一种飞针测试机测试探针抬针高度的计算方法

摘要

本发明涉及印制电路板的测试方法，尤其是涉及一种飞针测试机测试探针抬针高度的计算方法，每个探针是通过安装在X-Y轴的电机驱动而独立地快速移动，并通过Z方向的步进电机驱动而与待测PCB上的焊点进行接触以进行必要的电气测量，所述计算方法包括以下步骤：获取四个探针之间的高度差和坐标差；获取各个探针从零位下针直至接触到PCB的驱动脉冲数与PCB测试区域的关系曲线；利用上述获取的关系曲线计算出每个测点的驱动脉冲数；及根据设定的抬针高度，计算出各个探针的抬针高度所对应的驱动脉冲数。能够在保证测试效率的情况下降低测试中探针刮板的概率。

说明书

技术领域

本发明涉及印制电路板的测试方法，尤其涉及到一种印制电路板测试设备的测试方法。

背景技术

PCB(印制电路板)测试设备(又称飞针测试机)的测试探针一般由位于待测PCB正面的两个探针和位于待测PCB背面的两个探针共四个探针组成。在实际的飞针测试机中，待测试PCB通过夹具夹持住，这些探针可通过安装在X-Y轴的电机驱动而独立地快速移动，并可通过Z方向的步进电机驱动而与待测PCB上的焊点进行接触以进行必要的电气测量。在测试过程中，一般要求探针的运动具有高速度、高精度及低刮痕的特点。但是，在现有技术中，探针的运动一般会受到PCB变形的影响：1、由于PCB的制作过程存在多道工序，且每道工序均不可避免的存在误差，另外又经过运输存贮等过程，因此PCB本身存在一定的变形；2、待测PCB是由夹具机械夹持在设备中间进行测试，夹持力不均等问题也会造成PCB的变形。飞针测试机在测试这些存在变形问题的PCB时，为了避免测试探针在X-Y平面运动中对待测PCB产生刮痕，就需要将测试探针距离待测PCB的高度设置得较为恰当，因为：如果测试探针的抬针高度过高，则会降低测试效率；反之，如果测试探针的抬针高度过低，则有可能存在刮板的现象(尤其是针对大面积PCB而言)。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供飞针测试机测试探针抬针高度的计算方法，能够在保证测试效率的情况下降低测试中探针刮板的概率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种飞针测试机测试探针抬针高度的计算方法，所述飞针测试机包括用于作用待测PCB正面的两个探针和用于作用待测PCB背面的两个探针，每个探针是通过安装在X-Y轴的电机驱动而独立地快速移动，并通过Z方向的步进电机驱动而与待测PCB上的焊点进行接触以进行必要的电气测量，所述计算方法包括以下步骤：

获取四个探针之间的高度差和坐标差；

获取各个探针从零位下针直至接触到PCB的驱动脉冲数与PCB测试区域的关系曲线；

利用上述获取的关系曲线计算出每个测点的驱动脉冲数；及

根据设定的抬针高度，计算出各个探针的绝对抬针高度所对应的驱动脉冲数。

本发明的更进一步优选方案是：在所述获取四个探针之间的高度差和坐标差的过程中，是以标准PCB板为基准，四个探针分别低速扎向所述标准PCB板上的同一点。

本发明的更进一步优选方案是：在所述获取各个探针从零位下针直至接触到PCB的驱动脉冲数与PCB测试区域的关系曲线的过程中，是针对待测PCB的正面/背面设置四个设定点，这四个设定点包括位于所述待测PCB第一半区的第一对设定点和位于所述待测PCB第二半区的第二对设定点，位于待测PCB同一面的两个探针划分为用于作用第一对设定点的第一探针和用于作用第二对设定点的第二探针。

本发明的更进一步优选方案是：所述第一探针扎向所述待测PCB的第一对设定点的驱动脉冲数是实际记录得到，所述第一探针扎向所述待测PCB的第二对设定点的驱动脉冲数则是根据第一探针与第二探针之间的高度差和坐标差推算得到。

本发明的更进一步优选方案是：所述第二探针扎向所述待测PCB的第二对设定点的驱动脉冲数是实际记录得到，所述第二探针扎向所述待测PCB的第一对设定点的驱动脉冲数则是根据第二探针与第一探针之间的高度差和坐标差推算得到。

本发明的更进一步优选方案是：所述第一对设定点包括位于所述待测PCB中部的第一点和位于所述待测PCB第一半区边角的第二点；所述第二对设定点包括位于所述待测PCB中部的第一点和位于所述待测PCB第二半区边角的第二点；其中，所述第一对设定点的第一点与所述第二对设定点的第一点相互靠近，所述第一对设定点的第二点与所述第二对设定点的第二点相互远离。

本发明的更进一步优选方案是：所述待测PCB呈矩形状，所述第一对设定点的第二点对应位于所述待测PCB的第一角落，所述第二对设定点的第二点对应位于所述待测PCB的第二角落，所述第二角落与第一角落相对。

本发明的更进一步优选方案是：所述第一对设定点与所述第二对设定点是围绕一中心点对称分布的。

本发明的更进一步优选方案是：针对待测PCB的正面设置的四个设定点与针对待测PCB的背面设置的四个设定点在X-Y平面中是重合的。

本发明的更进一步优选方案是：所述关系曲线为一个带偏移量的抛物线。

本发明的有益效果在于，通过在测试前预先获得各个探针从零位下针直至接触到PCB的驱动脉冲数与PCB测试区域的关系曲线，并在测试时，使各个探针始终满足设定的高度，能够在保证测试效率的情况下降低测试中探针刮板的概率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明抬针高度的计算方法的关系曲线测试点获取位置示意。

图2为本发明抬针高度的计算方法的下针位置示意。

图3为本发明抬针高度的计算方法的流程示意。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

图1为本发明抬针高度的计算方法的关系曲线测试点获取位置示意。图2为本发明的抬针高度计算方法的下针位置示意。图3为本发明的抬针高度计算方法的流程示意。

参见图1至图3，本发明提供一种飞针测试机测试探针抬针高度的计算方法，能够采取有效的步骤，在保证测试效率的情况下降低测试中探针刮板的概率。所述飞针测试机包括用于作用待测PCB正面的两个探针和用于作用待测PCB背面的两个探针，每个探针是通过安装在X-Y轴的电机驱动而独立地快速移动，并通过Z方向的步进电机驱动而与待测PCB上的焊点进行接触以进行必要的电气测量。

如图3所示，所述抬针高度的计算方法包括以下步骤：

S101、获取四个探针之间的高度差和坐标差；

S102、获取各个探针从零位下针直至接触到PCB的驱动脉冲数与PCB测试区域的关系曲线；

S103、利用上述获取的关系曲线计算出每个测点的驱动脉冲数；及

S104、根据设定的抬针高度，计算出各个探针的绝对抬针高度所对应的驱动脉冲数。

如图1所示，在所述获取各个探针从零位下针直至接触到PCB的驱动脉冲数与PCB测试区域的关系曲线的过程中，是针对待测PCB的正面/背面设置四个设定点，这四个设定点包括位于所述待测PCB第一半区的第一对设定点和位于所述待测PCB第二半区的第二对设定点，位于待测PCB同一面的两个探针划分为用于作用第一对设定点的第一探针和用于作用第二对设定点的第二探针。其中，所述第一对设定点包括位于所述待测PCB中部的第一点3和位于所述待测PCB第一半区边角的第二点1；所述第二对设定点包括位于所述待测PCB中部的第一点4和位于所述待测PCB第二半区边角的第二点2；其中，所述第一对设定点的第一点3与所述第二对设定点的第一点4相互靠近，所述第一对设定点的第二点1与所述第二对设定点2的第二点相互远离。在本实施例中，所述待测PCB呈矩形状，所述第一对设定点的第二点1对应位于所述待测PCB的第一角落，所述第二对设定点的第二点2对应位于所述待测PCB的第二角落，所述第二角落与第一角落相对。针对待测PCB的正面设置的四个设定点与针对待测PCB的背面设置的四个设定点在X-Y平面中是重合的。值得一提的是，所述第一对设定点与所述第二对设定点是围绕一中心点(图未示出，大致与该矩形状的待测PCB的中心点位置相对应)对称分布的。

具体而言，首先，分别让四个探针从零位低速扎向校正板(标准板)上的同一点(以探针的压力传感器触发作为停止条件)，当探针停止运动时记录步进电机各自所发的脉冲数，以此作为四个探针距校正板的距离(高度)Tip1.h、Tip2.h、Tip3.h、Tip4.h。然后，计算出同面探针间的高度差HeightDiffab＝Tip1.h-Tip2.h和HeightDiffcd＝Tip3.h-Tip4.h。另外，记录每个探针在下针点Y方向的坐标Tip1.y、Tip2.y、Tip3.y、Tip4.y，并计算出同面探针间Y方向的差值YDiffab＝Tip1.y-Tip2.y和YDiffcd＝Tip3.y-Tip4.y。

然后，根据待测PCB的变形情况分别获取各个探针下发脉冲数与测试区域的关系曲线。具体有，在实际测试中，根据所测料号资料，获取待测PCB上如图1所示的四个待下针点(点1和点3为左侧探针Tip2的下针位置、点4和点2为右侧探针Tip1的下针位置)。根据下针点的坐标，设定程序让左侧探针Tip2和右侧探针Tip1同时移动到点1和点2处下针(以针头的压力传感器触发为停止条件)。当下针完成后，记录驱动每个探针的步进电机所下发的脉冲数Tip2.a1、Tip1.a2和左侧探针Tip2在点1和右侧探针Tip1在点2处Y方向的坐标Tip2.y1、Tip1.y2；然后，根据之前获取的高度差分别推算出右侧探针Tip1在点1处和左侧探针Tip2在点2处下针完成需要的脉冲数Tip1.a1＝Tip2.a1-HeightDiffab、Tip2.a2＝Tip1.a2-HeightDiffab和Y方向的坐标Tip1.y1＝Tip2.y1-YDiffab、Tip2.y2＝Tip1.y2-YDiffab。让左侧探针Tip2和右侧探针Tip1回到零位，再次分别移动到点3和点4处下针并记录脉冲数Tip2.a3、Tip1.a4和Y方向的坐标Tip2.y3、Tip1.y4，并推算出右侧探针Tip1在点3和左侧探针Tip2在点4的脉冲数Tip1.a3＝Tip2.a3-HeightDiffab、Tip2.a4＝Tip1.a4-HeightDiffab和Y方向的坐标Tip1.y3＝Tip2.y3-YDiffab、Tip2.y4＝Tip1.y4-YDiffab。类似地，与右侧探针Tip1相对的Tip3和与左侧探针Tip2相对的Tip4的脉冲数和Y方向的坐标也可按上述方法获取。四个探针所获取的数据可形成如下表格：

由于设备夹具本身的局限性导致在测试时PCB中间部位的形变量较大，因此所需的下针脉冲数也会随之增大，靠近夹具的部位(PCB上下两侧)形变量较小，因此其所需的下针脉冲数也会随之较少。根据这样的情况，可将下针脉冲数与Y坐标的关系曲线近似为一个带偏移量的抛物线，即下针脉冲数＝k(Y坐标-h)^2+b，如下，以待测PCB正面的右侧探针Tip1为例，根据上表所得每个探针在点3和点4处的数据可近似计算出h＝(Tip2.y3-YDiffab+Tip1.y4)/2和b＝(Tip2.a3-HeightDiffab+Tip1.a4)，然后分别利用点1和点2求出k1＝4(Tip2.a1-Tip2.a3-Tip1.a4)/(2Tip2.y1-Tip2.y3-YDiffab+Tip1.y4)^2和k2＝(Tip1.a2-Tip2.a3+HeightDiffab-Tip1.a4)/(2Tip1.y2-Tip2.y3+YDiffab-Tip1.y4)^2，最后由k＝(k1+k2)/2得出k。由上述计算便可得出每个探针下针所需脉冲数与Y坐标的关系式。在实际测板时，便可根据此关系式实时计算出每个探针从零位下针到接触到PCB所需的脉冲数tip1NeedPuls，tip2NeedPuls，tip3NeedPuls，tip4NeedPuls。

为了提高设备的测试效率，在实际测试中一般不会采用从零位下针的模式，而是通过设定抬针高度的形式使各个探针从一个较低的高度下针(例如1.5mm、2.5mm、3mm等)。虽然设定的抬针高度一样，但为了保证探针在快速移动过程中不会因为PCB的变形而引起刮板，本发明根据设定的抬针高度，动态地改变每个测点实际的绝对抬针位置，即每个探针的相对抬针高度一致，但实际的绝对位置根据测点位置不同而存在偏差。

如图2所示，对于一个存在变形的待测PCB来说，探针从零位下针直至接触到待测PCB不同位置所需的脉冲数存在差异，即位移A_D和位移A_E之间所需的脉冲数存在偏差，具体脉冲数可通过上述公式算出PlusAD和PlusAE；然后，根据设定的抬针高度TipUpHeight，可计算出抬针位B和抬针位C位的绝对坐标PlusB和PlusC，即探针会根据测点位置的不同(扎板位D和扎板位E)来改变其绝对的抬针高度PlusC＝PlusAD-TipUpHeight、PlusB＝PlusAE-TipUpHeight，由此便可实现在提高测试效率的同时降低了测试过程刮板的概率。

本发明通过在测试前预先获得各个探针从零位下针直至接触到PCB的驱动脉冲数与PCB测试区域的关系曲线，并在测试时，使各个探针始终满足设定的高度，能够在保证测试效率的情况下降低测试中探针刮板的概率。

应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。