最新PCB板级功能测试夹具制作指导Word文档格式.docx
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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),Zeroflex→适用单面较平坦的PCB;
2),NonZeroflex→适用双面元件较多的PCB;
Figure2.1手动测试夹具Figure2.2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。
Figure2.3垂直放置PCBFigure2.4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/OCard作为读取装置。
2)BoardInSensor,型号:
OMRONE3T-FD13
BoardInsensor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。
BoardInsensor产生信号用于测试开始的使能条件。
Figure2.5BoardInSensor
3)FixtureClosedSensor,型号:
HAMLIN59105
FixtureClosedSensor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。
FixtureClosedSensor产生信号用于下压气缸的使能条件。
新制夹具不允许使用测试站的键盘和鼠标作为夹具开始测试信号。
Figure2.6HAMLIN磁性接近传感器
4)FixtureLoadSensor,型号:
OMRONE2E-X5ME1
FixtureLoadSensor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。
FixtureLoadSensor产生的信号用于给待测试PCB上电及运行软件的使能条件。
Figure2.7OMRON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,不能选用手持形式。
型号:
一维码使用MS3;
二维码使用MiniHawk。
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。
PanelPCB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。
Figure2.8PanelPCB测试夹具为每个PCB安装了Scanner
6)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。
Figure2.9OMRONH7EC型计数
7)温度传感器,若夹具需要温度传感器时,选RaytekMID-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。
Figure2.10Raytek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。
Figure3.11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→BoardIn传感器检测到放入了PCB→关闭夹具→FixtureClosedSensor检测到夹具关闭→手动或自动下压压板→FixtureLoadSensor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PCB
5,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10~15mm,建议使用75mil及以下测试针选择10mm厚针板,100mil及以上测试针选择10~15mm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TestDevelopmentLab确认。
Figure3.1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。
Figure3.2完整的PCB载板
Figure3.2在载板上铣出容纳元件的深槽
Figure3.4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Boardin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10^6欧姆-10^9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。
Figure3.5载板下小导向柱Figure3.6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15~20mm,也可以由两块板紧密叠放,用适当数量螺丝紧固安装在一起,要求每层板厚度不得少于10mm。
当作针板使用时,镶针套部位的厚度为10~15mm,建议使用75mil及以下测试针选择10mm厚,100mil及以上测试针选择10~15mm厚。
压板上应装有两种压棒,一种是PCB压棒,用于均匀下压PCB到载板上,使压棒压在载板上PCB的无电子元件区域。
为避免PCB压棒下压造成PCB变形,或产生有害应力,压板上面必须合理布置PCB压棒,且尽可能对正载板上支撑面或支撑柱,下压棒不能压在较长悬空的PCB上面,例如PCB悬空距离大于30mm时不得放置PCB压棒。
PCB压棒采用双圆柱形或圆锥形,底部直径6~8mm,用M3螺丝固定安装于压板上,尖端是平面,直径3mm,各压棒之间高度差小于0.1mm。
压棒任意部位距离PCB上元件大于2mm。
另一种压棒是载板压棒,载板压棒布置在PCB区域外的四角,采用圆柱形,底面直径10mm,用M3螺丝固定安装在压板上,各压棒之间高度差小于0.1mm。
载板压棒长度等于PCB压板长度与PCB厚度之和。
若PCB上面有测试点,则测试针必须镶在下压板上面。
安装好的测试针高度应比PCB压板高出测试针的2/3行程。
Figure3.9压板上压棒有两种
压板与针板的定位,
在手动夹具中,压板上安装两个法兰式直线轴承。
穿过直线轴承的光轴垂直固定在针板上,压板沿着光轴上下运动,运动轨迹决定于光轴的位置,由此保证压板与针板的精确定位。
光轴材料选用轴承钢,确保长期耐用。
直线轴承下面,在光轴上套装缓冲弹簧,弹簧弹力应大于快速夹与压板的重量,保证必须在人手力量克服弹簧弹力后,使压板压向PCB和载板,起到缓冲PCB与测试针接触的作用。
Figure3.7手动夹具压板与法兰式直线轴承Figure3.8直线轴承下安装缓冲弹簧
在气动夹具中,针板上安装定位柱,定位柱需与针板上半深孔紧配合,在针板后面由螺丝紧固,定位柱顶端半球型,直径≥12mm,保证定位准确,牢固可靠。
压板上对应安装滑套,滑套与压板紧配合。
要求滑套内径大小与定位柱外径大小关系为滑配,无间隙。
定位柱材料可用304不锈钢,滑套采用POM,前边缘45°
倒角2mm以上,内壁光滑,内壁长度大于直径,安装后,滑套内可加微量润滑脂。
针板定位柱需要2~3个,布置在载板外针板两侧和前方中间位置。
Figure3.9气动夹具压板与针板的定位柱和滑套
四:
PCB定位系统:
1,PCB的预定位,帮助PCB快速准确进入定位孔:
PCB向前放置时,在载板左右及前面须有用于预定位的导向柱,数量4至6个,导向柱呈圆锥状,或有倒角斜面的导向块,用于引导PCB外边缘,使PCB定位孔刚好对正PCB定位柱,利于帮助PCB快速准确进入定位孔。
预定位导向柱或导向块材料用POM,少数情况可用金属材料。
Figure4.1载板上安装PCB预定位导向柱
2,PCB的定位:
PCB上都有专用的定位孔,选择PCB对角方向相距最远的两点或三点用于定位。
为保证PCB上测试点与针板定位准确,定位柱必须垂直紧固安装于针板上,PCB定位柱有两种安装方式:
一种是针板上开有半深孔,PCB定位柱下面圆柱形,与半深孔紧配合;
一种是针板开全深孔,PCB定位柱中部有台,下半段圆柱形与孔紧配合,两种方式背面都需使用螺丝紧固。
PCB定位柱顶端倒圆锥角或半圆头,圆锥角度小于45度,表面光滑,定位柱直径应比PCB定位孔小0.02~0.05mm。
PCB定位柱穿过载板,载板上孔径比定位柱直径大2mm,与载板无机械接触。
PCB定位柱长度以放入PCB时,定位柱圆柱段高出PCB2mm为准。
PCB定位柱用标准件,或由标准件改制,材料不锈钢。
Figure4.2穿过载板的PCB定位柱
五:
夹具驱动系统:
按夹具压板的动力类型,通常分为手动与气动。
1,手动夹具:
当PCB全宽110mm,长200mm以下时,可以用手动测试夹具。
手动夹具可用手直接下压压板;
通过快速夹顶压板;
搬动摇把驱动压板等。
对于PCB测试夹具,最常用快速夹方式,其它方式可由TestDevelopmentRoom提供咨询。
压板的行程应小于60mm,如确实需要大于60mm,应改做气动夹具。
快速夹安装在与针板三明治机柜垂直的立板上,要求立板后面油支撑板,结构坚固,不变形。
快速夹的力点应选在压板上所有压棒的应力中心,如有空间干涉,可将力点移动不超过25mm。
为此,快速夹的安装底座可加高。
为防止快速夹固定螺丝脱落造成PCB或夹具损坏,快速夹与压板之间需通过中间连接块相连。
并使压板上所有螺丝都是从上向下拧紧的,即使脱落也不会掉落在PCB上。
选择快速夹除计算行程外,还要注意把手的方向要符合人手运动最舒适的方向,同时不会夹手。
Figure5.1用快速夹的手动夹具Figure5.2快速夹与压板提供中间块连接
2,气动夹具:
当PCB任意边长超过110mm,或PCB上有超过30mm高的电子元件时,可用气动夹具。
气动夹具分为敞开式和掀盖式。
Figure5.3敞开式气动夹具Figure5.4掀开式气动夹具
敞开式结构简单,成本低,但是易夹手,必须有双手同时启动机构。
掀开式启动夹具机构复杂,加工要求高,零部件多,但是安全性好。
掀开式夹具中,气缸安装在掀盖上,气缸必须安装牢固可靠。
根据需要可选择2个,4个气缸,所有气缸按照PCB应力中心均匀布置在两边或斜对角。
气缸与压板的连接,由于压板与针板之间有专门的定位柱,由此气缸与压板不能紧固连接,防止压板受力不均造成运动障碍。
气缸与压板之间采用柔性连接,气缸杆前端装有工字型夹板,压板安装在工字型夹板中,夹板直径比压板孔径小2mm,夹板间距比压板厚度大0.3~0.5mm,实现压板在工字型夹板中是自由浮动的。
(三)上海的文化对饰品市场的影响气缸的选型,推荐缸径X行程=16mmX15mm的紧凑型气缸。
气缸行程与针板定位柱的直径,长度,测试针的行程,针套安装深度,载板厚度,PCB压棒长度,载板压棒长度等密切关联,如有改变,须经TestDevelopmentRoom审查同意。
、DIY手工艺市场现状分析掀盖式气动夹具定位过程:
关闭夹具盖(FixtureClosedSensor信号状态翻转)→此时压板上定位滑套刚好在针板定位柱上约1~2mm等待,定位滑套与针板定位柱不一定同心→电磁阀动作,气缸下压→定位滑套的倒角边缘碰到针板定位柱的半圆头→压板顺势作水平浮动→定位滑套与针板定位柱同心并下滑到定位柱的圆柱段→此时压板与PCB,针板实现精确定位→测试针→测试针触到PCB的测试点→压板继续下行至气缸下止点,此时测试针刚好压缩2/3行程
(四)大学生对手工艺制品消费的要求
Figure5.5气缸与压板柔性连接
8、你是如何得志DIY手工艺制品的?
六:
电信号部分:
1,
2,中式饰品风格的饰品绝对不拒绝采用金属,而且珠子的种类也更加多样。
五光十色的水晶珠、仿古雅致的嵌丝珐琅珠、充满贵族气息的景泰蓝珠、粗糙前卫的金属字母珠片的材质也多种多样。
测试针:
测试工程师根据PCB上测试点的间距,测试点上电流的大小,测试点与相邻电子元件的距离选择合适的针套,并尽可能只用一种针套。
根据PCB测试点,选择合适针尖类型。
可参考针形手册或与TestDevelopmentRoom共同选择。
针形确定后,根据手册推荐的开孔尺寸告知夹具供应商。
测试针套的安装必须确保测试探针的压缩行程大于其最大行程的1/2,小于其最大行程的2/3。
测试针套的安装有夹具供应商完成,要求针套尾部焊杯方向有序,如图Figure6.1所示。
(二)创业弱势分析Figure6.1针套尾部焊杯方向
动漫书籍□化妆品□其他□测试针套与连接线焊接后,所有焊点需要热缩管绝缘保护,并把连接线固定在测试针所在针板或压板后。
当夹具针板在运动中,必须保证针套和电线的焊接部分保持相对的静止。
3,
4,世界上的每一个国家和民族都有自己的饰品文化,将这些饰品汇集到一起再进行新的组合,便可以无穷繁衍下去,满足每一个人不同的个性需求。
连接线:
测试工程师必须给出夹具接线图,图中必须根据信号电流注明所有接线的线号。
常用连接线线号对应最大通过电流见下表,例如对于通过电流小于等于6A的线,可以选用20AWG线。
Beadwrks公司还组织各国的“芝自制饰品店”定期进行作品交流,体现东方女性聪慧的作品曾在其他国家大受欢迎;
同样,自各国作品也曾无数次启发过中国姑娘们的灵感,这里更是创作的源泉。
AWGgauge
ConductorDiameter
MaximumAmpsforchassiswiring
ConductorSectionArea
这里有营业员们向顾客们示范着制作各种风格炯异的饰品,许多顾客也是学得不亦乐乎。
据介绍,经常光顾“碧芝”的都是些希望得到世界上“独一无二”饰品的年轻人,他们在琳琅满目的货架上挑选,然后亲手串连,他们就是偏爱这种DIY的方式,完全自助在现场,有上班族在里面精挑细选成品,有细心的小女孩在仔细盘算着用料和价钱,准备自己制作的原料。
可以想见,用本来稀奇的原料,加上别具匠心的制作,每一款成品都必是独一无二的。
而这也许正是自己制造所能带来最大的快乐吧。
Inches
mm
mm²
10
0.1019
2.58826
55
5.2
12
0.0808
2.05232
41
3.5
14
0.0641
1.62814
32
2
16
0.0508
1.29032
22
1.3
18
0.0403
1.02362
1
20
0.032
0.8128
11
0.5
0.0254
0.64516
7
0.32
24
0.0201
0.51054
0.2
连接线材料:
采用多股软线,所有连接线可由大陆汽车提供,或由大陆汽车指定品牌与型号。
具体型号可咨询TestDevelopmentRoom。
夹具配线除了常用连接线外,还有其他各种信号电缆,恰当地选择信号电缆,并将其标注在夹具接线图中。
例如屏蔽箱的DB25插头,应注意其滤波器的截止频率,防止在通讯,待测高频信号产生干扰,及音频/视频/射频信号产生干扰。
布线:
电线的固定必须牢固,美观。
线缆从夹具出来时,必须使用线箍套紧线缆。
5,连接器:
连接器主要指测试机柜与测试夹具之间的多点连接线的接口。
在确定夹具方案时,就要确定连接器的形式,数量,具体品牌,型号,连接方式可以咨询TestDevelopmentRoom,应优先选择目前已有库存的品牌与型号。
当连接器型号确定后,测试工程师应在夹具的连线图上标明连接器的品牌,型号,P/N。
同时,将确定的连接器开孔尺寸提供给Vendor,用于夹具加工。
七:
气动元件部分(此处仅气动夹具要求):
气动夹具中需要安装部分气动元件。
对于夹具用压缩空气,默认气源气体是洁净干燥的。
因此,夹具部分不需要压缩空气三联件。
Figure7.1气源快插头
Figure7.2夹具内安装减压阀
1,气缸选型:
应选择双作用气缸,保证压板在测试程序开始前处于气缸上止点,程序结束后,由气缸提起压板。
2,电磁阀选型:
通常选择5口3位的电磁阀,若夹具运行同一个动作而使用多个气缸,应使用同一个电磁阀控制,确定气缸型号与数量后再选择电磁阀,此时注意计算电磁阀空气流量与气缸用气量匹配。
电磁阀排气口必须安装消声器。
电磁阀的驱动电压选择12VDC或24VDC,未来尽量统一到24VDC。
3,调压阀选型:
夹具内需要安装带气压指示调压阀,调压阀调压范围通常在0.05MPa~0.85MPa之间,实际操作调整到0.5MPa。
选择调压阀同样需要注意与气缸用气量匹配,选择调压阀流量是气缸用气量的1.5倍。
4,气源快插头:
在夹具箱体后面安装气源快插头,用于引入工厂厂房压缩空气气源。
选择与工厂所用快插同型号插头。
5,其他气路元件:
节流阀,气管,等径或变径接头,二通或三通接头,单向阀等。
夹具气路系统采用6mm气管件,局部小气缸可用4mm气管件。
八:
机械元件:
测试夹具中使用的机械元件尽量使用标准件,除非使用标准件可能造成夹具使用的不便,可以由供应商自行设计加工。
此标准件必须是市场上方便购买的。
1,螺丝:
夹具箱体及各框架结构,使用公制内六角圆柱螺丝,所有内六角圆柱螺丝的螺丝头部应卧在夹具板材内,不得突出。
其它部分由使用要求,可能使用沉头螺丝,半圆头螺丝,要求使用不锈钢十字头。
夹具黑色部位使用黑色螺丝,浅灰或白色部位使用不锈钢螺丝。
要求所有螺丝硬度标准达10.9级及以上。
2,直线快速夹:
手动夹具常使用直线快速夹,用于推动针板。
把手形状及角度请参考手册,行程选择30mm,40mm,50mm,60mm,快速夹运动部件的间隙尽可能小,选用名牌产品可确保此要求。
3,直线轴承:
在手动夹具中,针板运动必须使用法兰式直线轴承,载板运动可使用普通圆柱直线轴承。
4,合页:
手动夹具采用合页连接针板与箱体,气动夹具采用铰链连接针板与箱体。
合页材料选用不锈钢或黄铜。
铰链采用型材配套标准件。
5,PCB压棒:
尽量采用标准件,按夹具制作要求修改,使其满足要求。
九:
安全防护系统:
测试夹具各部分在使用中必须符合ESH要求。
夹具不得使用会产生挥发的,或有害的有机物化学品。
夹具中除产品供电外,其他辅助电源应避免使用高于36V电压,避免使用220VAC供电的电源整机。
辅助电源应布置在测试机柜中专门的电源箱内。
为保护被测PCB,夹具载板必须使用防静电板。
对于各种测试夹具,为保护操作人员的安全,在人手接触到的地方,对夹具要进行倒角或去除毛刺处理。
如果是气动夹具,还应有足够的防护措