【正达故障电路板检测设备系列论文】



[图说]新型在线测试夹和多样离线测试板


原文发表于国家级设备领域权威刊物《设备管理与维修》2017年第1期



摘要:正达故障电路板检测设备系列论文从在线测试夹和离线测试板视角,介绍国内第三代在线电路维修测试仪在使用环节上取得的最新成果以及未来发展方向。


关键词:测试夹;离线测试板;第三代测试仪


0 引言

    第三代在线电路维修测试仪的突出特点是具有80路数字测试通道,可对40管脚以上的数字IC直接功能测试,可测试数字IC高频动态参数故障。本文从在线测试夹和离线测试板这个视角,介绍国内第三代ZD9610测试仪在使用环节上取得的最新成果以及未来发展方向。


1 原有在线测试夹和离线测试盒的局限性

    所谓在线测试主要体现在测试夹上,借助多种规格测试夹,可对焊接在电路板上的集成IC直接测试。

    目前国内在线电路维修测试仪主要配备3种规格IC测试夹,分别为:
    DIP测试夹:双列直插封装,管脚中心距2.54mm;
    SOP测试夹:双列贴片封装,管脚中心距1.27mm;
    PLCC测试夹:4侧J形管脚贴片封装,管脚中心距1.27mm.


    集成IC的发展方向是小型化和多管脚。近年来,早期DIP封装趋少,SOP封装应用较广,同时衍生出SSOP(缩小型SOP),TSSOP(薄缩小型SOP)等许多新型封装形式,一些贴片IC管脚中心距仅为0.5mm.由于测试夹的限制,对新型封装IC更多采用离线测试方式。


    上两代测试仪离线测试贴片IC的方法,是将IC对应的单独测试插座插接到离线测试盒上的40管脚DIP锁紧插座中,通过转换完成测试。这是因为上两代测试仪只配备一个带DIP/40pin插座的离线测试盒。这带来2个问题:一是使用过程相对繁琐;二是对超过40管脚的贴片IC无法测试。


2 IC测试夹具是电路测试仪核心价值体现

    电路测试仪的强项就是测试集成IC,无论在线还是离线,无论是功能测试还是VI曲线测试。在线测试夹和离线测试板至关重要。例如:某IC管脚自身相互短路或特性改变,若IC管脚数是N,任意2个管脚之间测试1次,要测试N(N-1)/2次。这意味着对一个48管脚IC至少要测试1128次。用VI探棒难以完成这个测试,而采用测试夹(或离线测试板)测试1128条VI曲线,则不超过10s钟。对于第三代ZD9610测试仪而言,提供种类丰富的在线测试夹和离线测试板是一个绕不过去的问题。当务之急是配备多种类型的离线测试板。


3 多样化离线测试板解决IC测试基本问题


图1:ZD系列标准离线测试板


    标准离线测试板(图1)采用2组60线测试电缆。包括:管脚中心距2.54mm的DIP插座,管脚中心距1.27mm的SOP,PLCC插座以及<1.27mm的SSOP,TSSOP等插座。整板采用拨码开关、插针跳线两种供电方式。



图2:ZD系列标准离线测试板局部


    从左至右,插座管脚数分别为:34pin,24pin,56pin,64pin(图2)。其中:34pin,56pin是SSOP插座,管脚中心距0.65mm。64pin是TSSOP插座,管脚中心距0.5mm。第三代ZD9610测试仪可对74FCT16460(56pin),74ALVCH16832(64pin/+3.3V供电)等数百种40管脚以上复杂数字IC功能/性能测试和型号识别。标准离线测试板成为第三代ZD9610测试仪测试功能大幅跃升的有力保证。


图3:ZD系列综合测试板A


    综合测试板A(图3)采用1组40线和1组60线测试电缆,可兼顾在第二代测试仪上使用。测试插座以SOP,SSOP为主,兼有DIP插座,宽体/窄体SDIP插座(收缩型DIP封装/管脚中心距1.778mm)等。


图4:ZD系列综合测试板B


    综合测试板B(图4)采用2组60线测试电缆。测试插座以PLCC为主,兼有DIP插座、PGA插座(阵列插针式封装/管脚中心距2.54mm)和QFP插座(4侧L形管脚扁平式封装/管脚中心距0.65mm/100pin)等。



图5:ZD系列器件筛选测试板A


    器件筛选测试板A(图5)采用2组60线测试电缆。测试插座涵盖DIP,SDIP,SOP,SSOP,TSSOP,PLCC等多型,管脚中心距为0.5mm~2.54mm,适用范围广。



图6:ZD系列器件筛选测试板B


    器件筛选测试板B(图6)采用2组60线测试电缆。测试插座以QFP为主,管脚中心距有1mm,0.8mm,0.65mm,0.5mm等规格,最大管脚数120pin.还包括多种PGA插座,针对性很强。



图7:ZD系列240pin器件测试板


    该板采用4组60线测试电缆,专门用来测试QFP封装管脚中心距0.5mm的240pin器件(图7).


4 研制新型在线测试夹是艰巨的挑战

    鉴于国内测试仪原有贴片测试夹已经使用20多年,只能测试管脚中心距为1.27mm的SOP和PLCC器件,并且双列SOP测试夹最大管脚数仅为28pin,所以研制新型贴片测试夹也变得愈发迫切。



图8:ZD系列TSSOP测试夹(48pin)


    第三代ZD9610测试仪于2015年验证了新型双列TSSOP测试夹(图8),管脚中心距为0.5mm/48pin.测试时管脚定位精确,达到预期效果。TSSOP测试夹首次大幅突破国内贴片测试夹管脚中心距1.27mm这个界限。SSOP测试夹的研制难度小于TSSOP测试夹(图9),因此首先验证TSSOP测试夹的意义更大。


图9:ZD系列TSSOP测试夹在线测试


    虽然离线测试插座种类丰富,但研制一款高精密测试夹的难度却很大。这可不是将离线测试插座倒扣过来测试IC那样简单。以TSSOP封装为例,离线测试时IC在插座中是底面向下,放置后各个管脚被充分包裹。而在线测试时IC被焊接在电路板上,测试夹要从IC上面向下夹取。管脚接触面积小,稳定性差,定位困难。研制中要面对定位方式、材料选择、加工工艺、合格率、方便性、耐用性等一个又一个非常棘手的难题。



图10:ZD系列QFP测试夹(64pin)


    第三代ZD9610测试仪于2016年再次验证了方形QFP测试夹(图10),管脚中心距为0.65mm/64pin.由于QFP器件4侧管脚接触面多,管脚呈L形向外伸展,定位难度大。北京正达公司在整个研制过程中遇到很大困难,反复调整测试方案。最终QFP测试夹采用按压测试方案,测试效果满意。


    TSSOP测试夹和QFP测试夹都是首次在国内测试仪上应用,意义很大。同时应当看到,这两款测试夹都带有探索性,并非完美无缺。TSSOP测试夹的研制难度大于研制SSOP测试夹,更是明显大于原有的SOP测试夹。QFP测试夹相比于PLCC测试夹同样难很多。对于方便性、耐用性而言,相对于SOP,PLCC测试夹尚有差距,也存在进一步改进的空间。


5 结语

    器件的发展趋势在无形之中预示着在线电路维修测试仪的发展未来。若不能积极面对器件的飞速变化,仅满足于使用探棒类似万用表那般地对新型器件逐点测试VI曲线,不在IC功能测试上下功夫,不在IC测试夹具上下功夫,电路测试仪将退化成一种简单工具,没有未来。唯有紧跟技术发展步伐,在测试技术和使用环节上都不断地做出突破,才是正确的发展方向。

    研制种类丰富的在线测试夹和离线测试板,正是第三代ZD9610测试仪高端品质的诠释,不断发展的缩影。

2017年01月19日

※正达故障电路板检测设备:"ZD国内第三代在线电路维修测试仪的最新发展"后记

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