FPC 制程工艺 · 第八站
空板开短路测试（电测 E-Test）
飞针测试 · 针模 OS 治具 · 两线／四线开尔文 · 微针钻孔
定位：位于 ENIG 表面处理之后、外形冲切之后，以片料形式 100% 全检。光学看不见的电性缺陷，只能靠针点加电测量。
制程定位与四大测试项
POSITIONING & FOUR TEST ITEMS
01测线路：电测在制程链上的位置
电测位于 ENIG 表面处理之后、外形冲切之后，以片料形式全检。AOI 只能查开路／短路的外观断点，而微开路、邻线短路、绝缘不良这些电性缺陷肉眼和光学都看不见，必须靠针点加电测量。
02四大测试项
① 开路 Open
测：同一网络内任意两点间电阻是否超限。
判定：阻值 > 设定阈值（常见 50Ω~1kΩ）判开路。
检：断线、孔铜断开、线宽细颈、微裂纹。
② 短路 Short
测：相邻不同网络之间是否误导通。
判定：两网间电阻 < 设定阈值判短路。
检：蚀刻残铜、毛刺、邻线搭线。
③ 导通电阻
测：同一网络实际回路电阻（毫欧级）。
方法：四线开尔文法，消除探针接触电阻。
检：孔铜偏薄、线宽不足、电镀不均。
④ 绝缘电阻
测：相邻网络间加高压测漏电流。
条件：50V／100V／250V 直流，>20MΩ 合格。
检：PI 吸水率、离子污染、防焊缺陷。
开路与短路里最贵的一类是「似断非断」的微开路——外观完全正常，装配后受热受振才断。只有加电测毫欧级导通电阻才能把它拦在厂内。
两大工艺路线：飞针 vs 针模
FLYING PROBE vs BED-OF-NAILS
01两大工艺路线对比
| 对比维度 | 飞针测试 Flying Probe | 针模测试 Bed-of-Nails |
|---|---|---|
| 测试原理 | CAD 数据驱动，多根探针 CNC 移动逐点接触 | 按产品制作测试治具，一次压合所有针点同时接触 |
| 治具成本 | 无需治具，仅需测试程序 | 每款 FPC 定制 OS 测试治具，成本数千元~数万元 |
| 测试速度 | 慢，单片数秒~数十秒（逐点打点） | 快，并行测完全部网络 |
| 适用阶段 | 样品试制、小批量、多品种、紧急单 | 大批量量产、重复订单、自动上下料线 |
| 最细针距 | 可达 0.05~0.10 mm，柔性高 | 受针板钻孔和针套限制，复合 OS 治具 0.25mm |
| 单件成本 | 无治具成本，但机时贵 | 治具摊销后单件极低，越大量越划算 |
| 误判风险 | 探针压力轻，接触不良易漏测 | 针压稳定，针压痕风险 |
飞针与专用机不是替代关系。多数 FPC 厂同时配置：飞针承担打样与工程验证，专用机承担量产全检。
五大测试方法
WHY SAME BOARD, DIFFERENT RESULT
理解原理才能解释「为什么同一块板，不同机型测出来的结果不一样」。
1 电阻法
直接量测两点间导通电阻，判定开／短路。
优势：可靠性最高，是开短路判定的基准方法。
局限：逐点测量，效率相对低。
2 电容法
量测导电图形对参考平面的电容 C=εA/L，开路则面积减小。
优势：效率高，适合无地网的双面板。
局限：受寄生电容与二级电容影响，单点网络可靠性低。
3 电感法
量测网络电感值，值相同者疑似短路再复测。
优势：可靠性较高、返测少。
局限：只适用于有地／电层的板，多网络时效率下降。
4 相位差法
向地层／电层注入弦波，由线层取相位差推得电容／电感。
优势：效率与可靠性兼顾。
局限：只适合 4 层以上。
5 自适应法
先按网络值试测，低于设备误差时自动切电阻法／电场法。
优势：速度最快，效果最好。
局限：设备实现门槛高，机型有限。
任何非电阻法的判定结果，都应以电阻法复测确认后才开不良单。
飞针测试详解：能力与极限
FLYING PROBE — CAPABILITY & LIMITS
01没有治具的「万能电测」
工作原理
导入 Gerber／CAD 网表 → 软件自动规划探针路径 → Mark 点对位 → 4~8 根探针在 X-Y-Z 轴高速移动，逐点接触测试脚并加电。
优势
无需治具、换型仅需导入新程序；最小针距可达 0.1 mm；样品／紧急单当天即可测。
局限
逐点打点速度慢（单片数秒~数十秒）；探针压力仅 20~50 g，接触电阻大时易漏测；大批量量产不经济。
02能力极限：DFT 评审的硬约束
这些数字决定「哪些测试点放得下、哪些板必须换机台」，是 DFT（可测试性设计）评审的硬约束。
最小接触焊盘：高端机型可稳定接触 50 µm 级焊盘，<60 µm 焊盘亦可测。重复精度：标准机型 ±25~±50 µm，高精度机型可达 ±10~±15 µm。最小焊盘间距：上表面 34 µm／下表面 44 µm（高精度机型 + 专用探针）。测试步速：常规机型 0.05–0.06 s/步，高速机型可达 100 点/秒。
| 代表机型 | 产地 | 结构 | 探针配置 | 最小可测 | 精度 | 速度／特点 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Takaya APT-2600FD | 日本 | 双面（上下可动臂） | 4 斜 + 2 垂直 + 2 IC-Open／面 | 50 µm | ±25 µm | 0.05–0.06 s/步 |
| Takaya APT-2400F | 日本 | 单面 | 4 轴 6 飞针（4 斜 + 2 垂直） | 50 µm | ±25 µm | Z 轴加速度 50 G |
| Takaya APT-1400F | 日本 | 单面 | 4 动头 6 针 | <60 µm | ±25 µm | 最高 30 步／秒 |
| Hioki FA1815-20 | 日本 | 双面（上 2 下 2 臂） | 4 臂，可装 1172／CP1072／1073 系列 | 间距 34／44 µm | 移动分辨率 0.1 µm | 最快 100 点／秒 |
| MicroCraft EMMA | 日本 | 双面同时移动探针 | 探针两面同时动作，无需治具 | 细间距多层板 | — | 适合小批量多层板 |
数据来源：厂商公开规格（2026 年）。实际可测能力还取决于探针型号、pad 镀层状态与板材涨缩，采购前须用自家最细样板实测验证。
针模测试机与自动上下料
BED-OF-NAILS LINE — THE MASS PRODUCTION WORKHORSE
01量产流程
- 片料上料
- CCD 视觉识别 Mark 点自动对位
- 压台下行，OS 针模一次压合
- 全部网络并行测试
- NG 点自动打标
- 下料分料
02为什么要自动上下料
节省时间成本，消除人工误判等隐患，消除人工不当操作而产生产品皱褶。
YAMAHA 线针测试机、日本太洋 TY-Checker 四线机、德律 TR5001／INLINE 系列。压合一次毫秒级测完全部网络，单片节拍 1~3 秒。
主流测试机品牌与选型参考
BRANDS & SELECTION REFERENCE
01按「类型—产地—代表机型—特点」速查
| 品牌 | 产地 | 类型 | 代表机型／系列 | 特点 |
|---|---|---|---|---|
| Nidec Advance Technology | 日本 | 专用机（量产） | 量产型专用电测机及配套治具／探针 | 全球量产专用电测机主要供应商 |
| Takaya | 日本 | 飞针 | APT-1400F／2400F／2600FD | 4 头 6 针；双面机型；最小接触 50 µm |
| MicroCraft | 日本 | 飞针 | EMMA／Sarra | 双面同步移动探针；TDR／VNA 阻抗测试 |
| Hioki 日置 | 日本 | 飞针 | FA1815-20 | 100 点／秒；焊盘间距 34 µm；绝缘 100 GΩ |
| ATG | 意大利 | 飞针 | A2／A3 | 电感法；可配 8／16 针提升效率 |
| SPEA | 意大利 | ATE／专用机 | ATE 系列 | ICT + 功能测试（FCT）一体，面向量产 |
| Taiyo Industrial | 日本 | FPC 专用机 | TY-CHECKER DS 系列 | 全／半自动，含导通、绝缘、四端子、火花测试 |
| 德律科技 TRI | 中国台湾 | 专用机／ATE | ICT／ATE 系列 | ICT 与功能测试方案，FPC 与 PCBA 通用 |
| 致茂 Chroma | 中国台湾 | 专用机／量测 | 电测与自动测试系统 | 精密量测仪器与自动测试整合 |
| 燕美 Yanmade | 中国 | FPC 专用机 | 双层／多工序自动测试系统 | 面向消费电子的 FPC 自动电测 |
| 大族数控 Han’s CNC | 中国 | 专用机 | 全自动 FPC 测试机 | 国内设备厂，自动化整合能力强 |
| Jig Korea／SRC／Samsun Tech | 韩国 | 专用机 | 全自动 FPC 测试机 | 定制化，主打降低误判率算法 |
02按品牌与适用场景选型
| 品牌 | 地区 | 代表机型 | 类型 | 特点与适用 |
|---|---|---|---|---|
| Takaya 多贺 | 日本 | Fly-probe 系列 | 飞针 | 飞针行业标杆，精度高，FPC 样品测试主流 |
| HIOKI 日置 | 日本 | FA1240-6X | 飞针 | 四臂飞针，0.025s／步，定位 ±100μm |
| Seica | 意大利 | Fly V 系列 | 飞针 | 欧洲主流，可测模拟元件 |
| YAMAHA 雅马哈 | 日本 | 线针测试机 | 针模／自动 | FPC／CCS／CCM 量产线主流，自动上下料成熟 |
| 太洋 TY-Checker | 日本 | 四线电测机 | 针模／四线 | 高精度四线测毫欧导通电阻，稳定性口碑好 |
| TRI 德律 | 中国台湾 | TR518 SII／TR5001 | MDA／ICT | 国产头部，MDA 开路短路 + INLINE 在线型，性价比高 |
| 国产二线品牌 | 中国大陆 | 和为顺／特斯特／星禾宏泰 | 针模／飞针 | 性价比高，微针模组 0.175mm 级，服务响应快 |
飞针与专用机不是替代关系。多数 FPC 厂同时配置——飞针承担打样与工程验证，专用机承担量产全检。
OS 治具结构与设计开立要点
OS JIG — COMPOUND 2-WIRE / 4-WIRE
01五层结构
- ① 底模 装弹簧针管，固定下针模
- ② 下针模 植复合探针，按网表布点，定位 FPC
- ③ FPC 脱料板 使 FPC 脱料轻松
- ④ 上针模 植复合探针，按网表布点，装与下针模合模定位销
- ⑤ 上模 装弹簧针管，固定上针模
02设计开立要点
- 2 线针点 1:1 对应 FPC 测试焊盘，导入网表自动布针
- 4 线设点 需在一个焊盘上布两根针，地线可选点布，无需全部
- 定位销孔 对准 FPC 外形工具孔，公差 ±0.02mm
- 材料选板 环氧板 FR4 + 电木
- 避位 针模或脱料板上需对补强进行避位
- 探针与弹簧管 按针距／弹力／头型选型
- 极限判断 pitch 小于复合治具极限则需开立线针／微针治具
03关键零件
可访问网站：kyfpca.com/o-s测试治具/
微针钻孔：为什么要用双面钻孔机
MICRO-VIA DRILLING & DOUBLE-SIDE DATUM
01单面钻孔的三个问题
- 钻头长径比大，排屑难，易断钻、孔壁粗糙
- 钻出口侧毛刺大，孔位偏心
- 微孔同心度差，探针针套穿不进或卡死
02双面钻孔机怎么解决
先钻 A 面定位基准孔 → 翻面用基准销定位 → B 面主轴从背面钻另一半 → 两面孔在中间汇合，同心度 ±0.01mm。单边钻头悬伸减半，断钻率和毛刺大幅下降。
「双面牌子」= 双面定位基准：针板两面都打基准销孔，翻面后以已钻孔为对位基准。这是微孔针板加工的硬要求，设备带 CCD 视觉补偿，效果更佳。
盖板与垫板怎么选
ENTRY & BACKUP — DRILLING’S GOLDEN PAIR
钻孔的「黄金搭档」——选型直接决定孔口质量、断针率与孔位精度。
盖板（上）
固定钻头、减少毛刺披锋、保护铜箔、高导热散热。
垫板（下）
减少出口毛刺、延伸钻针行程、保护台面、导热降温降低断针、引导固定钻头。
| 盖板材料 | 适用与特点 | 垫板材料 | 适用与特点 |
|---|---|---|---|
| 酚醛纸盖板 | 弹性与表面硬度适中，一般 PCB 钻孔通用 | 酚醛树脂纸垫板 | 导热性与平整性好，适合更小孔径、更高速钻孔 |
| 涂树脂铝盖板 | 高导热高耐磨，HDI／密集 BGA／IC 载板／挠性板微孔首选 | 蜜胺木垫板 | 刚性好，适合对出口毛刺要求高的场合 |
| 普通铝片 | 散热好、成本低，用于一般性钻孔 | 高密度木纤板 | 性价比高，通用型垫板 |
| 环氧玻璃布盖板 | 刚性好，用于特定精度要求场合 | 硅胶缓冲板 | 超薄板钻孔时上下加缓冲，分散压力防崩裂（约 0.1 mm 厚） |
01选型要点（现场判断顺序）
- 孔径越小、密度越高 → 越倾向涂树脂铝盖板 + 酚醛纸垫板组合
- 超薄板／易崩裂板材 → 上下加缓冲板，并降低下压压力与转速
- 要求正反面孔位一致 → 盖板平整度与 CCD 对位能力一并纳入考量
两线 vs 四线（开尔文）测试
2-WIRE vs 4-WIRE KELVIN
同一块板，两线法测出「合格」，四线法却判「导通电阻超限」——差别不在板，在测量回路把引线电阻和接触电阻算进去了没有。
两线测试（Two-Wire）
RT = 2RL + 2RC + R
同一对探针既送电流又取电压 → 引线电阻 RL 与接触电阻 RC 全部串入量测回路。当 R 本身只有 mΩ 级时，2RL+2RC 可能比 R 还大，读数已无意义。
四线测试（Four-Wire／开尔文）
RT ≈ R （当电压表内阻 RO → ∞）
FORCE 回路 — 供恒流
SENSE 回路 — 单独取电压
电流走 Force 针，电压由 Sense 针单独取 → 接触电阻几乎不影响读数。路径分离后，电压表几乎不取电流，RL 与 RC 上的压降可忽略，因此能准确量测 mΩ 级阻值。
两线法（2-wire）
电流和电压走同两根线，引线电阻 + 探针接触电阻全部算进测量值。精度 Ω 级，只能判断「断没断」。
四线开尔文法（4-wire Kelvin）
Force+/Force− 供恒流，Sense+/Sense− 单独测电压（电压表高阻不取电流）。消除引线和接触电阻，精度 mΩ~μΩ 级。
① 测毫欧级导通电阻，抓孔铜偏薄／线宽细颈／孔内空洞；
② 汽车电子、医疗等高可靠 FPC；
③ 抓「似断非断」微开路，两线法漏检的缺陷。
常见不良与品质判定标准
DEFECT MODES & ACCEPTANCE CRITERIA
01常见电测不良与误判模式
| 不良现象 | 核心成因 | 改善对策 |
|---|---|---|
| OPEN | 探针压力不足、金面氧化、探针磨损、接触电阻大、探针咬死、FPC 位移、FPC 涨缩、FPC 异常 | 定期磨探针／换针；增加压合量；依据涨缩开立治具或减少测试片数；异常点位分析 |
| short | FPC 位移、针模有异物、探针咬死、FPC 异常 | 清洁针模；查看短路点相同网络所有关联点 |
| 卡针／不回弹 | 针套进屑、弹簧疲劳、压合过行程 | 清洁探针；定期换针；调整压合行程 |
| 针压痕过深 | 针压过大、针尖尖利、压合时间长 | 检查弹簧管弹力是否合规；增加垫板减少探针悬出高度；监控压痕深度 |
| 断针／歪针 | FPC 翘曲、定位偏、压合冲击力大、弹簧管卡死 | 校平 FPC；校定位；加缓冲压合；更换弹簧管 |
| 绝缘电阻不良 | PI 吸湿、离子污染、防焊针孔、环境湿度大、碳粉残留 | 测试前烘烤；车间控湿 <60%RH；检查水洗；喷砂或 plasma |
| 导通电阻漂移 | 探针接触电阻不稳、四线 Sense 点偏 | 四线法重校；更换探针；确认 Force／Sense 同侧 |
02测试程序制作五步
- 导出网表 从 CAM／Gerber 提取网络连接关系
- 布针 软件自动布针或手动指定针点，对应每个网络节点
- 设阈值 设定开路／短路电阻、绝缘电压、导通电阻上下限
- 首件验证 用已知 OK 板和已知 NG 板双向验证程序
- 量产 100% 全检，NG 自动标记并复判
03判定阈值参考
| 项目 | 典型阈值 | 判定 |
|---|---|---|
| 开路电阻 | > 50Ω~1kΩ | 开路 NG |
| 短路电阻 | < 10~50Ω | 短路 NG |
| 导通电阻 | 规格 ±20% | 超限 NG |
| 绝缘电阻 | 250V／>20MΩ | 低绝缘 NG |
| 针点覆盖率 | 100% 网络 | 缺针即停 |
本文由《FPC 制程工艺 · 空板电测》开元网整理。设备型号与规格数据整理自厂商公开资料；实际可测能力还取决于探针型号、pad 镀层状态与板材涨缩，采购前须用自家最细样板实测验证。文中数值均保留原稿各处原始口径，若与产线内部规范不一致，以内部规范为准。