摘 要 從鑽孔方法和工藝的（de）角度，分析導致PCBA 測試不穩定的原因，給出了一種分層鑽（zuàn）孔工藝，極大提升了測試夾具的精度和穩定性，具有廣泛的推廣（guǎng）應用價值。

     關鍵詞: 測試夾具；鑽孔；夾具針板

     印製電路板（PCB）是（shì）電子產品中電路元件的支撐件，它提供了電路元件和元件之間的電氣連接（jiē）。PCB裸板（bǎn）經過表麵組裝技（jì）術（SMT）上件，再經過插件的整個製程，也就是焊接、組裝好電子元（yuán）件，即印製電路板裝配（PCBA）。

      隨著表麵貼裝技術的迅猛發（fā）展，對電子組裝測試技術也（yě）提出了更高的要（yào）求。目前（qián）在電子組裝測試領域中使（shǐ）用的測試技術常用的有手（shǒu）工視覺檢查（MVI）、自動光學測試（AOI）、在線測試（ICT）、功能測試（FT）等。

     ICT測試（shì）和FT測試是目前生（shēng）產過程中最常用的方法，具有較（jiào）強的故障檢測能力和較快的測試速度。其（qí）中測試夾具作為被（bèi）測PCBA與測試設備之間的通訊載體，其測試探針的對位精度及穩定性（xìng）是保證測試質量（liàng）的關鍵。

     因此針對測試夾具的品質改善是大家一直在探索的（de），但出發點基本上都是基於選擇更為優質的硬件材料，一個是測試探針品牌的選擇，目前（qián）可供選擇的品牌不多，市場認可度最高的為德國INGUN和美國QA兩個品牌，其中德國INGUN的市場占有率（lǜ）最大。另一個是（shì）針板的材料，如（rú）進口（kǒu）防靜電FR4環氧玻（bō）璃纖（xiān）維板。在選擇了最優質的材料（liào）後，不一定能完全保證測試夾具精度及穩定，本文將從改善（shàn）鑽孔方法及工藝的角度，最大程度地提高測試夾具的精度和穩定（dìng）性。

     1 、測試夾具硬體製作的現狀及問題

     1.1 測試夾具的硬體製（zhì）作

     測試夾具（jù）是被測PCBA板與測（cè）試設備之間電氣連（lián）接的中間載體，其作用是導通PCBA與測試設備（bèi）電信號，使測試設備獲取PCBA板的（de）測試數據，從而診斷分（fèn）析PCBA板的故障。

    測試夾具的（de）組（zǔ）成基本上由底框和針盤兩部分組成，其中底框作為針盤的支撐和固定作用；核心部分為針盤（pán）部分，其作用為固（gù）定測試探針，用以使PCBA測試（shì）點通過測試探針尾端（duān）的導線連接測試設備（bèi）。如圖1所示（shì）測試（shì）夾具整體示意圖。

      圖1 整體示意圖

     測（cè）試夾具的製作是根據被測PCBA板的CAD/Gerber文件，經過行（háng）業專用軟件的分析處理挑選出需要的測試（shì）點， 生（shēng）成鑽孔文件給數控鑽床，給針（zhēn）板（圖2-1）鑽孔，然（rán）後（hòu）在針盤上安裝相應的測試探針（圖2-2），組裝好夾具底框（圖（tú）2-3），最後（hòu）根據對應的線序使用導線（繞/焊線）連接測試探針（圖2-2）與（yǔ）連接端子（圖（tú）2-4）。如圖2所示。

      圖2 後視圖

      1.2 針盤製作

      本文鑽孔工藝所選用（yòng）的針（zhēn）板板材為（wéi）10 mm厚的FR-4環氧玻璃纖維板（bǎn），測試針套為1. mm（ mil）德國INGUN型號為（wéi）KS-0 0 4 E0 （圖3）。測試針套距離針板表麵高度為 mm（圖4中H）。

       
  
        圖3 測試探針針套示意圖

      測（cè）試夾具硬體製作最為關鍵的是針板，測試探針的定位精度決定了整個測試（shì）夾具的質量和穩定性，除去測試探針和針板板材的質量問題，作為測試夾具生產商，能控製和改善（shàn）的地方隻有針板的鑽孔精度。因此目前各比較具規模的夾具生產商選擇性能比較高的數控鑽床，以此提升鑽孔精度，此方式確實對針板的測試探針的（de）精度有很大的提（tí）升。而（ér）針板鑽孔的（de）工藝采用多次步進式鑽孔，一個孔徑（jìng）貫穿整個孔位。如圖4所示。

       圖4 傳（chuán）統鑽孔工（gōng）藝示意（yì）圖

       1.3 傳（chuán）統鑽孔工藝存在的（de）問題

      目前的鑽孔（kǒng）工藝采用同一直徑的鑽頭，直接鑽出測試針套的孔徑，如圖4之E所示。此工藝存在（zài）如下幾（jǐ）點（diǎn）問題：

      （1）測試針套安裝時（shí），由於是使用專用打（dǎ）套器手（shǒu）工敲（qiāo）打的方式，力度無法把握，敲打的（de）深度無法保證（zhèng）測試針套頂（dǐng）端與針板表（biǎo）麵的距離一（yī）致。容易導致部分測試探針與PCBA板測試點接（jiē）觸不良，造成測試不穩定。

      （2）測試針套上（shàng）端（duān）設計有一卡環，該卡環的直徑（jìng）略（luè）大於針套，目的是為了防止測（cè）試（shì）針套在使用過程中鬆動。這種卡環設計配合高性能數控鑽床（chuáng），短期使用，測試探針精度能（néng）夠得到一定的（de）保障。但在高強度使用情況下，隨著測試探針的反複受力，很難保證測試針套（tào）不發生下移。

      （3）最為（wéi）關鍵的問題是這種（zhǒng）鑽孔工藝會在測試針套與孔壁之間除卡環以外的地方留下空隙（如圖（tú）4之（zhī）K），這（zhè）個空隙往（wǎng）往被忽視。以圖3測試針套為例，該空隙（xì）合計為0.1 mm，雖然很小，但是卡環與孔位（wèi）的接觸麵積很小，卡環受力（lì）不夠，容易導（dǎo）致（zhì）測試探針傾斜晃動現象，出現測試探針定位不準，與PCBA接（jiē）觸不良（liáng），測試不穩定。

       2 、分層鑽孔工（gōng）藝

      針對上述傳統測試夾具針板鑽孔工藝存在的問題，提（tí）出了一種分層多次步進式鑽孔的工藝，如圖 所示。該工藝在數控鑽床鑽孔時先鑽出孔徑為1.0 mm、深（shēn）度為2. mm的（de）孔，分二步完成，第（dì）一次鑽孔深度為2 mm，第二次（cì）鑽孔深度為2. mm；然後以上述孔為原點鑽出孔徑為0. mm的貫穿孔，第一次鑽孔深度為3. mm，第（dì）二次鑽孔深（shēn）度為 . mm，第三次鑽孔深度（dù）為10.1 mm。具體如（rú）圖 所示。

        圖5 分層鑽孔工藝示意圖

      該工藝有效（xiào）解決了（le）傳統測試夾具針（zhēn）板鑽孔工藝的確定，具（jù）有如下優點：

      （1）安裝測試針套時，直接將針套敲打至如圖所示D處下端，由於D處以下孔徑（jìng）比針（zhēn）套卡環要小，針套卡環敲打（dǎ）至此處時，阻力變大，隻（zhī）要（yào）不強行敲打，所有的測試針套的高度就會保持一致。
 
      （2）同上（shàng）所述，卡（kǎ）環到達如（rú）圖 所示A處底端後，繼續往下進入如圖 的B處0. mm孔徑時，將變得非常（cháng）困難。因此，在高強度反（fǎn）複使用情況下，測（cè）試針（zhēn）套的高度保持一致。

      （3）該工藝鑽出來的孔，安裝完測試針套後，如圖 的Z處測（cè）試針套下（xià）端與孔（kǒng）壁之（zhī）間沒有縫隙，大（dà）大增加了測試針套（tào）的受力麵積，完全避免測試針套（tào）不垂直和晃動，也（yě）進一步地提高了測試（shì）針（zhēn）套的穩固性，防止高強度長時間使用後測試針（zhēn）套下移。
 
      （4）同一孔徑采用多次（cì）步進式（shì）鑽孔，可以有效降低孔內殘留物和孔徑誤差（chà）以及鑽頭磨（mó）損。

      3 、結論

     傳（chuán）統（tǒng）的測試夾具（jù）針板鑽孔工藝（yì）對於測（cè）試點焊盤及間距較大的PCBA板，使用安全間距在2. mm以上的（de）測試探針的（de）對（duì）位精度要（yào）求不高的測試夾具針板（bǎn）短時間使用沒有太大的影響。隨著PCBA的設計越來越小型化、模塊化，相應（yīng）的PCBA設計預留的測試點和間（jiān）距也越來（lái）越小（xiǎo），測試（shì）探針的安全間距也縮小到1.0 mm，此時傳統的鑽孔工藝就不能滿足精度需求。針對上述目前測試夾具（jù）針板存在的問題及PCBA設（shè）計的發展，提出了一種分層多（duō）次步進式鑽孔的工藝，該工（gōng）藝有效解決了測試針（zhēn）套（tào）下移、晃動問（wèn）題，顯著提（tí）高了（le）測（cè）試夾具（jù）的穩定性。該工藝不需任（rèn）何投入，很容易實施，極具（jù）推廣應用意義。