自动测试设备ATE Primer

自动测试或自动测试设备广泛用于生产测试中，以便在最短的时间内完成最佳测试：有几种不同类型可用。

自动测试设备，ATE包括：

ATE基础知识自动光学检测，AOI自动X射线检测，AXI在线测试，ICT功能测试，FATE开发测试策略

ATE自动测试设备是当今电子测试领域的重要组成部分。自动测试设备可以进行印刷电路板测试，并且可以非常迅速地进行设备测试 - 比手动测试设备测试速度快得多。由于生产人员的时间是电子设备项目的总生产成本的主要因素，因此必须尽可能缩短生产时间。这可以通过使用ATE，自动测试设备来实现。

自动测试设备一般情况下很昂贵，因此必须确保使用正确的原理和正确的类型或方式的自动测试设备。只有正确使用适用的自动测试设备才能获得最大的收益。

有多种不同的方法可用于自动测试设备。每种类型都有自己的优点和缺点，在某些情况下可以起到很好的互补作用。在选择ATE系统时，有必要全面地了解不同类型的系统并能够正确应用它们。

ATE自动测试系统的类型

可以使用各种类型的ATE系统。 当他们以各种不同的方式检测电子产品，他们通常适合生产测试周期的不同阶段。 目前使用最广泛的ATE形式的自动测试设备如下：

l PCB检测系统：PCB检测是任何生产过程中的关键要素，人工检查多年前使用过，但总是不可靠和不一致。现在印刷电路板复杂得多，人工检查不是一个可行的选择。因此使用自动化系统：

l AOI，自动光学检测：广泛用于许多制造环境。它本质上是一种检查形式，是自动方式实现的。与手动检查相比，这提供了更高程度的可重复性和速度。 AOI，自动光学检测，当它位于生产焊接板的生产线末端时特别有用。在这里，它可以快速定位生产问题，包括焊接缺陷，以及是否正确的组件和安装，以及他们的方向是否正确。由于AOI系统通常位于PCB焊接工艺之后，因此在太多印刷电路板受到影响之前，可以快速解决任何焊接工艺问题。

AOI自动光学检测需要一些时间来设置和测试设备以学习电路板。一旦设置，它可以非常快速和轻松地处理板。它是大批量生产的理想选择。尽管人工干预水平较低，但正确设置需要时间，并且测试系统本身也需要大量投资。

l 自动X射线检测，AXI：自动X射线检测与AOI有许多相似之处。然而，随着BGA封装的出现，必须能够使用一种可以查看光学上看不到的物品的检查形式。自动X射线检测，AXI系统可以查看IC封装并检查封装下方的焊点以评估焊点。

l ICT在线测试：在线测试，ICT是ATE的一种形式，已经使用多年，是一种特别有效的印刷电路板测试形式。这种测试技术不仅可以查看短路，开路，元件值，还可以检查IC的工作情况。

尽管在线测试中，ICT是一种非常强大的工具，但由于大多数设计中的高密度轨道和组件导致无法访问电路板，因此它受到限制。用于与节点接触的探针必须非常精确地放置在非常精细的节距的位置，并且可能不总是良好接触。鉴于这一点以及今天在许多电路板上发现的节点数量不断增加，它的使用量比往年少，尽管它仍然被广泛使用。

制造缺陷分析仪，MDA是印刷电路板测试的另一种形式，它实际上是ICT的简化形式。然而，这种形式的印刷电路板测试仅测试制造缺陷，查看短路，开路并查看某些元件值。因此，这些测试系统的成本远低于完整ICT的成本，但故障覆盖率较低。

l ·JTAG边界扫描测试：边界扫描是近年来出现的一种测试形式。边界扫描也称为JTAG，联合测试行动小组或其标准IEEE 1149.1，与传统的测试形式相比具有明显的优势，因此已成为自动测试的主要工具之一。

开发边界扫描测试的主要原因是为了克服无法访问电路板和集成电路进行测试的问题。边界扫描通过在大型集成电路中具有特定的边界扫描寄存器来克服这一点。在电路板设置为边界扫描模式的情况下，集成电路中的串行数据寄存器将数据传递给它们。响应以及从串行数据链传出的数据使测试人员能够检测到任何故障。由于能够以非常有限的物理测试访问来测试电路板甚至IC，因此Boundary Scan / JTAG已经得到了广泛的应用。

l ·功能测试：功能测试可被视为执行电路功能的任何形式的电子测试。根据电路类型（RF，数字，模拟等），所需的测试程度，可以采用许多不同的方法。主要方法概述如下：

功能自动测试设备，FATE：该术语通常指特殊设计的控制台中的大型功能自动测试设备。这些自动测试设备系统通常用于测试数字板，但是目前这些大型测试仪并未得到广泛应用。现在许多电路板运行的速度越来越快，这些测试仪无法容纳测试板和测试仪测量或激励点之间的导线会导致大电容，从而降低操作速度。除了治具（工装）以外，程序开发也很昂贵。尽管存在这些缺点，但这些测试仪仍可用于生产量高且速度不是特别高的区域。它们常见于测试数字板，以及模拟电路板。

l 使用GPIB总线的系统集成和堆叠测试设备：可以测试板或单元本身的一种方法是使用一堆远程控制的测试设备。

尽管GPIB总线标准有很多年，许多机架安装或台架测试设备仍然具有GPIB功能。尽管GPIB相对较慢并且已经存在超过30年，但它仍然被广泛使用，因为它提供了非常灵活的测试方法。 GPIB的主要缺点是速度和编写程序的成本，尽管像LabView这样的测试执行程序包可用于帮助程序在测试环境中生成和执行。固定装置或测试接口也很昂贵。

l ·基于机箱或机架的测试设备：GPIB机架和堆叠自动测试设备方法的主要缺点之一是它占用大量空间，并且运行速度受到GPIB速度的限制。为了克服这些问题，已经开发了包含更加复杂的测试系统在内的多种测试标准。

虽然ATE有可以使用的自动测试设备的各种方法，这些是一些比较流行的系统。他们都可以使用LabView等测试管理软件来协助运行各个测试。这样可以实现测试排序，结果收集和打印输出以及结果记录等功能。

l ·组织测试（Combinational test）：目前没有一种测试方法能够提供完整的解决方案。为了帮助克服这一点，各种ATE自动测试设备系统采用了各自测试方法。这些组合测试仪通常用于印刷电路板测试。通过这样做，单个电子测试设备能够对印刷电路板测试获得更高水平的访问，并且测试覆盖率更高。此外，组合测试仪能够进行各种不同类型的测试，而无需将电路板从一个测试仪移动到另一个测试仪。通过这种方式，单组测试可能包括在线测试以及一些功能测试，然后是一些JTAG边界扫描测试。

每种类型的自动测试理念都有其优势，因此有必要为所设想的测试选择正确类型的测试方法。

结束语：

通过适当地利用所有不同的测试技术，可以使ATE自动测试设备得到最充分的利用。 这将使测试能够迅速执行，同时仍然提供高水平的覆盖。 包括AOI和X射线检查在内的检查技术可与在线测试和JTAG边界扫描测试一起使用。 也可以使用功能测试。 虽然可以使用不同类型的测试，但有必要确保产品不会过度测试，因为这会浪费时间。当然，这应排除互补性质的测试。 例如，如果使用AOI或X射线等光学检查，则还可针对它们无法检测的盲点加一步对电路板上元器件电气特性的检测-ICT在线测试，检测元器件电气特性的好坏如缺件、极反等。 还应考虑JTAG边界扫描测试的位置。 通过这种方式，可以定义最有效的测试策略。

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