在 ICT(In-Circuit Test,在線測(cè)試)中,PCBA 的植針率(即探針與測(cè)試點(diǎn)的有效接觸率)直接影響測(cè)試準(zhǔn)確性和效率。提升植針率需從設(shè)計(jì)優(yōu)化、探針管理、治具維護(hù)、PCBA 質(zhì)量控制等多維度入手,具體措施如下:
一、PCB 設(shè)計(jì)階段:優(yōu)化測(cè)試點(diǎn)布局
測(cè)試點(diǎn)的設(shè)計(jì)是提升植針率的基礎(chǔ),需從源頭避免接觸障礙:
測(cè)試點(diǎn)尺寸與間距:
測(cè)試點(diǎn)直徑建議≥0.8mm(最小不小于 0.6mm),確保探針針尖(通常直徑 0.3-0.5mm)能穩(wěn)定接觸。
測(cè)試點(diǎn)間距≥1.27mm(50mil),避免探針之間干涉或短路,尤其避免與周邊元件(如電阻、電容、連接器)間距過(guò)小(建議≥0.5mm)。
測(cè)試點(diǎn)位置避開(kāi)遮擋:
避免將測(cè)試點(diǎn)設(shè)計(jì)在高元件(如連接器、電感、BGA 周邊的立式電容)下方或陰影區(qū),防止探針被元件阻擋。
大尺寸器件(如 BGA、QFP)周圍預(yù)留≥2mm 的 “無(wú)遮擋區(qū)”,確保探針可垂直下針。
測(cè)試點(diǎn)類型選擇:
優(yōu)先使用獨(dú)立圓形焊盤作為測(cè)試點(diǎn),避免使用元件引腳(如電阻焊盤)兼做測(cè)試點(diǎn)(易因元件高度或焊錫量導(dǎo)致接觸不良)。
測(cè)試點(diǎn)表面處理選擇沉金(耐磨、抗氧化)或鍍錫(成本低),避免 OSP(有機(jī)保護(hù)劑)氧化后導(dǎo)致接觸電阻過(guò)大。
二、探針管理:確保探針性能穩(wěn)定
探針是接觸的核心部件,其狀態(tài)直接影響植針率:
探針選型匹配:
根據(jù)測(cè)試點(diǎn)尺寸選擇探針針尖直徑(如 0.8mm 測(cè)試點(diǎn)對(duì)應(yīng) 0.3-0.5mm 針尖),避免針尖過(guò)大導(dǎo)致無(wú)法接觸或過(guò)小導(dǎo)致接觸面積不足。
針對(duì)不同測(cè)試點(diǎn)硬度(如 PCB 焊盤、金屬化孔)選擇探針材質(zhì):普通測(cè)試點(diǎn)用鎢鋼探針(耐磨),軟質(zhì)鍍層用鈹銅探針(避免損傷焊盤)。
探針彈力需匹配 PCB 厚度和測(cè)試點(diǎn)壓力需求(通常 30-100g):彈力過(guò)小易接觸不良,過(guò)大可能壓塌測(cè)試點(diǎn)或?qū)е?PCB 變形。
定期維護(hù)與更換:
建立探針磨損標(biāo)準(zhǔn):當(dāng)針尖出現(xiàn)變形、鍍層脫落、針尖直徑磨損≥20% 時(shí),強(qiáng)制更換(通常每測(cè)試 5-10 萬(wàn)次檢查一次)。
定期清潔探針:用專用清潔劑(如異丙醇)或超聲波清洗,去除針尖殘留的焊錫渣、油污或助焊劑,避免雜質(zhì)阻礙接觸。
三、測(cè)試治具(針床)設(shè)計(jì)與維護(hù)
治具的精度和穩(wěn)定性是植針率的關(guān)鍵保障:
治具定位精度優(yōu)化:
采用高精度定位銷(公差≤±0.01mm)與 PCB 定位孔匹配,確保 PCB 放置后測(cè)試點(diǎn)與探針位置偏差≤0.1mm。
治具底板(針床)選用剛性材料(如鋁合金、電木),避免長(zhǎng)期使用后變形(變形量需≤0.05mm/m),確保所有探針高度一致。
探針安裝與校準(zhǔn):
探針安裝時(shí)確保垂直于 PCB 表面(傾斜度≤1°),避免因角度偏差導(dǎo)致針尖偏離測(cè)試點(diǎn)。
定期用激光校準(zhǔn)儀檢查探針坐標(biāo),對(duì)比 PCB 設(shè)計(jì)文件,修正偏差超過(guò) 0.1mm 的探針位置。
治具清潔與防護(hù):
每次換班或測(cè)試 500 塊板后,清潔治具表面(尤其是探針周圍),去除錫渣、灰塵等異物(異物可能墊高 PCB 或阻擋探針)。
在治具邊緣加裝防塵罩,避免測(cè)試過(guò)程中雜物掉入針床。
四、PCBA 生產(chǎn)質(zhì)量控制:減少測(cè)試點(diǎn)缺陷
PCBA 本身的缺陷會(huì)直接導(dǎo)致植針失敗,需控制以下環(huán)節(jié):
測(cè)試點(diǎn)焊接質(zhì)量:
避免測(cè)試點(diǎn)焊錫過(guò)多(形成 “錫球”)或過(guò)少(焊盤裸露),焊錫量以覆蓋測(cè)試點(diǎn)面積的 60%-80% 為宜,確保探針能穿透焊錫層接觸焊盤。
禁止測(cè)試點(diǎn)虛焊、焊盤翹起(剝離 PCB 基材),此類缺陷需在 AOI 或首件檢驗(yàn)中剔除。
PCB 平整度控制:
PCB 翹曲度需符合 IPC 標(biāo)準(zhǔn)(≤0.75%),避免因彎曲導(dǎo)致局部測(cè)試點(diǎn)與探針無(wú)法接觸(可在治具中增加支撐柱輔助找平)。
測(cè)試點(diǎn)無(wú)氧化 / 污染:
焊接后避免測(cè)試點(diǎn)接觸助焊劑殘留、指紋或氧化層(可通過(guò)清洗工序去除雜質(zhì),存儲(chǔ)時(shí)用防靜電袋密封)。
五、測(cè)試過(guò)程參數(shù)優(yōu)化
壓合壓力調(diào)整:
根據(jù) PCB 厚度和元件分布設(shè)置合適的壓合壓力(通常 5-15kg),確保 PCB 與探針充分接觸但不變形??赏ㄟ^(guò) “壓力測(cè)試” 驗(yàn)證:逐步增加壓力,記錄植針率最高時(shí)的壓力值作為標(biāo)準(zhǔn)。
測(cè)試程序校準(zhǔn):
首次測(cè)試前,用 “打點(diǎn)測(cè)試” 驗(yàn)證探針與測(cè)試點(diǎn)的對(duì)準(zhǔn)性:通過(guò)治具打點(diǎn)在 PCB 上,檢查印記是否完全覆蓋測(cè)試點(diǎn),偏差超 0.1mm 時(shí)修正程序坐標(biāo)。
總結(jié)
提升 PCBA 植針率需貫穿 “設(shè)計(jì) – 生產(chǎn) – 測(cè)試” 全流程:設(shè)計(jì)階段確保測(cè)試點(diǎn)可及性,生產(chǎn)階段控制測(cè)試點(diǎn)質(zhì)量,測(cè)試階段通過(guò)探針、治具維護(hù)和參數(shù)優(yōu)化保障接觸穩(wěn)定性。通過(guò)系統(tǒng)性排查(如統(tǒng)計(jì)植針失敗的測(cè)試點(diǎn)位置,分析是設(shè)計(jì)、探針還是 PCB 質(zhì)量問(wèn)題),可針對(duì)性解決瓶頸,將植針率提升至 99.5% 以上。