[发明专利]模块化开放性PCBA功能测试平台、测试系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于自动化功能测试设备领域，具体涉及一种模块化开放性PCBA功能测试平台。

背景技术

PCBA中文叫实装电路板，在PCBA的批量生产过程中，由于设备运行状态和操作者的人为因素等，不可能保证生产出来的PCBA全部都是完好品，这就要求在生产的末端加入各种的测试设备和测试工具，以保证出厂的所有实装电路板与设计时的各种规格和参数完全一致，这就产生了ICT、AOI、X-Ray、Boundary-Scan、FCT等各种测试手段。尽管各种新技术层出不穷，但功能测试依然是保证产品到最终应用环境立刻就能工作必不可少的手段。

现代电子产品中内置自测应用越来越多，这应该大力提倡，因为它可降低功能测试的成本，但也不能完全消除功能测试。如果应用的场合非常重要(如军事、航空、汽车、交通、医疗等领域)，或者最终产品的成本及复杂程度(如电信网络、发电站等)非常高，那么更需要保证产品自身以及与其它系统合在一起时工作正常，这时功能测试将是必须的。

功能测试(FCT：Functional Circuit Test)指的是对测试目标板(UUT：Unit Under Test)提供模拟的运行环境(激励和负载)，使其工作于各种设计状态，从而获取到各个状态的参数来验证UUT的功能好坏的测试方法。简单地说，就是对UUT加载合适的激励，测量输出端响应是否合乎要求。一般专指实装电路板(PCBA)上电后的功能测试，包括：电压、电流、功率、功率因素、频率、占空比、位置测定、LED亮度与颜色识别、LCD字符和颜色识别、声音识别、温度测量与控制、压力测量与控制、精密微量运动控制、FLASH和EEPROM在线烧录等功能参数的测量。

功能测试涉及模拟、数字、存储器、RF和电源电路，通常要用不同的测试策略。测试包括大量实际重要功能通路及结构验证(确定没有硬件错误)，以弥补前面测试过程遗漏的部分。这需要将大量模拟/数字激励不断加到UUT上，同时监测同样多数量的模拟/数字响应，并完全控制其执行过程。

功能测试可在产品制造生命周期不同阶段实施，首先是工程开发阶段，在系统生产验证前确认新产品功能；然后在生产中也是必须的，作为整个流程的一部分，通过昂贵的系统测试降低缺陷发现成本(遗漏成本)；最后，在发货付运阶段也是不可缺少的，它可以减少在应用现场维修的费用，保证功能正常而不会被送回来。

功能测试有多种形式，这些形式在成本、时间、效果和维护性方面各有优缺点，主要分为下面四种基本类型：

1、模型测试系统

从理论上说检验一个设备(线路板或模块)功能最简单的方法就是把它放在和真的环境一样的模型系统或子系统中，然后看它工作是否正常。如果正常，我们可以有很大把握认为它是好的，如果不正常，技术人员将进行检测希望找出失效的原因以指导维修。但实际上，这种插入上电方式有很多缺点而且很少有效，虽然它有时可作为其它测试方案的补充。

2、测试台

测试台是一个常规测试环境，包括与被测设备之间的激励/响应接口、专门测试规程规定的测试序列与控制。激励与响应通常由标准电源及实验仪器、专用开关、负载以及终端自定义电子设备(如数字激励)提供。在这里夹具是非常重要的一个部分，可提供到被测设备正确的信号路径和连通。在很多情况下，夹具基本上是针对每个应用而定制的，需要结合手工操作进行设置。测试过程和控制通常手动进行，有时靠PC协助，通过书面的协议或规程进行规定。测试台连接到具体的产品，优点是成本相对较低，设备比较简单，但在应对多种产品时灵活性较差，即使针对某一个产品当需要多个激励/响应时它也不够。

3、专用测试设备(STE)

从理论上专用测试设备就是使测试台操作自动化的系统，系统的心脏通常是一台电脑，通过专用总线和一些可编程仪器进行控制。速度、性能、适用情况、成本及其它因素影响着仪器总线和结构的选择。各种仪器和通用设备堆叠在一个或多个垂直机箱里，然后再连到被测设备上。有自动化处理，设置时间、测试时间以及整体操作都比手工测试台更加快速而容易。生成测试程序虽然不会太简单，但所需文件将大大减少，STE可以扩展为满足多种性能需要，通常用于生产或维修中心。

STE也有缺点，最明显的是总体成本：设备投资成本、操作成本以及程序开发成本。设备投资成本包括平台的开发、材料、制造、测试、文件系统以及折旧，操作成本包括夹具成本、维护与备件成本、工具、间接材料与易耗品、人工以及管理开销。

4、自动测试设备(ATE)