PCB趨向高精化 在線自動(dòng)測(cè)試全面升級(jí)
根據(jù)印制電路板(PCB)市場(chǎng)分析機(jī)構(gòu)Prismark的調(diào)查報(bào)告預(yù)測(cè)，未來(lái)幾年中國(guó)PCB行業(yè)將保持快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭，從2012年至2017年，中國(guó)PCB產(chǎn)值年復(fù)合增長(zhǎng)率可達(dá)6.0%左右，到2017年總產(chǎn)值可實(shí)現(xiàn)289.72億美元，在全球PCB市場(chǎng)的占有率也將上升至44.13%。而另一方面，縱觀當(dāng)前PCB市場(chǎng)的發(fā)展特征，可以發(fā)現(xiàn)，由于個(gè)人電腦、筆記本電腦用量的不斷萎縮，終端市場(chǎng)逐漸向智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)通信產(chǎn)品傾斜，PCB因而也正朝著輕薄化、高密度、多層板的方向演進(jìn)；加上可穿戴電子產(chǎn)品的興起，也令到柔性電路板的需求開(kāi)始上升，所有這些應(yīng)用變化，都使得PCB在線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)在市場(chǎng)需求量“井噴”的同時(shí)也面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
PCB集成度上升，功能更豐富
在線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)按照測(cè)試內(nèi)容或者應(yīng)用方向的不同，可分為在線測(cè)試(ICT)和功能測(cè)試(FCT)兩大類。ICT在線測(cè)試主要是針對(duì)PCBA上單個(gè)零件的好壞、線路上的開(kāi)短路等問(wèn)題，它相當(dāng)于一臺(tái)自動(dòng)化程度非常高的萬(wàn)用表，查找PCBA上的零件問(wèn)題、開(kāi)短路問(wèn)題，而不涉及PCBA的整體功能；而FCT測(cè)試則恰恰相反，它主要針對(duì)的是整個(gè)PCBA或半成品/成品的整體功能，即測(cè)試出待測(cè)物是否能滿足當(dāng)初設(shè)計(jì)所想要達(dá)到的功能。但總之，無(wú)論是ICT還是FCT，這些在線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)都是由“信號(hào)采集-信號(hào)調(diào)理-數(shù)據(jù)處理-人機(jī)接口-報(bào)表輸出”這幾大部分所組成。
談到目前市場(chǎng)的變化，專注于自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)、自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備研發(fā)的全天自動(dòng)化能源科技(東莞)有限公司工程師楊坤介紹道，隨著制造工藝的進(jìn)步，現(xiàn)在PCB電路板的集成度越來(lái)越高，這種發(fā)展趨勢(shì)極大地滿足了人們對(duì)于電子產(chǎn)品精美小巧、高性能、結(jié)實(shí)耐用等需求，同時(shí)也對(duì)產(chǎn)品在出廠前的檢驗(yàn)測(cè)試提出了諸多挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)于工廠在線自動(dòng)測(cè)試這一領(lǐng)域。
盡管ICT作為一項(xiàng)較為成熟的應(yīng)用技術(shù)，經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，但目前無(wú)論是壓床式還是飛針式，均無(wú)法擺脫需要探針接觸的方式，即探針通過(guò)與PCBA上測(cè)試點(diǎn)或者零件腳的接觸，從而施加和采集信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)測(cè)量。而隨著電路板元件密度的不斷提高，電路板設(shè)計(jì)的緊湊性也不斷提升，這也必然導(dǎo)致在PCBA上能下針的地方越來(lái)越少，且下針越來(lái)越難，這就從源頭上降低了ICT測(cè)試的覆蓋率，進(jìn)而影響到真?zhèn)€系統(tǒng)的可測(cè)率。針對(duì)這一挑戰(zhàn)，雖然近年來(lái)ICT系統(tǒng)增加了新的先進(jìn)測(cè)量技術(shù)，如TestJet與邊界掃描技術(shù)，但由于技術(shù)專利等原因，均為ICT的附加選件并且價(jià)格不菲。
另一方面，F(xiàn)CT作為在線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的另一個(gè)分支，同樣也面臨著全面升級(jí)的需求。“由于FCT側(cè)重于整體功能的測(cè)試，所以元件的密度增加對(duì)于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集前端即UUT接觸界面沒(méi)有太大的影響。但是在電路板密度不斷增加，集成度逐步提升的同時(shí)，它的功能也更加豐富與多樣化，這就對(duì)現(xiàn)代自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)提出了更加全面、高效的要求，推動(dòng)FCT功能測(cè)試必須朝著全自動(dòng)化的方向發(fā)展。”楊坤說(shuō)。
非標(biāo)準(zhǔn)化滿足不同測(cè)試要求
想讓產(chǎn)品測(cè)試又快又準(zhǔn)，是每一個(gè)廠商的不懈追求，但實(shí)際上，在線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的可測(cè)率與測(cè)試速度本身就是一對(duì)矛盾體，要協(xié)調(diào)解決好這一難題，需要從多方面著手。對(duì)此，楊坤談到，首先要從工廠流水線的生產(chǎn)流程上開(kāi)始抓起，按照產(chǎn)品工藝流程，合理安排測(cè)試站別是第一步，也是關(guān)鍵的一步，應(yīng)將產(chǎn)品的所有測(cè)試項(xiàng)目科學(xué)、合理地分布于產(chǎn)線的不同階段，例如ICT必須放置于FCT前面，而AOI與ICT是否需要同時(shí)設(shè)置？誰(shuí)放置于前面？等等都必須依據(jù)實(shí)際情況來(lái)做出安排。
其次，應(yīng)盡可能地實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的全自動(dòng)測(cè)試模式。這樣就可以讓整個(gè)測(cè)試環(huán)節(jié)與其它組裝、涂覆等工序一樣實(shí)現(xiàn)無(wú)人化生產(chǎn)，以大幅提高產(chǎn)品的日產(chǎn)量，并且還能杜絕人為因素所造成的干擾與誤判等問(wèn)題。此外，還可以嘗試進(jìn)行測(cè)試設(shè)備的多樣化設(shè)置，例如ICT與AOI測(cè)試都是檢測(cè)PCBA元件好壞、開(kāi)短路等項(xiàng)目，但它們的測(cè)試原理或測(cè)試方向完全不同，一種是從電學(xué)角度測(cè)試，另一種是從光學(xué)角度測(cè)試，如果把兩者結(jié)合起來(lái)，令產(chǎn)品的測(cè)試可以從多個(gè)角度來(lái)進(jìn)行，就能更有利于提升系統(tǒng)的測(cè)試效率。
總體而言，在線自動(dòng)測(cè)試是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的技術(shù)，包括硬件、軟件的設(shè)計(jì)，以及系統(tǒng)集成等等，隨著人們對(duì)于測(cè)試系統(tǒng)或測(cè)控技術(shù)的要求更加多樣化，正驅(qū)動(dòng)著現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)朝微型化、集成化、遠(yuǎn)程化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化等方向邁進(jìn)，為提高生產(chǎn)效率、改進(jìn)制造水平做出更大的貢獻(xiàn)。
就現(xiàn)階段在線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的兩大主要開(kāi)發(fā)方向——標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)與非標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)，楊坤表示，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試指的是ICT測(cè)試、電源功能測(cè)試系統(tǒng)等；而非標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)則是下一個(gè)極具潛力的應(yīng)用開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。這主要是因?yàn)楫?dāng)前不同產(chǎn)品的差異性非常大，而且即使是同一類產(chǎn)品，由于工藝流程不同，測(cè)試的側(cè)重點(diǎn)也會(huì)不一樣，為了實(shí)現(xiàn)最佳的測(cè)試性價(jià)比，現(xiàn)在越來(lái)越多的工廠往往會(huì)選擇這類非標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)的產(chǎn)品，其優(yōu)勢(shì)在于可以完全按照客戶的應(yīng)用需求來(lái)選擇所測(cè)試的內(nèi)容，從而剔除了冗長(zhǎng)的、客戶不必要的測(cè)試項(xiàng)目。據(jù)了解，目前針對(duì)不同的行業(yè)應(yīng)用，全天自動(dòng)化已開(kāi)發(fā)出包括音響功放、電磁爐整機(jī)、LED驅(qū)動(dòng)電源、點(diǎn)鈔機(jī)主控板、電子相冊(cè)主控板等在內(nèi)的一系列在線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。
對(duì)于在線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的選型，其中的重要性能指標(biāo)有：精度、分辨率和測(cè)量速度，這些也是工程師在決定如何收集和測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)所必須要考慮的。另外，在許多應(yīng)用中，環(huán)境因素對(duì)于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可能起到?jīng)Q定性作用，例如應(yīng)用場(chǎng)所的電噪聲大小、傳感器的位置距離等等。
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