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新一代非向量测试技术可全面提升测试覆盖率和调试效率
20世纪90年代初，方形扁平封装和SMT元器件是大多数印刷电路板上的标准器件。为了应对这些元器件在电路板上的测试问题，出现了第一代基于电容感应技术的非向量测试技术TestJet，这一技术当时在提高在线测试覆盖范围方面实现了突破。但是，电容测量技术并不能充分应对当前线路板测试的需求，为此测试设备生产厂商又推出了新一代增强型非向量测试技术VTEP。初步测试表明，与TestJet相比，VTEP能够把在线测试覆盖范围提高80%以上，特别是在测试电路板上的bga、微型bga和SMT边缘连接器件时，VTEP较以往的非向量测试技术有更明显的优势。
TestJet技术的局限
上世纪90年代TestJet问世时，印刷电路板上的大多数器件都带有引线框，而且面积足够大，可以保证可靠地进行ICT测量。大多数测试工程师还记得，TestJet感应片和放大器电路板与引线框加在一起，会形成一个大约100fF的电容器，如果引线开路，测量结果近似等于零，产生一个很容易确定的差值。
在生产中，测量合格的引脚数和不合格引脚数均呈高斯分布，标准差或σ值表明了测量的分布特点。σ取决于测量噪声、封装样式变化、感应片对准与否、TestJet多路接线电路板和探针变化等因素，生产测试环境中的电磁噪声(如荧光灯)有时也可能造成干扰。
TestJet硬件和测量算法的大致标准差为1.7fF，为有效辨别测试合格/不合格，用户希望把门限设为合格参数值±6σ。如果门限设为20fF，则几乎所有情况都足以保证进行有效的合格/不合格判断。尽管TestJet支持逐针编程，但实际上大多数调试是通过为每个器件设置一个门限来完成的，因为大多数引脚的测量结果要远远大于20fF的门限。
简而言之，当时的TestJet确实提供了一种理想的方案，可以对最流行的封装器件进行稳定可靠的测量，同时其编程和调试简便，对夹具的影响也非常小，这使得它成为当时在线测试的标准技术配置，被许多用户及ICT设备供应商所采用。
但时代已经改变，今天QFP和bga已经成为常见的封装类型，这给TestJet带来了某些挑战，其中bga的测试尤其问题多多。bga器件在球栅间距、排列形式及散热板和屏蔽罩等方面有很大差异，此外它没有引线框，因此导线焊接和导线引起的电容测量值小于20fF，这就给TestJet带来了问题。由于σ等于1.7fF，TestJet不能保证进行有效的辨别，从而不能对bga器件的焊接问题进行可靠的合格/不合格判断。
此外，bga往往一部分引脚测量值很低，而另一部分引脚测量值却很高。尽管TestJet支持逐脚设定门限，但在测试中手动改变数百个引脚门限需要花费几个小时。TestJet也没有提供统计检验工具，因此必须通过实际生产来检验这些门限设定是否合理。结果造成在使用TestJet测试bga时覆盖率下降。 
VTEP和TestJet对比试验分析
针对上述问题，VTEP增加了自动调试功能，可以自行逐引脚设置门限，克服了TestJet的不足。对此我们做了一些试验进行对比分析。
在第一个试验中,我们同时使用TestJet和VTEP测试三个单独的电路板，确定可以在哪里使用VTEP以改善引脚覆盖范围。我们共分析了26个器件，包括连接器、引脚阵列插座(pin grid sockets)、bga和QFP或SOP类型的封装，VTEP测试了这26个器件共计1,640个引脚。
结果显示，VTEP可以可靠地测试TestJet不能测试的器件引脚。例如对常用但无法以TestJet稳定测试的Intel 82845内存控制器芯片，VTEP可以把引脚覆盖范围从1,160脚改进到1,638脚，覆盖率提高了41%。此外，与TestJet相比，VTEP标准差测量性能明显改善，如在使用VTEP时，电路板2器件“j3”上的引脚测量结果的平均标准差是0.17，而在使用TestJet时是0.69。当测量绝对值较低时，小的标准差可以保证测量可靠性，即VTEP可以重复可靠地测试远远低于TestJet默认20fF下限的引脚。
另一项对比试验是测试通信电路板上QFP封装器件的开路情况，测试中我们使用开路和连通引脚对TestJet和VTEP进行比较。首先，在三个单独的QFP封装上，对特定连通(良好)引脚进行测量，然后在这些引脚上引入五个开路，再测试这些器件。
试验结果显示，在开路测试上VTEP的性能要优于TestJet，VTEP确定了多个QFP封装上的所有开路。大多数情况下，已知开路和已知良好的引脚之间的VTEP测量差值要明显高于TestJet，这一点可以帮助改善测量稳定性。结果还表明，在某些情况下开路具有非零电容测量特点，这在我们意料之中，所以不会给VTEP精确诊断引脚开路带来负面影响。 
第三项研究针对bga，工程师在通信电路板上进行了受控的bga开路测试。有关试验的详细设置在此不作详细叙述，结果可以归纳为以下几点。首先，在可以测试的引脚数量方面，VTEP要优于TestJet，VTEP开路电容读数的一致性也要好于TestJet。其次，VTEP从没把开路测量显示为负值，而TestJet经常显示负值，VTEP更加精确、灵敏，因此可以记录环境的真正电容值。最后，VTEP的标准差要优于TestJet，可以精确显示非零电容的实际读数。
提升调试效率
与TestJet不同，VTEP根据每个引脚实际测量情况动态调节测试参数，编程人员无需设置。当该功能关闭即设为OFF时，VTEP的运行速度与TestJet相同(大约每秒500个引脚)，但其精度要高得多。
采用动态调节功能，VTEP可以把调试时间从几个小时降低到几十秒。而TestJet默认对所有引脚设定同样的固定上下限，如果需要为不同引脚设置不同的上下限，就必须对每个引脚逐个进行手工调试。对大型器件这要耗费大量的时间，特别对拥有多个TestJet测试的电路板，效率极其低下。

例如一块带有27个器件的电路板，测试工程师可能要调试3,000多个引脚，如果80%以上的引脚要使用定制的上下限(非默认值)进行调试，每个引脚的调试时间是15秒，那么完成这一任务需要的时间将超过10个小时，而VTEP自动调试功能可以帮助在几分钟内就完成这一工作！
生产测试经验表明，根据现场情况修改测试上下限不一定是件坏事，合理制定上下限可以保证测试的稳定性。另一方面，测试上下限也不可以随意修改，测试工程师们需要有一套系统的方法合理控制测试极限，VTEP自动调试功能正是为此而设计的。
VTEP的自动调试功能包括自动学习多个已知良好电路板的极限参数、恢复初始极限参数(整个测试或逐个器件)、覆盖整个测试或单个器件以及多次撤销操作功能等，这些功能已内置于在线测试设备的调试环境中。
VTEP自动调试算法还可以将每个引脚对应的生产统计数据(平均值、测量次数、Cpk)加以文字注释,以便于观察。另外，工程师可以选择Cpk之类的质量管理参数，然后相应调节测试上下限，并去除不符合工程师测试可靠性标准的引脚。最后，与TestJet一样，VTEP不要求昂贵的数字测试，不具备器件逻辑知识即可编写测试程序。