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1、PCB板级功能测试夹具制作指导-月日 作者： 日期：PCB板级功能测试夹具制作指导变更纪录表：变更人日期变更情况版本6/29/11初始发布文件。1.0张文双8/28/2011修正夹具原理描述，规定PCB夹紧结构的精确尺寸，增加内容和说明图片1.1 前言： 测试夹具是测试系统中重要的一环，是典型非标设备。目前测试夹具的制备是由测试工程师提出基本要求，主要是被测产品电性能要求，将该要求提供给夹具供应商，后期夹具的结构方案，材料，加工等方面都是由供应商确定，因此供应商出于自身的技术水平或成本考虑，制作的夹具又出现许多质量与可靠性问题。要使我们的测试夹具有优秀的质量和高可靠性，就需要制定一个框架，一个
2、规范来约束夹具制作的各个部分，这就是夹具制作的标准。在本文中，利用已知PCB夹具中成熟可靠的方案作基础，把我们测试设备特点结合进去，成为覆盖绝大部分PCB板级功能测试夹具的标准。使PCB功能测试夹具成为标准化设备。其它带外壳产品等需要另外制定标准，在此不做规定。一：准备材料：1：在准备做夹具之前，测试工程师应根据被测产品的电路原理图和Spec等文件确定哪些测试点是做这台夹具所必须的，并使用OrCAD软件绘制出夹具的接线图。 所需文件：产品的Schematic，Layout，Test Spec。2：在确定制作夹具之前，测试工程师应在PCB Gerber File上确定测试点的位置，并将这些测试点
3、位置和电路板样品提供给夹具加工供应商。 所需文件：PCB Gerber files和电路板样品。二：基本结构： 测试夹具核心部分主要由针板，载板，压板组成的三明治结构，载板上放置待测试PCB。三块板通过精确可靠定位系统串接在一起，其它部件全部围绕这三块板提供结构支撑，定位，驱动力等作用。1，夹具的驱动力类型：分为手动夹具与自动夹具 手动测试夹具：测试针数量小于20个，测试针板行程小于60mm，PCB面积小于200mmX120mm，选用手动测试夹具,大部分编程夹具可选用手动测试夹具。 自动测试夹具：主要是气动夹具 1），Zero flex 适用单面较平坦的PCB; 2），Non Zero fle
4、x 适用双面元件较多的PCB; Figure 2.1 手动测试夹具 Figure 2.2 自动测试夹具2，PCB的摆放方式： 待测PCB超过60mm宽，必须水平放置方式。夹具要指明PCB放置方向，需要符合人机工程学, 有利于操作工扫描标签，产品容易放进夹具， 产品应放在夹具中心。 Figure 2.3 垂直放置PCB Figure 2.4 水平放置PCB 3，夹具内的标准部件：1） 夹具ID，可以采用电阻或8位拨码开关来识别不同的夹具。在测试机柜上相应安装DMM或DI/O Card作为读取装置。2） Board In Sensor，型号：OMRON E3T-FD13Board In senso
5、r 用于检测PCB是否放置于夹具载板上。采用可见光传感器，实现无机械接触检测。此传感器布置在PCB覆盖的范围内的夹具主体上，靠近PCB中部，且没有测试点的适当位置。Board In sensor 产生信号用于测试开始的使能条件。Figure 2.5 Board In Sensor3） Fixture Closed Sensor，型号：HAMLIN 59105Fixture Closed Sensor用于检测测试夹具上盖是否关闭到位，采用磁性开关，实现无机械接触检测。夹具上盖安装磁性元件，夹具主体安装磁敏开关。Fixture Closed Sensor产生信号用于下压气缸的使能条件。新制夹具不允
6、许使用测试站的键盘和鼠标作为夹具开始测试信号。Figure 2.6 HAMLIN磁性接近传感器 4） Fixture Load Sensor，型号：OMRON E2E-X5ME1Fixture Load Sensor用于检测测试压板下压是否到位，采用金属接近开关，实现无机械接触检测。接近开关安装在夹具主体上，在压板上对应接近开关位置安装金属片，金属片尽量采用铁磁性材料或铜材，禁用铝材与不锈钢。Fixture Load Sensor产生的信号用于给待测试PCB上电及运行软件的使能条件。 Figure 2.7 OMRON金属接近开关5） Scanner，测试夹具上扫描枪应选取固定安装形式，不能选用
7、手持形式。型号：一维码使用MS3；二维码使用Mini Hawk。Scanner用于读取待测试PCB上的条形码，要求把扫描枪固定安装在夹具内部，等夹具压板到位再进行扫码。Panel PCB测试时，防止扫描PCB甲而实际测试为PCB乙，可以安装两个Scanner。Scanner读取值作为软件开始运行的使能条件及物料跟踪的依据。 Figure 2.8 Panel PCB测试夹具为每个PCB安装了Scanner6） 计数器，记录针板工作次数，为PM工作提供依据。计数器自带电池，只需由夹具提供一个短接点信号，压板每动作一次，记录一个数。每累计到一定数值，需按规定做PM。 Figure 2.9 OMRON
8、 H7EC型计数 7） 温度传感器，若夹具需要温度传感器时，选Raytek MID-10LT温度传感器，若夹具暂时不需要温度传感器时，酌情考虑在浮板上预留安装温度传感器的位置，准备用于生产线测试工艺升级。 Figure 2.10 Raytek 红外温度传感器8） 夹具需安装把手，底脚。较宽的夹具安装折叠把手或内凹把手。9） 标签，贴在前面板的标签应标明夹具的全部重量，并明确产品的名称和型号。要求由夹具供应商提供。Figure 3.11 夹具上贴有重量警示标签4，夹具的工作顺序：打开夹具 放入PCB Board In传感器检测到放入了PCB 关闭夹具 Fixture Closed Sensor检
9、测到夹具关闭 手动或自动下压压板 Fixture Load Sensor检测到PCB压到测试针扫描枪扫描PCB的条码 给产品供电 开始测试 测试完成或测试失败后 给产品断电 手动或自动打开压板 打开夹具，取出PCB5，建议的夹具整体尺寸与重量：手动测试夹具外部尺寸小于：宽400mm，深300mm，高400mm。自动测试夹具外部尺寸小于：宽650mm，深400mm，高300mm。手动测试夹具小于15Kg，自动测试夹具小于25Kg。三：PCB夹紧系统：1，针板制作：针板用于安装测试探针，是测试夹具的核心部件，通常情况下兼作夹具箱体的上面板，在三明治结构中放置在最下面。针板的厚度为1015mm，建议
10、使用75mil及以下测试针选择10mm厚针板，100mil及以上测试针选择1015mm厚针板。镶针的孔径，孔深及孔间距必须与针套的尺寸规格一致，具体参数见所选针套的资料。做夹具前可与 Test Development Lab确认。 Figure 3.1 环氧树脂玻璃纤维板作为主测试针板 材料：手动常温测试夹具的针板可使用POM板及透明亚克力板，气动夹具及手动三温测试夹具的针板应使用环氧树脂玻纤板(例G10/FR4等)。2，载板制作：载板又称浮板，是放置PCB的地方。在三明治结构中位于中间。如PCB是单面有元件，则无元件面向下，放在载板上。PCB如是双面有元件，若产品和浮板接触的面形状不复杂，尽
11、量在载板上铣出容纳突起元件的深槽，这样能使PCB所有的支撑面在同一水平高度；若产品与载板接触的面形状太过复杂或狭小，则在载板上镶嵌支撑柱，支撑柱直径不小于3mm，支撑柱之间高度差小于0.1mm。载板上向下的支撑面和向上的支撑柱的高度需高于元件的高度大于2mm，与PCB上面的元器件水平的距离大于2mm，支撑柱与压板上压棒轴相对应。 Figure 3.2 完整的PCB载板 Figure 3.2 在载板上铣出容纳元件的深槽 Figure 3.4 在载板上镶嵌小支撑柱 载板上开过针孔和PCB的定位柱孔，须略大于针尖外径和定位柱的外径，载板在运动中不得与测试针和定位柱有干涉，在中部留有Board in
12、和温度传感器的开孔位置。在载板的两边应为操作工安放PCB留有手位。 载板材料原则推荐使用表面有防静电涂层的环氧树脂玻璃纤维板，厚度5mm，材料表面电阻率106欧姆-109 欧姆，PCB表面有焊锡的点或焊盘所对应的载板同样需要去除静电涂层。 载板应预紧安装于针板上。载板过针孔应刚好遮蔽放松状态的测试针尖，载板下支撑弹簧不少于4个，布置在载板4角，再增加的弹簧布置在左右两侧，弹簧应布置在PCB覆盖范围外面。针板上为弹簧开有专用的安装槽，弹簧可粘接在槽里。要求使用相同规格的成品弹簧，且弹簧直径弹簧长度，不得使用自行裁剪的长弹簧中间段。载板预紧安装的等高螺丝应穿过载板和弹簧固定在针板上。 载板与针板的定位，在针板四角，与弹簧均匀分布4只小型导向柱，导向柱穿过嵌在针板上的直线轴承，或用导向滑柱连接载板与针板，以此限定载板运动方向与范围，导向柱或导向滑柱行程应大于测试针行程2倍。 Figure 3.5 载板下小导向柱 Figure 3.6 弹簧与等高螺丝 3，压板制作： 压板是用于将PCB水平向下推动并压缩测试针的主要部件，位于三明治结构的最上层，通常用透明的材料制作。当PCB两面都有测试点时，压板兼作上针板。压板厚1520mm，
