DFU夾具設(shè)計指導(dǎo)書.docx

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版本更新記錄 版本 修改內(nèi)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(shè)計，提高設(shè)計效率，降低設(shè)計風(fēng)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(shè)計 3.職責(zé)： 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計—測試事業(yè)部 4.作業(yè)內(nèi)容 4.1名詞解釋： DFU: Development Firmware Upgrade 的簡稱，指固件強(qiáng)制升級。 UUT 英文Unit Under Test的簡稱，指被測產(chǎn)品。 針板 用來固定若干數(shù)量的測試針，針的數(shù)量及位置與被測產(chǎn)品上的測試點的數(shù)量和位置一一對應(yīng)。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(jié)構(gòu)的針，有不同的頭型，有一定的伸縮量，用來實現(xiàn)被測產(chǎn)品與產(chǎn)品周邊負(fù)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(yīng)大小的規(guī)格相匹配，不同品牌的同系列針套可以實現(xiàn)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(fù)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?shù)経UT時導(dǎo)致板子變性過大從而導(dǎo)致原件損壞。DFU夾具需要做應(yīng)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(chǎn)品在測試過程中某些元器件會溫度升高，會導(dǎo)致被測產(chǎn)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(hù)客戶產(chǎn)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(chǎn)生吸附力，當(dāng)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(dǎo)向銷/塊 用來給UUT進(jìn)行預(yù)導(dǎo)向，方便操作員可以更快速的將產(chǎn)品放到準(zhǔn)確的位置。 4.2 針板部分設(shè)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(jìn)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(dǎo)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(jī)玻璃組成。有機(jī)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(dǎo)致探針和Translation Board上面的Pad對位不準(zhǔn)。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(jìn)行確認(rèn)； 4.2.5載板導(dǎo)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(dǎo)向銷來導(dǎo)正； 4.2.6探針安裝孔尺寸設(shè)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(shè)計人員輸出工程圖時必須明確標(biāo)示出針床上安裝孔直徑尺寸及公差，對針床上的關(guān)鍵尺寸必須用橢圓圈住以便QA做為重點檢查。 4.3 載板結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu) 載板結(jié)構(gòu)由載板與定位銷；導(dǎo)向銷等組成，見下圖范例： UUT 載板接地點 連扳導(dǎo)向銷 單板定位銷 Panel防呆銷 單板導(dǎo)向銷 對于DFU的夾具，一次可以同時完成4Pcs產(chǎn)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(dǎo)向銷分為兩種Panel導(dǎo)向銷/塊，單板導(dǎo)向銷。同時定位銷也分為兩種，單板導(dǎo)向銷和連板定位銷。連板導(dǎo)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(yīng)該為UUT板厚度+0.5mm，如下圖示。導(dǎo)向銷與UUT的間隙為0.15mm。導(dǎo)向銷的有效高度部分必須比產(chǎn)品定位銷高2mm，這是為了使產(chǎn)品在完全導(dǎo)正后才開始進(jìn)入產(chǎn)品導(dǎo)向銷；連扳導(dǎo)向銷倒角必須為C1.5以上，這是為了自動化時方便機(jī)械手放板； 4.3.3載板導(dǎo)針孔設(shè)計 DFU夾具測試的產(chǎn)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(zhǔn)確性。所以，在夾具的載板上面增加了探針導(dǎo)向孔，用來保證探針的對位的準(zhǔn)確性。結(jié)構(gòu)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(dǎo)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(dǎo)致探針之間導(dǎo)通。 在大孔和小孔過渡的地方也需要倒角，倒角角度應(yīng)該小于90，便于探針的導(dǎo)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(shè)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(shè)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(zhǔn)，向下走6mm深就可以了。 4.3.4 載板ESD設(shè)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(xiàn)在是需要做應(yīng)力測試（Strain Gauge）,在設(shè)計載板的時候需要考慮應(yīng)變片的走線問題。不同的UUT客戶那邊的產(chǎn)品形態(tài)和應(yīng)力點的數(shù)量是不一樣的，需要按照客戶的要求來做。 為方便取放板，導(dǎo)向銷距UUT板邊的距離應(yīng)為0.15mm-0.2mm之間。 4.3.6載板導(dǎo)向銷設(shè)計：可以根據(jù)產(chǎn)品實際需要進(jìn)行設(shè)計，不一定是周邊都要有，但是注意一點：導(dǎo)向銷的安裝位置必須錯開PCB分板接口位置，否則會導(dǎo)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(rèn)； 4.3.7 載板針孔過孔設(shè)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(shè)計載板時需考慮夾具是否需要做變形測試，在設(shè)計之初就要咨詢客戶或公司內(nèi)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(chǎn)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(yīng)變片，每個應(yīng)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(shè)備必須根據(jù)貼應(yīng)變片的位置做好相應(yīng)的走線槽，常規(guī)狀態(tài)下，每4個應(yīng)變片需要寬3mm深3mm的走線槽，實際設(shè)計時根據(jù)應(yīng)變片的數(shù)量及位置進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)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(yuǎn)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(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu) 上壓結(jié)構(gòu)主要由上壓板(產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品壓板 中間板 散熱塊 彈性銷 4.4.4產(chǎn)品壓板設(shè)計要求：產(chǎn)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(chǎn)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(shù)量依據(jù)產(chǎn)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(jìn)行刻字，以方便確認(rèn)； 刻字 壓力線走線鑿 地線針孔 產(chǎn)品壓棒 4.4.6 DFU夾具現(xiàn)在是需要做應(yīng)力測試（Strain Gauge）,在設(shè)計載板的時候需要考慮應(yīng)變片的走線問題，我們經(jīng)常會挖走線鑿，鑿的深度根據(jù)應(yīng)力片的數(shù)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(shè)計 底部電箱設(shè)計 4.5.1 因為電箱內(nèi)有電路板和電源，我們需要給他們散熱，必須要用到風(fēng)扇，由于夾具擺放空間有限，左右散熱無法實現(xiàn)，所以采用前后散熱方式，在進(jìn)風(fēng)口需要增加防塵網(wǎng)，防止灰塵進(jìn)入。 4.5.2由于電箱內(nèi)有電源，必須在電源上加一個保護(hù)罩，防止維修時有東西掉到電源內(nèi)，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(yuǎn)離電源；之前采用香蕉插頭來引出地線和機(jī)柜，后面發(fā)現(xiàn)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(jīng)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(dāng)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(hù)罩 散熱風(fēng)扇 角度限位塊 電源插座 地線孔 4.5.5面板設(shè)計 由于要做自動化夾具，預(yù)防機(jī)械手抓產(chǎn)品時碰到，尤其是開關(guān)按鈕，所有在前面板的東西都不要超出面板，所以設(shè)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(xiàn)。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(yīng)該是按照100mil,50mil39mil的順序，依次擺放壓入。對于，數(shù)量最多的50mil探針，應(yīng)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(yán)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(dāng)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(dāng)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(xiàn)場需要根據(jù)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(chǎn)品壓板，一起出貨，這樣的目的是：當(dāng)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(yīng)力片時做應(yīng)力線的走線，透明材料一般用透明有機(jī)玻璃；