DFU夾具設計指導書.docx

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版本更新記錄 版本 修改內容 修改時間 A0 第一次下發(fā) 2013.07.16 1.目的: 規(guī)范同類夾具的設計，提高設計效率，降低設計風險，規(guī)避常規(guī)問題。 2.范圍： 適用于本公司DFU及同類夾具的設計 3.職責： 機械結構設計—測試事業(yè)部 4.作業(yè)內容 4.1名詞解釋： DFU: Development Firmware Upgrade 的簡稱，指固件強制升級。 UUT 英文Unit Under Test的簡稱，指被測產品。 針板 用來固定若干數量的測試針，針的數量及位置與被測產品上的測試點的數量和位置一一對應。DFU的夾具上針板為綠色絕緣玻纖板，厚度10mm。絕緣阻抗要求大約1.0E+12Ω以上。 測試針 一種帶有彈性結構的針，有不同的頭型，有一定的伸縮量，用來實現被測產品與產品周邊負載的快速連接; DFU夾具選擇QA的探針，探針壓力在1N左右。探針頭型最好是43型的。 針套 用來固定測試針的套，使老化的測試針可以方便的更換而無須焊線的裝置，通常只能與相應大小的規(guī)格相匹配，不同品牌的同系列針套可以實現共用。針套有兩種：X-probe和Double-Ended Sockets，DFU使用的是Double-Ended Sockets,即雙頭針。 載板 通常指夾具中用來承載UUT的板。 DFU夾具載板要求材料為單面防靜電綠色玻纖板，防靜電的面為黑色厚度大約為0.6mm，絕緣面為綠色。載板總厚度要求為8mm。防靜電的面阻抗要求為：1.0E+7-1.0E+9Ω之間，絕緣面阻抗要求為：1.0E+12Ω以上。摩擦電壓在正負100V左右。 上壓板 主要是用來壓住UUT，使UUT在測試過程中保持平整狀態(tài)。同時，在測試的過程中使UUT有一個比較小的變性量，防止探針頂到UUT時導致板子變性過大從而導致原件損壞。DFU夾具需要做應力測試（Strain Gage）,在上壓板和載板上面要開走線槽。 散熱片 指被測產品在測試過程中某些元器件會溫度升高，會導致被測產品燒壞，通常會在這些元器件上加一個散熱片，降低元器件的溫度；為了保護客戶產品，通常會在散熱片上加一層散熱硅膠。 彈性銷 由于散熱硅膠和UUT上元器件接觸時，彼此間會產生吸附力，當夾具上壓板上升時，這個吸附力會將UUT帶起，造成UUT損壞，故加幾根彈性銷，用于脫料； 定位銷 用來給UUT定位，定位銷的作用是保證操作員可以每次將UUT放到相同的位置。 導向銷/塊 用來給UUT進行預導向，方便操作員可以更快速的將產品放到準確的位置。 4.2 針板部分設計 4.2.1 由于DFU夾具使用的是雙頭針（Double-Ended Sockets），針套較長，且針套尾部還有一個小針，這部分需要與Translation Board上面的Pad接觸，連接其他的測試模塊進行測試。所以，DFU夾具的針板部分分為三層： 4.2.2上針板 探針套固定在針板上面，針板的厚度為10mm，材料為綠色絕緣玻纖板，此板要求平面度為0.1；阻抗要求為：1.0E+12Ω以上。 載板導向銷 上針板 尾針板 針板支撐板 4.2.3針板支撐板 這一部分主要是做支撐作用。由兩塊鋁板和兩個透明有機玻璃組成。有機玻璃可以隨時拿掉，從而把斷在兩塊板之間的探針及其他雜物取出來。但是，鋁塊禁止取掉。 4.2.4尾針板 這個主要是用來對針尾的部分做限位的，防止針尾偏移太大，導致探針和Translation Board上面的Pad對位不準。尾針板厚度為8mm,材料為綠色絕緣玻纖板，阻抗要求為：1.0E+12Ω以上。同時要注意，尾針板上面要裝一塊電路板，電路板上會有一些電子元器件和焊點，這些需要在尾針板上挖一些避位鑿，這些避位鑿的位置需要和電子工程師進行確認； 4.2.5載板導向銷 因為針板上的針要穿過載板后與UUT接觸，所有載板和針板的對位要求比較精確，所以必須要導向銷來導正； 4.2.6探針安裝孔尺寸設計：DFU的夾具針板材料為綠色絕緣玻纖板，使用的探針主要有三種， 39mil，50mil, 100mil。為了防止針套裝入時變形，打孔尺寸分別為：39mil 打孔直接為0.8mm+0.01 -0.02，50mil 打孔直徑為1.0mm+0.0 -0.03 ,75mil打孔直接為1.4mm+0.00 -0.03,100mil 打孔直接為1.75mm-0.02 -0.04。尾針板打孔尺寸為：39mil 0.8mm+0.05 -0.02,50mil/75mil/100mil 1.15mm+0.05 -0.02。尾針板上面的過針孔，向上的面需要倒角C0.3mm,如下圖示： 所有針孔的位置公差要求為+/-0.04mm。 4.2.3設計人員輸出工程圖時必須明確標示出針床上安裝孔直徑尺寸及公差，對針床上的關鍵尺寸必須用橢圓圈住以便QA做為重點檢查。 4.3 載板結構設計 4.3.1 載板材料：單面防靜電綠色玻纖板,防靜電面為黑色，厚度0.6mm左右，阻抗要求：1.0E+7-1.0E+9Ω。絕緣面為綠色，阻抗要求為：1.0E+12Ω以上。載板總厚度要求為8mm。載板的平面度要求在0.1mm 4.3.2載板結構 載板結構由載板與定位銷；導向銷等組成，見下圖范例： UUT 載板接地點 連扳導向銷 單板定位銷 Panel防呆銷 單板導向銷 對于DFU的夾具，一次可以同時完成4Pcs產品的測試?？蛻裟沁叺腢UT有兩種:單板和連板（Panel）,夾具需要能夠兼容。所以，在夾具的載板上面，導向銷分為兩種Panel導向銷/塊，單板導向銷。同時定位銷也分為兩種，單板導向銷和連板定位銷。連板導向銷同時又防呆的作用，保證Panel只能以一種方式放在載板上面。 定位銷的有效定位部分的長度應該為UUT板厚度+0.5mm，如下圖示。導向銷與UUT的間隙為0.15mm。導向銷的有效高度部分必須比產品定位銷高2mm，這是為了使產品在完全導正后才開始進入產品導向銷；連扳導向銷倒角必須為C1.5以上，這是為了自動化時方便機械手放板； 4.3.3載板導針孔設計 DFU夾具測試的產品Pad位直徑比較小，大約為0.5mm。采用我們公司通用的方式無法保證針點對位的準確性。所以，在夾具的載板上面增加了探針導向孔，用來保證探針的對位的準確性。結構如下圖示： 對于不同的探針尺寸A與B是不同的。對于DFU夾具上面使用的到3種探針導針孔為： 39mil A為直徑0.6mm+0.04 -0.02，B為直徑1.2mm+/-0.05; 50mil A為直徑0.7mm+0.04 -0.02，B為直徑1.3mm+/-0.05； 100mil A直徑為1.1mm+0.04 -0.02，B直徑為2.1mm+/-0.05。 同時要注意，在小孔的孔口（即ESD面上）需要倒角C0.3*0.7mm（0.7mm為深度方向），倒角深度需要大于ESD層的厚度。這個主要是為了避免探針接觸到ESD層，而導致探針之間導通。 在大孔和小孔過渡的地方也需要倒角，倒角角度應該小于90，便于探針的導向。DFU夾具的針套超出針板的高度為4.2mm，載板上面的大孔是用來讓位針套的，再設計的時候要考慮到探針裝入針套后超出針套的高度不同（50mil的超出最多，大約有1.2mm左右）在設計的時候，大孔深度要留出一定的余量，大約是針套高度+1.5mm。對于DFU的夾具，在加工的時候，在鉆頭尖部角度合適的情況下，以底面為基準，向下走6mm深就可以了。 4.3.4 載板ESD設計 為了方面作業(yè)員放UUT，在載板上面會按照UUT的外形刻線，并且需要把線槽涂白，可以更加容易知道UUT的放置方式。在刻線的時候，特別留意，不能把線槽刻成封閉的圈，防止形成靜電孤島。如下圖示： 除此之外，需要在載板上面打孔，安裝銅柱，如下圖示： UUT刻線不能封閉，需要留出缺口，缺口越大越好，保證ESD檢測可以通過 載板接地銅塊 在接地銅塊的正上方需要安裝接地針，需要保證在夾具沒有壓下的時候探針能夠一直接觸到接地銅柱。如下圖示： 載板接地銅塊 載板接地探針 4.3.5 DFU夾具現在是需要做應力測試（Strain Gauge）,在設計載板的時候需要考慮應變片的走線問題。不同的UUT客戶那邊的產品形態(tài)和應力點的數量是不一樣的，需要按照客戶的要求來做。 為方便取放板，導向銷距UUT板邊的距離應為0.15mm-0.2mm之間。 4.3.6載板導向銷設計：可以根據產品實際需要進行設計，不一定是周邊都要有，但是注意一點：導向銷的安裝位置必須錯開PCB分板接口位置，否則會導致取放板不順暢。載板上的各種銷釘高度有時客戶是有要求的，這方面需要與客戶確認； 4.3.7 載板針孔過孔設計：載板上給測試針留的過孔尺寸為針套最大外徑+0.5mm. 4.3.8 設計載板時需考慮夾具是否需要做變形測試，在設計之初就要咨詢客戶或公司內部指定之與客戶溝通的窗口該夾具是否需要做變形測試，如果需要則了解清楚產品上哪些位置需要做變形測試，由于變性測試時需要在PCB板上貼應變片，每個應變片都有線需要連接到夾具外部的變性測試儀上面，所以凡需要做變形測試的夾具或設備必須根據貼應變片的位置做好相應的走線槽，常規(guī)狀態(tài)下，每4個應變片需要寬3mm深3mm的走線槽，實際設計時根據應變片的數量及位置進行相應的調整。 4.3.9由于UUT上面有一些元器件，載板需要為這些元器件避位，一般要求遠離元器件3mm左右，深度一般3mm左右；同時為了方便拿板，我們還需要挖一些拿手位，拿手為大蓋寬度30mm左右，深度3到4mm； 4.4 上壓板結構設計 4.4.1 材料：通常選擇防靜電玻纖板，必須要求一定的平面度，一般為0.2mm。 4.4.2 上壓板結構 上壓結構主要由上壓板(產品壓板)與中間板和氣缸固定板組成，由于客戶UUT在測試時會發(fā)熱，所以上壓板部分需要一個散熱裝置，我們目前在上面安裝散熱塊（散熱塊采用紫銅為原料）散熱塊直接壓到UUT,為了防止壓壞UUT，我們會在散熱塊上面貼一塊散熱硅膠，由于散熱硅膠會對產品有一點的吸附力，會將UUT帶起，摔壞UUT，為了解決這問題，我們做了一個脫料裝置，加一些彈性銷，防止產品被帶起； 4.4.3 彈性銷要求：彈性銷長度原則上沒有要求，力度我們目前是6牛，脫料長度為3mm； 防夾手擋板 產品壓板 中間板 散熱塊 彈性銷 4.4.4產品壓板設計要求：產品壓板采用ESD黑色玻纖板，由于UUT上面有元器件和做壓力時過線，我們需要在壓板上做避位，為了使UUT下壓時平整，我們會在上面留一些凸臺做壓柱，是產品受力平衡，這些壓柱的位置取決于UUT上元器件的分布情況，我們會在沒有元器件的地方下壓柱；壓棒位置及數量依據產品上面元件多少及測試針受力情況而定，原則上越多越好。 4.4.5為了區(qū)別的壓板的版本，我們需要對每一塊壓板進行刻字，以方便確認； 刻字 壓力線走線鑿 地線針孔 產品壓棒 4.4.6 DFU夾具現在是需要做應力測試（Strain Gauge）,在設計載板的時候需要考慮應變片的走線問題，我們經常會挖走線鑿，鑿的深度根據應力片的數量而定，鑿越寬越好，這樣方便走線； 4.4.7由于上壓板下壓時，夾具前面還有縫隙，容易造成夾手，因此需要在上壓板上加一個擋板；如左圖示 4.5夾具外框設計 底部電箱設計 4.5.1 因為電箱內有電路板和電源，我們需要給他們散熱，必須要用到風扇，由于夾具擺放空間有限，左右散熱無法實現，所以采用前后散熱方式，在進風口需要增加防塵網，防止灰塵進入。 4.5.2由于電箱內有電源，必須在電源上加一個保護罩，防止維修時有東西掉到電源內，造成電路，燒壞電源； 4.5.3電箱上必須要開一個地線孔，用來接地線。地線孔一定要遠離電源；之前采用香蕉插頭來引出地線和機柜，后面發(fā)現香蕉插頭容易松動，造成接地不良，后面決定直接用螺絲鎖住線頭的方式； 4.5.4由于蓋在電箱上的大底板經常打開，所以需要在電箱上加一個防夾手組件，防止加到手，且需要一個支撐裝置來頂住大底板，由于DFU夾具比較輕，當張開角度過大時，會往后面翻倒，所以要加一個角度限位； 防夾手組件 電源 電源保護罩 散熱風扇 角度限位塊 電源插座 地線孔 4.5.5面板設計 由于要做自動化夾具，預防機械手抓產品時碰到，尤其是開關按鈕，所有在前面板的東西都不要超出面板，所以設計時要考慮到將所有東西都要沉到面板中； 4.6 壓針和換針注意事項： 在壓針套的過程中，絕對禁止一次下壓壓多根針套的情況出現。而且對于距離比較近的針套，要分開，分幾次壓入。不要一次把針套放完后，然后再開始全部壓到要求的高度。應該是按照100mil,50mil39mil的順序，依次擺放壓入。對于，數量最多的50mil探針，應該分為多次擺放，壓完后，再重新擺放壓入。在壓針套的過程中，要留意針的尾部有沒有露出針尾固定板。對于，沒有露出的針套要小心的拔出來，重新壓一只針套。對于，操作空間充足的探針，可以在枕套里面放一只鋼針，100mil的用1.2mm左右的，50mil的用0.7mm左右的，39mil的用0.5mm左右的，然后用尖嘴鉗夾住枕套拔出。對于，沒有什么操作空間的探針，則需要在針套孔里用焊錫焊接一個金屬線出來，然后用鉗子夾住金屬線將針套拔出。除了針套連根斷掉以外，嚴禁用鉆頭直接打掉壞的針套。在探針安裝完成后，需要打開上面提到的鋁塊，查看針套中間部分有沒有損壞的。有則更換，沒有即完成探針套的安裝。 當針套安裝完成并檢查無誤后，就可以取下輔助工具，并在針套中壓入探針，探針必須一根一根的壓入，不能同時壓多根針； 4.7 其它注意事項 4.7.1當將載板從夾具中拉出時，必須將上壓板部分抬起，否則造成彈性銷壓棒斷裂； 4.7.2由于載板是單面防靜電，防靜電層厚度為0.6mm，有些地方為了避位元器件，將載板挖空，這樣就會使防靜電面斷開，造成絕緣，而客戶要求所有表面必須是防靜電的，所以挖開的地方需要涂防靜電液，必須要涂3次以上，同時防靜電液的有效期為一個月左右，現場需要根據實際情況重擦防靜電液； 4.7.3出貨時，一定要做一套透明的載板和產品壓板，一起出貨，這樣的目的是：當拿到客戶UUT時，先放在我們的透明載板上，用透明壓板壓，看看有沒有壓到客戶的元器件，或做貼應力片時做應力線的走線，透明材料一般用透明有機玻璃；