的质量, 并提高不良品检修效率.
  
  是当今测试涵盖率最高，测试最稳定，提供数据最齐全的在线测试机。

重要区别

• AOI、ICT和ATE的测试差异性如下图所示:
  
  
• ICT和ATE测试能力差别如下图所示:
  
  

2.非上电和上电测试项目

1. 非上电测试项目
   • Testing Pin Contact(pins)：测试待测板跟治具间的接触是否良好，这个测试并不一定需要，可视厂内制程来决定。
   • Testing Preshorts：测试条线，保险丝，开关可变电阻等元件。
   • Testing Shorts：测试待测板上应该短路的地方是否短路，应该开路的地方是否开路。
   • Testing Analog Unpowered：测试电容、电阻、二极体、电晶体等元件。
   • Testing Test-jet：利用Testjet来检查IC的引脚交是否开路或空焊。
   • Testing Polarity Check：检查极性电容是否反向。
   • Testing Connect Check：利用量测IC引脚的保护二极体，来检查IC引脚是否开路。
2. 上电测试项目
   • Setting Up Power Supplies：对待测板上电后，检查这些电源是否正常工作。
   • Testing Digital Incircuit：一般的数字IC测试。
   • Testing Digital Functional：数字IC的群组功能测试，一般少用。
   • Testing Analog Powered and Mixed：量测IC的电压、振荡器的频率，数字模拟混合型IC的测试。

3.检测流程

大厂的笔记本电脑主板的ICT和ATE检测流程大概如下图所示；

ATE设备介绍

本文章主要对ATE测试设备、测试治具、测试探针、PCB测试点进行简单的介绍。

1.测试设备

常见的ATE测试设备有如下3款：

1. GenRad 2287 ATE Tester (Vacuum Type)	2. Agilent 3070 ATE Tester (Vacuum Type)	3. TRI TR518FE ATE Tester (Press Type)

2.测试治具

常见的ATE治具有如下2种：

1.GenRad ATE Fixture (Vacuum Type)	2.Agilent ATE Fixture (Vacuum Type)

3.测试探针 和 测试点

• 探针一般是安装在治具上的，探针的具体安装位置是依据PCB设计的测试点位置设定的.
  
  探针的常见外形如下图6所示。
• 探针的各部分(探头Plunger shaft、卡圈Retainer、弹簧Spring)要先经过要经过特殊的电镀处理，
  
  来决定其导电性、持久性、硬度及磨损阻抗等特性。探针的结构如下图7所示。
• 测试探针的组装示意图如下图8所示。
• 设计PCB板时要预设"测试点", ATE测试时"测试治具"上的探针才能接触到PCB线路板预设的各信号位置点。
  
  常见的测试点有：Test pad type、Dip pin type、Via hole type，如下图9所示。

1. 根据探针的用途不同，探针可分为：PCB测试用探针，IC测试探针，高电流测试探针，同轴探针，电池探针，半导体探针等。
2. 根据探针最小值中心间距不同可以分为：39mil、50mil、75mil、100mil等探针。
3. 根据探针的头型不同可以分为：尖针、爪针、圆头针、平头针、杯型针等。

图6.探针常见外形	图7.测试探针结构	图8.探针的组装	图9.测试点弹接

4.测试方案

ATE测试可分为非上电测试和上电测试，

一般是先进行非上电测试完毕后才进行上电测试，具体测试项目顺序如下图10所示。

常用的三种testing mode(测试模型):

图11.Short testing mode	图12.Pins testing mode	图13.Analog testing mode