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PCB背板已經(jīng)在很大程度上取代了繞線背板及其隨附的鼠標(biāo)線。與繞線背板相比，PCB背板需要更少的空間，并提供更均勻的路徑長度，更可預(yù)測的阻抗以及更好的系統(tǒng)到系統(tǒng)一致性。您可以像PCB子卡一樣制造它們，實(shí)現(xiàn)更高的產(chǎn)量和更低的成本，而不是使用繞線版本。然而，這些優(yōu)勢是有代價(jià)的。使用傳統(tǒng)的背板，您可以使用繞線工具來修復(fù)斷開的連接或修改信號路由，但PCB背板不能提供這種靈活性。為了避免在產(chǎn)品組裝后更換壞的PCB背板的時(shí)間和費(fèi)用，您必須在連接子板和電纜之前全面準(zhǔn)確地測試每個(gè)背板。
Backpanels（圖1）為測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員帶來了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。大多數(shù)子板需要幾百到幾千個(gè)測試點(diǎn)，而平均系統(tǒng)背板包含5000到15,000個(gè)點(diǎn)。一個(gè)中間板（一個(gè)帶有子卡插入兩側(cè)的背板）我們檢查每側(cè)需要超過35,000個(gè)點(diǎn) - 一共75,000個(gè)測試點(diǎn)。

圖1。像這樣的Backpanel可以展示超過10,000個(gè)節(jié)點(diǎn)，使得徹底的測試變得困難。

背板通常需要雙面接觸才能獲得足夠的故障。因此，某種形式的鉸鏈翻蓋夾具代表了背板測試的標(biāo)準(zhǔn)。除了子板和電纜連接器外，大約80％的背板還包含電阻器，電容器，電感器和開關(guān)等組件。一些背板包括需要測試的EEPROM或其他復(fù)雜的數(shù)字設(shè)備，這使得夾具更加復(fù)雜。
測試背板通常涉及在同一塊板上探測不同的高度。雖然有些節(jié)點(diǎn)與子卡一樣位于電路板表面，但是背板可以包括多種連接器類型，其配置高達(dá)1.5英寸，需要不同長度的固定銷才能進(jìn)入。

建立連接
為確保電路板正常工作，測試應(yīng)模擬目標(biāo)系統(tǒng)中的聯(lián)系環(huán)境。因此，測試儀應(yīng)通過連接器本身訪問電路板，而不是從電路板底部的相應(yīng)測試節(jié)點(diǎn)訪問電路板。此外，測試必須驗(yàn)證是否與相關(guān)的子卡配合，這意味著要聯(lián)系連接器的頂部。
兩個(gè)不同的連接器，允許相對容易的探測，當(dāng)它們駐留時(shí)可能會造成嚴(yán)重的問題同一塊電路板，在一個(gè)測試夾具上強(qiáng)制使用不同的探頭配置和長度。隔離連接器也可能存在測試挑戰(zhàn)：為了確保它實(shí)際存在，您的測試儀可能需要在同一點(diǎn)探測電路板的頂部和底部。圖2顯示了具有不同長度探針的后面板測試夾具。
＆lt; idd =“id =” -strong“>圖2。典型的背板測試夾具需要不同長度的探頭，以適應(yīng)背板連接器的三維特性。
背板的設(shè)計(jì)可能需要一個(gè)能夠在很小的區(qū)域內(nèi)集中許多探頭的夾具。在測試期間，這些探針在板表面上施加不平衡的壓力。由此產(chǎn)生的力可能會使電路板變形，從而降低夾具的探測精度，并在極端情況下導(dǎo)致焊點(diǎn)斷裂和其他機(jī)械故障。因此，固定裝置應(yīng)包括墊片，支撐件和止動(dòng)件，以平衡整個(gè)板上的壓力，最大限度地減少變形及其伴隨的問題。
背板固定裝置的成本與它們所連接的系統(tǒng)一樣多。采用剛性而非彈簧銷可以減輕夾具的一些成本。當(dāng)背板允許均勻高度的探頭時(shí)，用于通用電網(wǎng)測試系統(tǒng)的單側(cè)剛性銷夾具（圖3）很好。您可以快速組裝這種類型的低成本夾具，因?yàn)樗恍枰魏尾季€，并且您不必將探針切割成不同的長度。

圖3。當(dāng)背板允許均勻高度的探針時(shí)，單面，剛性針夾具很好用。

大多數(shù)裸板測試儀都使用這種夾具結(jié)構(gòu)。但是如果使用這種類型的夾具并且不修剪銷釘，則可能會損壞被測電路板。另外，探針通常不垂直地接觸板，但通常是略微傾斜。由此產(chǎn)生的連接器側(cè)面負(fù)載會導(dǎo)致連接器/測試探針接口接觸不良，并可能損壞背板
處理高配置文件
通用單面，差分探針高度夾具，如圖4，提供了類似的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，但您甚至可以訪問高端連接器。裝配需要更長的時(shí)間，因?yàn)槟仨殞N釘修剪為不同的長度。與通用長度引腳相比，精確的引腳修整更為重要。

圖4。通用單曲側(cè)面差分探頭高度夾具允許訪問高端連接器。引腳必須具有不同且非常特定的長度。

如果需要探針頭樣式不可用作剛性探針，或者如果你想減少背板損壞的幾率，你可以選擇帶有有線翻蓋的通用單面夾具（圖5）。此處，頂側(cè)檢修板上的彈簧探針可適應(yīng)各種連接器高度。價(jià)格較高的彈簧探針，額外的接線以及將信號從底部測試接口傳輸?shù)巾敳繙y試夾具的傳輸探針的需求使得這種昂貴的替代方案更難以組裝。盡管如此，彈簧探針仍提供比剛性針更可靠的性能。此外，垂直彈簧探針接觸和減少壓力的機(jī)械壓縮緩沖器可最大限度地減少背板損壞的可能性。
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圖5。這款帶有有線翻蓋的通用單面夾具采用彈簧夾，可在被測背板上提供各種連接器高度。

最可靠的夾具類型在頂部和底部夾具板上都具有彈簧探針和繞線技術(shù);這種類型的夾具可以方便地連接到連接器，并且最不容易損壞產(chǎn)品。該設(shè)計(jì)可以具有鉸接結(jié)構(gòu)，或者頂板可以與測試系統(tǒng)的壓力單元一起單獨(dú)移動(dòng)。鉸鏈固定裝置通常更昂貴，但可能與舊測試儀更兼容
合并實(shí)心針和彈簧針
一種夾具選項(xiàng)可在剛性提供的易于組裝之間實(shí)現(xiàn)折衷彈簧探針固定裝置可提供引腳類型和可靠性，探頭選擇以及移動(dòng)自由度。這種技術(shù)將固體針測試夾具與彈簧探針填充頂板合并，在通用網(wǎng)格測試系統(tǒng)上運(yùn)行良好，該系統(tǒng)為板的頂部和底部提供網(wǎng)格。頂部和底部固定裝置通過獨(dú)立的接口分別連接到測試系統(tǒng)，避免了需要接線的引腳，從而加快了夾具的構(gòu)造并降低了成本。此外，該燈具的實(shí)心引腳部分可以獨(dú)立測試裸板。
隨著燈具變得越來越復(fù)雜，您需要更加關(guān)注如何處理，存儲和保持他們。背板固定裝置通常較大（大至3x4英尺，重量為60磅或更多），這使得操作員難以進(jìn)出存儲區(qū)域。
由于碰撞在此過程中，處于工作狀態(tài)的夾具可能會出現(xiàn)以供下次使用，表現(xiàn)出許多故障。即使是20,000根電線中的一些故障也很難找到。探針尺寸和樣式的多樣性可能意味著探針的使用壽命差異很大，使探針更換計(jì)劃變得復(fù)雜。因此，您應(yīng)該特別注意處理這些燈具，并且應(yīng)該監(jiān)控報(bào)告的故障模式，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)彎曲或損壞的探頭以及其他夾具問題。
對于大批量的背板生產(chǎn)，基于探針的傳統(tǒng)夾具設(shè)計(jì)是合理的選擇。采用這種設(shè)計(jì)的測試系統(tǒng)通?？梢栽?0秒到5分鐘內(nèi)測試PCB背板 - 包括設(shè)置時(shí)間。
對于小批量應(yīng)用，可能每天使用幾個(gè)面板，將線卡連接或連接到測試系統(tǒng)并直接插入背板上的連接器提供了許多優(yōu)點(diǎn)。這些卡本身通常比固定裝置便宜。
此外，由于每個(gè)插卡都插入特定的連接器類型，因此相同的插卡可以測試任何包含該連接器的背板，從而減少了構(gòu)建單個(gè)固定裝置所需的成本和時(shí)間。實(shí)際上，一旦您為特定的連接器類型集合提供了插卡，為包含這些連接器類型的下一個(gè)電路板構(gòu)建固定裝置需要您簡單地將卡片混合搭配。
仍然有人必須設(shè)計(jì)，制造和測試槳卡 - 通常是定制的手動(dòng)操作。維護(hù)可能很困難，并且因?yàn)闃娇ㄐ枰葮?biāo)準(zhǔn)夾具更直接的處理（重復(fù)手動(dòng)插入），所以它們更容易破損。每次測試所需的大量連接使得確保布線完整性或驗(yàn)證斷開的連接更加困難。
更重要的是，使用撥片卡設(shè)置背板測試可能是一個(gè)漫長而痛苦的過程。測試單個(gè)板的設(shè)置時(shí)間為幾個(gè)小時(shí)是常見的。每班的吞吐量通常不能超過兩個(gè)或三個(gè)后面板。然而，在這種解決方案實(shí)用的情況下，它可以降低固定成本。由于雙板卡可用于多種類型的板卡，因此它們需要的存儲空間更少。
要解決特別惡劣的連接器配置，您可以將雙切換卡連接到傳統(tǒng)的固定裝置上。在這種布置中，固定裝置包括與適當(dāng)?shù)呐浜线B接器的電纜連接。在測試期間，操作員手動(dòng)將這些撥片卡連接到被測試的后面板上，就像僅使用看板卡的解決方案一樣。
如果您只進(jìn)行看板卡測試，另一種類型的妥協(xié)可能會有所幫助設(shè)備突然面臨大批量測試要求。您可以構(gòu)建一個(gè)特殊的夾具，然后使用獨(dú)立的壓力裝置使夾具銷與被測背板接觸。夾具通過背面的連接器與測試系統(tǒng)配合。操作員只需將撥片卡插入固定裝置一次，從而基本上消除了生產(chǎn)測試期間的每個(gè)電路板設(shè)置時(shí)間。操作員可以通過氣動(dòng)壓力手動(dòng)或（對于更高點(diǎn)數(shù)）啟動(dòng)壓力機(jī)單元。
計(jì)劃測試點(diǎn)擊在背板和測試設(shè)備之間建立連接只是戰(zhàn)斗的一部分。測試這些電路板會帶來挑戰(zhàn)。您可以通過四級或五級測試過程獲得最佳結(jié)果。請注意，這些級別的定義從后面板制造商到后面板制造商不等，但概念保持不變。
級別1包括裸露的完全隔離（短路）和連續(xù)性（打開）測試（無裝配的）背板。您可以從CAD生成的（通常是Gerber格式）網(wǎng)表創(chuàng)建測試程序。一種替代方案 - 來自據(jù)稱已知良好的電路板的自學(xué)測試 - 可能會錯(cuò)過重復(fù)故障，例如由制造過程中使用的藝術(shù)品上的劃痕引起的故障。它還可能在測試系統(tǒng)或夾具內(nèi)的測試中缺少或有缺陷的連接，使一些區(qū)域未經(jīng)測試。
盡管在常規(guī)電路板上執(zhí)行此測試的任何人都熟悉短路測試，開路測試與在線測試中的對應(yīng)物有很大不同。在測試背板的連續(xù)性時(shí)，燈具必須探測電路板上每個(gè)走線（網(wǎng)絡(luò)）或走線分支的每一端。
因?yàn)樵诰€測試儀每個(gè)網(wǎng)絡(luò)只需要一個(gè)測試點(diǎn)，所以它們不包含足夠的測試點(diǎn)來執(zhí)行如此精細(xì)的測試。在這種情況下的連續(xù)性通常意味著20V或更低的走線電阻。短褲測試尋找通常設(shè)置為10 MV或更高的閾值。
2級測試短路和組裝后面板上的打開。這種單閾值測試通常只涉及低壓刺激。事實(shí)上，裸板測試儀的高壓能力可能會損壞一些背板的組件。請注意，Gerber文件可以為級別1提供完整的網(wǎng)表（測試程序），但獲取加載的背板的可比信息則更加困難。幸運(yùn)的是，新的夾具設(shè)計(jì)軟件正在出現(xiàn)以補(bǔ)償板載組件。
在某些情況下，Level 2背板夾具包含稱為開關(guān)探頭的特殊探頭。這些探針針對電路板上的鍵控位置，以確定某些連接器是否存在或是否正確定向。錯(cuò)誤定位的連接器會導(dǎo)致開關(guān)探針與正確的連接器進(jìn)行不同的壓縮，從而使測試系統(tǒng)能夠識別問題。
3級檢查無源元件（通常是電阻器和電容器）的值和容差，通常在在線測試儀或制造缺陷分析儀（MDA）上。此級別通常還會測試電路板上的任何繼電器。
一些公司將第2級和第3級結(jié)合到傳統(tǒng)的在線測試中。但是，如果單獨(dú)執(zhí)行2級測試，則3級不需要重復(fù)短路和開路測試，從而大大簡化了夾具結(jié)構(gòu)并減少了所需的測試點(diǎn)數(shù)。級別4是電路板有源元件的在線測試，如果有的話，因此是一個(gè)開機(jī)測試。級別5通過后面板的輸入和輸出執(zhí)行功能測試，通常還有一些內(nèi)部點(diǎn)。

削減不需要的級別
并非每個(gè)人都包含測試策略中的所有級別。例如，如果電路板僅包含連接器，則在第2級之后可能會完成測試。您可以在某些電路板上將第5級替換為第4級?？紤]一家公司，它構(gòu)建一個(gè)包含被動(dòng)和非常少的活動(dòng)組件的背板。電路板不是僅僅為了驗(yàn)證3級未經(jīng)檢查的元件而進(jìn)行完整的在線測試，而是直接進(jìn)入低級功能（5級）測試。
您可以重新組織水平以反映測試設(shè)備的可用性。例如，您可能擁有足夠的2級測試系統(tǒng)，但不具有足夠數(shù)量的測試點(diǎn)的3級系統(tǒng)。如果電路板包含全無源或有源的元件 - 嚴(yán)格遵守電平策略，則需要按照2級短路和開路測試進(jìn)行完整的在線3級測試。
一些制造商不喜歡這種方法，因?yàn)樗枰獮榘ㄖ辽贌o源元件的所有電路板構(gòu)建在線夾具。他們更愿意購買一個(gè)設(shè)計(jì)用于使用單個(gè)夾具執(zhí)行2級和3級測試的測試系統(tǒng)。如果背板還包含有源元件，則可以使用4級在線測試，或者您可以修改策略以同時(shí)在線測試儀執(zhí)行3級和4級測試。
一些背板允許自動(dòng)光學(xué)檢測（AOI）。 AOI不需要夾具及其相關(guān)成本。檢查還可能會查找不正確的絲網(wǎng)圖例以及電子技術(shù)無法找到的類似質(zhì)量控制問題。然而，光學(xué)檢查不會使電流通過背板上的跡線，組件或連接器，因此在可預(yù)見的將來可能會補(bǔ)充而不是取代傳統(tǒng)的背板測試。 T＆放大器; MW結(jié)果Bill Maillet是位于加利福尼亞州圣何塞的ECT測試服務(wù)公司的測試工程師。他之前創(chuàng)立并運(yùn)行了TQC Testlabs。他在加州大學(xué)伯克利分校獲得工程學(xué)學(xué)士學(xué)位。
Kevin Wheel是新罕布什爾州納舒厄ECT測試服務(wù)部的運(yùn)營經(jīng)理。他擁有超過15年的測試行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，并擁有佛蒙特州技術(shù)學(xué)院的ASEE學(xué)位。

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