專利名稱：一種電路板全自動測試系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及實裝電路板的測試技術領域，具體涉及一種電路板全自動測試系統。
背景技術：
在實裝電路板(Printed- Circuit Board Assembly, PCBA)的批量生產過程中，由于設備和操作者的各種可能的因素，不可能保證生產出來的PCBA全部都是完好品。這就要求在生產的末端加入各種的測試設備和測試工具，以保證出廠的所有實裝電路板與設計的各種規格和參數完全一致。在線測試(In Circuit Test, ICT),可測試PCBA上已焊接的電阻、電容、電感、二極管、三極管、運算放大器及數字器件。ICT使用范圍廣，測量準確性高，對檢測出的問題指示明確，即使電子技術水準一般的工人處理有問題的PCBA也非常容易。使用ICT能極大地提高生產效率,降低生產成本。功能測試(Functional Circuit Test, FCT)指的是對測試目標板PCBA提供模擬的運行環境，使其工作于各種設計狀態，從而獲取到各個狀態的參數來驗證PCBA的功能好壞的測試方法。即對PCBA加載合適的激勵信號，測量輸出端響應是否符合要求，以檢測PCBA生產質量的好壞。在現有測試系統中，主要功能還是完成電路板的測試。對于組成比較復雜的系統，需要所有的電路板一起配合才能完成所有功能。而在前期不進行完善的測試，而僅靠后期的整機功能測試，是很難發現所有設計、加工、生產等過程中出現的錯誤的。目前，在PCBA的質量檢測中，元件級測試采用ICT，板級測試采用FCT。檢測人員必須是做完ICT元件級測試工序后將被測PCBA從治具中拿出再放入FCT的治具上，并且需等待一段放電時間，才能開始進行板級測試，測試時間長、效率低；要完成PCBA檢測，必須購置ICT和FCT 二套系統以及二套不同的治具，增加了用戶的使用成本；另外，兩個系統的中央處理器將分別出具相應的檢測報告，檢測人員需另外進行數據整合，才能得到完整的檢測報告，增加了檢測人員的工作量。
發明內容
為了解決上述問題，本發明提供一種電路板全自動測試系統，該系統整合了 ICT和FCT的測試功能，能夠在一套治具中同時完成ICT和FCT的功能，即完成被測電路板的元件級和板級的測試。一種電路板全自動測試系統，包括中央處理器、用于安裝被測電路板的測試治具、對被測電路板進行元件級測試的ICT電路板、對被測電路板進行板級測試的FCT電路板，以及實現元件級測試和板級測試之間轉換的開關板；
所述中央處理器包括輸入系統參數的輸入單元、控制整個系統運行的控制單元、整合測試數據并輸出最終結果的數據轉換輸出單元，所述控制單元分別與輸入單元、數據轉換輸出單元連接； 所述開關板的一端與測試治具連接，ICT電路板的一端、FCT電路板的一端分別與開關板的另一端連接；中央處理器的控制單元分別與開關板的另一端、ICT電路板的另一端、FCT電路板的另一端連接。其中，所述開關板包括隔離開關矩陣電路，所述隔離開關矩陣電路包括矩陣陣列芯片和繼電器；所述矩陣陣列芯片的一端分別與ICT電路板的一端、FCT電路板的一端連接，矩陣陣列芯片的另一端與繼電器的一端連接，繼電器的另一端與測試治具連接。其中，所述ICT電路板包括產生測試所需的恒壓源和恒流源的DC信號板、產生測試所需的波形和相位的AC信號板、以及進行元件級測試控制的ICT控制器，所述ICT控制器分別與DC信號板、AC信號板連接；所述DC信號板、AC信號板分別與矩陣陣列芯片的一端連接；所述ICT控制器與中央處理器的控制單元連接。其中，所述AC信號板與ICT控制器之間設有采樣電路，所述DC信號板與ICT控制器之間設有米樣電路。其中，所述FCT電路板包括采集板級測試所需信號的數據采集單元、對被測電路板進行板級測試的波形信號測試單元、以及進行板級測試控制的FCT控制器；所述FCT控制器分別與數據采集單元、波形信號測試單元連接；所述波形信號測試單元還與數據采集單元連接；所述數據采集單元與矩陣陣列芯片的一端連接；所述FCT控制器與中央處理器的控制單兀連接。其中，所述電路板全自動測試系統還包括無源插箱背板，所述DC信號板、AC信號板、開關板均插接于無源插箱背板上。其中，所述無源插箱背板的核心控制部件采用FPGA器件。其中，所述中央處理器還包括用于產生信號源并確保只有測試時才向被測電路板提供測試激勵信號的測試激勵信號單元，所述測試激勵信號單元與控制單元連接。其中，所述測試信號激勵單元包括電平緩沖單元和對激勵信號進行隔離的光電隔離單元。其中，所述光電隔離單元為光耦或繼電器。本發明的有益效果是本發明的電路板全自動測試系統在對被測電路板進行元件級測試時，還能對電路板進行功能檢測，尤其是對功能復雜的電路板，能夠減少測試人員的工作強度，提高效率，減少測試人為錯誤的發生，具有較高的實用價值。具體體現在以下幾個方面(I)能在一個工序內完成電路板的ICT與FCT的測試；減少工作步驟；檢測人員不必將被測PCBA從一個設備拿出再放入另外一個設備，可在一個治具內完成所有測試，測試時間縮短，可提高工作效率，降低用戶使用成本；(2)該電路板全自動測試系統在ICT與FCT測試完畢后，自動生成一張反映被測電路板的元件級和板級質量狀況的測試報告，簡化了測試人員的工作程序，同時提高了工作效率；(3)該電路板全自動測試系統可根據用戶的要求，完成ICT和FCT的完整模式測試，也可只做ICT或FCT單獨模式的測試，系統工作模式可靈活設置。
圖1為本發明的電路板全自動測試系統的結構框圖。圖2為本發明的隔離開關矩陣電路的原理圖。
具體實施例方式為了使發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。參見圖1至圖2，一種電路板全自動測試系統，包括中央處理器、用于安裝被測電路板的測試治具、對被測電路板進行元件級測試的ICT電路板、對被測電路板進行板級測試的FCT電路板，以及實現元件級測試和板級測試之間轉換的開關板；被測電路板放置于測試治具的針床上，針床上對應被測電路板設置有若干個測試針，開關板通過測試針與被測電路板連接。所述中央處理器包括輸入系統參數的輸入單元、控制整個系統運行的控制單元、整合測試數據并輸出最終結果的數據轉換輸出單元，所述控制單元分別與輸入單元、數據轉換輸出單元連接；
所述開關板的一端與測試治具連接，ICT電路板的一端、FCT電路板的一端分別與開關板的另一端連接；中央處理器的控制單元分別與開關板的另一端、ICT電路板的另一端、FCT電路板的另一端連接。該電路板全自動測試系統的測試過程首先進行系統的初始化，然后對被測電路板進行相應參數的設置，如測試點數、信號源類型、采集速度等；接著進行元件級測試(即ICT測試)，測試完畢后進行板級測試(即FCT測試)，最后輸出一張具有ICT和FCT測試結果的表格，整個被測電路板的測試在同一個工序就能完成。也可根據用戶的要求，只做ICT或FCT測試，系統工作狀態可靈活設置。本測試系統中，ICT電路板通過USB接口與中央處理器連接，FCT電路板通過RS-485接口與中央處理器連接，由中央處理器控制其完成對被測電路板各元件和板級功能的檢測。其中，所述開關板包括隔離開關矩陣電路，如圖2所示，所述隔離開關矩陣電路包括矩陣陣列芯片和繼電器；所述矩陣陣列芯片的一端分別與ICT電路板的一端、FCT電路板的一端連接，矩陣陣列芯片的另一端與繼電器的一端連接，繼電器的另一端與測試治具連接。其中，所述ICT電路板包括產生測試所需的恒壓源和恒流源的DC信號板、產生測試所需的波形和相位的AC信號板、以及進行元件級測試控制的ICT控制器，所述ICT控制器分別與DC信號板、AC信號板連接；所述DC信號板、AC信號板分別與矩陣陣列芯片的一端連接；所述ICT控制器與中央處理器的控制單元連接。其中，所述AC信號板與ICT控制器之間設有采樣電路，所述DC信號板與ICT控制器之間設有米樣電路。其中，所述FCT電路板包括采集板級測試所需信號的數據采集單元、對被測電路板進行板級測試的波形信號測試單元、以及進行板級測試控制的FCT控制器；所述FCT控制器分別與數據采集單元、波形信號測試單元連接；所述波形信號測試單元還與數據采集單元連接；所述數據采集單元與矩陣陣列芯片的一端連接；所述FCT控制器與中央處理器的控制單兀連接。其中，所述電路板全自動測試系統還包括無源插箱背板，所述DC信號板、AC信號板、開關板均插接于無源插箱背板上。其中，所述無源插箱背板的核心控制部件采用FPGA器件。其中，所述中央處理器還包括用于產生信號源的測試激勵信號單元，所述測試激勵信號單元與控制單元連接，測試激勵信號單元只有在測試時才向被測電路板提供測試激勵信號。其中，所述測試信號激勵單元包括電平緩沖單元和對激勵信號進行隔離的光電隔離單元。其中，所述光電隔離單元為光耦或繼電器。通過對繼電器或光耦的導通和斷開控制，確保只有測試時才向被測電路板提供各種信號源，安全可靠。本發明的電路板全自動測試系統在對被測電路板進行元件級測試時，還能對電路板進行功能檢測，尤其是對功能復雜的電路板，能夠減少測試人員的工作強度，提高效率，減少測試人為錯誤的發生，具有較高的實用價值。具體體現在以下幾個方面(I)能在一個工序內完成電路板的ICT與FCT的測試；減少工作步驟；檢測人員不必將被測PCBA從一個設備拿出再放入另外一個設備，可在一個治具內完成所有測試，測試時間縮短，可提高工作效率，降低用戶使用成本；(2)該電路板全自動測試系統在ICT與FCT測試完畢后，自動生成一張反映被測電路板的元件級和板級質量狀況的測試報告，簡化了測試人員的工作程序，同時提高了工作效率；(3)該電路板全自動測試系統可根據用戶的要求，完成ICT和FCT的完整模式測試，也可只做ICT或FCT單獨模式的測試，系統工作模式可靈活設置。元件級測試的具體方式
電阻的檢測通過DC信號板產生的恒流源，讓電流流過被隔離的被測電阻，通過采樣電路讀取被測電阻兩端電壓，由U=IR，即可得出電阻值。 電容的檢測讓恒流源流過被測電容，由采樣電路讀取電容兩端電壓值，再通過V=Ic*Zc，Zc=l/2 3i *f*c，即可得出被測電容容值。對于電容和電阻并聯的情況，可利用相位差的方法來檢測。具體測量方法為讓恒流源流過被測電路兩端，采樣電路讀取被測電路兩端電壓值，由V=Iz*Zrc, Zc=Zrc^sin 0 ,Zc=l/2* ii *f*c，即可得出電容值。電感的檢測與電容檢測相同，讓恒流源流過被測電感兩端，采樣電路讀取被測電感兩端電壓值，由V=I1*Z1，Zl=2 31 fL，即可得知電感值。對于電感與電阻并聯等情況，利用相位差檢測。讓恒流源流過被測電路兩端，采樣電路讀取被測電路兩端電壓值，由V=Iz*Zrl, Zl=Zrl*sin 0 , Zl=2* n *f*L。二極管的檢測將3mA或20mA的固定電流及0V-10V可程控電壓源，直接加在二極管兩端，再通過放大器轉換為電壓值，由采樣電路讀取兩端電壓值，即可得出二極管的兩端的壓降。穩壓二極管的檢測與二極管的測量原理相同，只是將可程控電壓源改為0V-48V,由采樣電路讀取其崩潰電壓值。三極管的檢測對于三極管的檢測，主要是通過偏置采樣的方法的檢測。首先B-E集和B-C集與二極管的測試方法相同，測量兩端壓降。E-C腳使用VCC的飽和電壓值及截止電壓值的不同，來測試晶體管是否反插。晶體管反插測試方法為在晶體管的B-E腳及E-C腳兩端各提供一個可程控電壓源，并測量出晶體管E-C腳正向的飽和電壓值為Vce=O. 2V左右，若該晶體管反插時，則Vce電壓將會變成截止電壓，并大于0. 2V。這樣即可測出三極管E-C集插反。晶振的檢測晶振的測量是通過讓晶振正常工作，通過一探針與主控FPGA — IO 口相連，利用定時器功能，當IO 口每出現一次高電平，計數器自動加1，單位時間內出現高電平的次數，即可計算得出晶振的頻率。以上內容僅為本發明的較佳實施例，對于本領域的普通技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.一種電路板全自動測試系統，其特征在于包括中央處理器、用于安裝被測電路板的測試治具、對被測電路板進行元件級測試的ICT電路板、對被測電路板進行板級測試的FCT電路板，以及實現元件級測試和板級測試之間轉換的開關板；所述中央處理器包括輸入系統參數的輸入單元、控制整個系統運行的控制單元、整合測試數據并輸出最終結果的數據轉換輸出單元，所述控制單元分別與輸入單元、數據轉換輸出單元連接；所述開關板的一端與測試治具連接，ICT電路板的一端、FCT電路板的一端分別與開關板的另一端連接；中央處理器的控制單元分別與開關板的另一端、ICT電路板的另一端、FCT電路板的另一端連接。
2.根據權利要求1所述的一種電路板全自動測試系統，其特征在于所述開關板包括隔離開關矩陣電路，所述隔離開關矩陣電路包括矩陣陣列芯片和繼電器；所述矩陣陣列芯片的一端分別與ICT電路板的一端、FCT電路板的一端連接，矩陣陣列芯片的另一端與繼電器的一端連接，繼電器的另一端與測試治具連接。
3.根據權利要求2所述的一種電路板全自動測試系統，其特征在于所述ICT電路板包括產生測試所需的恒壓源和恒流源的DC信號板、產生測試所需的波形和相位的AC信號板、以及進行元件級測試控制的ICT控制器，所述ICT控制器分別與DC信號板、AC信號板連接；所述DC信號板、AC信號板分別與矩陣陣列芯片的一端連接；所述ICT控制器與中央處理器的控制單元連接。
4.根據權利要求3所述的一種電路板全自動測試系統，其特征在于所述AC信號板與ICT控制器之間設有采樣電路，所述DC信號板與ICT控制器之間設有采樣電路。
5.根據權利要求2所述的一種電路板全自動測試系統，其特征在于所述FCT電路板包括采集板級測試所需信號的數據采集單元、對被測電路板進行板級測試的波形信號測試單元、以及進行板級測試控制的FCT控制器；所述FCT控制器分別與數據采集單元、波形信號測試單元連接；所述波形信號測試單元還與數據采集單元連接；所述數據采集單元與矩陣陣列芯片的一端連接；所述FCT控制器與中央處理器的控制單元連接。
6.根據權利要求2所述的一種電路板全自動測試系統，其特征在于所述電路板全自動測試系統還包括無源插箱背板，所述DC信號板、AC信號板、開關板均插接于無源插箱背板上。
7.根據權利要求6所述的一種電路板全自動測試系統，其特征在于所述無源插箱背板的核心控制部件采用FPGA器件。
8.根據權利要求1所述的一種電路板全自動測試系統，其特征在于所述中央處理器還包括用于產生信號源的測試激勵信號單元，所述測試激勵信號單元與控制單元連接。
9.根據權利要求8所述的一種電路板全自動測試系統，其特征在于所述測試信號激勵單元包括電平緩沖單元和對激勵信號進行隔離的光電隔離單元。
10.根據權利要求9所述的一種電路板全自動測試系統，其特征在于所述光電隔離單元為光耦或繼電器。
全文摘要
本發明涉及實裝電路板的測試技術領域，具體涉及一種電路板全自動測試系統，包括中央處理器、測試治具、ICT電路板、FCT電路板，以及實現元件級測試和板級測試之間轉換的開關板；中央處理器包括輸入單元、控制單元、數據轉換輸出單元，所述控制單元分別與輸入單元、數據轉換輸出單元連接；開關板的一端與測試治具連接，ICT電路板的一端、FCT電路板的一端分別與開關板的另一端連接；控制單元分別與開關板的另一端、ICT電路板的另一端、FCT電路板的另一端連接。本發明在對被測電路板進行元件級測試時，還能對電路板進行功能檢測，能夠減少測試人員的工作強度，提高效率，減少測試人為錯誤的發生，具有較高的實用價值。
文檔編號G01R31/28GK103033738SQ201210557339
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者李新華, 曾傲, 朱德翔, 范高其, 劉波峰, 朱金寶, 袁卿卿 申請人:全天自動化能源科技(東莞)有限公司