在5G/6G通信技术迈向更高频段（毫米波乃至太赫兹）的征程中，PCB不仅是元器件的载体，更是决定系统性能的关键。信号完整性、阻抗控制、损耗预算等指标变得空前严苛。在这一背景下，传统的测试方法已显乏力，而 Flying probe test（飞针测试）凭借其无与伦比的灵活性和高精度，成为新产品导入（NPI）阶段不可或缺的验证手段。它确保了从设计到制造的每一个环节都精准无误，为最终产品的高可靠性奠定坚实基础。
作为微波测量工程师，我们深知，一次成功的测试远不止于简单的“通/断”判断。它是一套涉及去嵌入、夹具设计、校准和数据分析的复杂工程。尤其是在产品的 NPI EVT/DVT/PVT 阶段，通过精密的 Flying probe test 快速获取S参数等关键数据，是加速产品迭代、优化设计的核心。这一过程与前期的 DFM/DFT/DFA review 紧密结合，确保了设计的可测性与可制造性。
Flying Probe Test 在高频PCB验证中的核心优势
传统的针床测试（Bed-of-Nails）在面对高密度、细间距的5G/6G PCB时，不仅夹具成本高昂，开发周期长，而且难以适应快速迭代的设计变更。Flying probe test 则完美规避了这些问题。它采用可高速移动的探针直接接触测试点，无需定制夹具，极大地缩短了测试准备时间，尤其适用于原型和小批量生产。
在 First Article Inspection (FAI) 流程中，飞针测试能够快速验证首件产品的电气性能是否符合设计规范，包括特征阻抗、差分对时延、插入损耗等关键参数。这对于后续大规模 SMT assembly 的良率至关重要。一旦发现偏差，工程师可以立即追溯到制造工艺或设计环节，从而在早期阶段规避重大风险。
去嵌入方法论：从S参数中剥离夹具效应
在毫米波频段，任何测试夹具（Fixture）、探针（Probe）或电缆都会引入自身的电气特性，对测量结果造成“污染”。为了获得被测件（DUT）真实的S参数，我们必须采用精确的去嵌入（De-embedding）技术，将这些寄生效应从原始数据中剥离。常用的校准方法包括SOLT、TRL和LRM。
- SOLT (Short-Open-Load-Thru)：最经典的校准方法，依赖于精确的校准件。适用于同轴环境，但在非同轴或平面结构中，理想的“Open”和“Short”难以实现。
- TRL (Thru-Reflect-Line)：一种自校准技术，对校准件的精确度要求较低，尤其适用于微带线、共面波导等平面传输线结构。它通过测量一段已知长度和特性的传输线（Line）来建立参考。
- LRM (Line-Reflect-Match)：TRL的变体，同样适用于平面结构，在某些场景下比TRL更具灵活性。
选择合适的校准方法直接决定了测量的动态范围（Dynamic Range）和最终精度。
去嵌入校准方法对比
| 校准方法 | 核心原理 | 适用场景 | 主要优势 | 局限性 |
|---|---|---|---|---|
| SOLT | 依赖精确的开路、短路、负载、直通标准件 | 同轴连接器、VNA标准测试 | 应用广泛，操作直观 | 非同轴环境下标准件不理想，精度受限 |
| TRL | 利用直通、反射和一段已知长度的传输线 | 微带线、波导等平面结构 | 精度高，无需理想负载 | 需要额外的Line结构，低频受限 |
| LRM | TRL的变体，使用匹配负载代替Line | 晶圆级测试、平面结构 | 频率范围宽，校准结构简单 | 对匹配负载的质量有一定要求 |
探针与夹具设计：确保测量的 Repeatability 与精度
测量的可重复性（Repeatability）是衡量测试系统优劣的关键指标。在 Flying probe test 中，探针的尖端形状、接触压力、着陆位置的精确控制都直接影响测量结果。尤其是在测试高频PCB时，微小的位置偏差都可能导致阻抗失配，从而在Smith图上看到显著的相位和幅度变化。
此外，对于一些需要进行 Potting/encapsulation（灌封）处理的模块，测试点的可达性必须在 DFM/DFT/DFA review 阶段就进行周密规划。否则，一旦灌封完成，关键节点的电气特性将无法测量，给故障排查带来巨大困难。HILPCB 在设计阶段就与客户紧密合作，确保测试点布局的合理性，为高精度的飞针测试创造条件。
S参数一致性验证：偏置与温度的耦合影响
5G/6G通信PCB上通常集成了大量的有源器件，如放大器和开关，这些器件的性能需要在实际工作电压（偏置）下进行评估。Flying probe test 系统需要集成偏置网络（Bias-Tee），在施加直流偏置的同时测量高频S参数。
同时，温度是另一个不容忽视的变量。高功率器件的自热效应或环境温度变化，会导致PCB基板的介电常数（Dk）和损耗角正切（Df）发生漂移，进而影响传输线的电气长度和损耗。在长时间的 NPI EVT/DVT/PVT 可靠性测试中，必须监控并补偿温度带来的影响，以确保S参数的一致性。选择如Rogers PCB这样具有优异温度稳定性的材料，是保证产品性能的基础。
影响 S 参数一致性的关键因素
- 校准稳定性： VNA 预热、套件清洁与损耗稳定。
- 探针接触一致性： 磨损、压力、着陆点重复精度。
- 环境温度控制： 温湿度波动与 DUT 自热管理。
- 直流偏置稳定性： 纹波噪声与宽带隔离。
- 电缆与接头稳定性： 弯折/移动引入相位抖动，力矩一致。
从 Flying Probe Test 到 First Article Inspection (FAI) 的无缝衔接
Flying probe test 的数据是 First Article Inspection (FAI) 报告中至关重要的组成部分。通过将实测的S参数与仿真结果进行对比，我们可以验证PCB制造工艺是否精确复现了设计意图。例如，蚀刻精度是否导致线宽变化，层压过程是否引起介质厚度波动，这些都会在TDR（时域反射计）测量出的阻抗曲线上有所体现。
一个成功的FAI不仅确认了单板的合格，更为后续的批量生产提供了工艺基准。在整个 NPI EVT/DVT/PVT 流程中，基于飞针测试的FAI数据为每个阶段的决策提供了可靠依据，确保了从原型到量产的平稳过渡，避免了因早期问题未被发现而导致的昂贵返工和项目延期。
应对复杂组装挑战：Potting/encapsulation 与测试点规划
随着产品集成度的提高，Potting/encapsulation 技术被广泛用于保护敏感电路免受湿气、振动和热冲击的影响。然而，这也给测试带来了新的挑战。一旦电路被封装，内部节点将变得无法访问。
因此，在 DFM/DFT/DFA review 阶段，必须与组装厂协同规划测试策略。明智的做法是在 Potting/encapsulation 之前，利用 Flying probe test 对关键射频链路和控制信号进行全面验证。这确保了在模块被永久密封之前，其核心功能是完全正常的。对于需要进行原型/小批量组装的项目，可结合小批量组装策略，在早期发现并解决问题，降低成本与风险。
Flying Probe Test 的价值总结
总而言之，Flying probe test 已经从传统的裸板测试工具，演变为贯穿5G/6G通信PCB设计、制造和验证全流程的核心技术。它不仅是保证信号完整性的“火眼金睛”，也是连接设计与制造的桥梁。通过结合先进的去嵌入算法、精密的探针控制以及对环境因素的深刻理解，Flying probe test 能够为最前沿的通信产品提供最高标准的质量保证。
在HILPCB，我们不仅提供一流的PCB制造和SMT assembly服务，更将精密的测试验证能力视为我们核心竞争力的一部分。从前期的 DFM/DFT/DFA review 到最终的 First Article Inspection (FAI)，我们利用 Flying probe test 等先进手段，确保交付给您的每一块PCB都具备卓越且一致的电气性能，助力您在激烈的市场竞争中占得先机。
测试覆盖矩阵（EVT/DVT/PVT）
| 阶段 | FPT（飞针） | S 参数 | PIM |
|---|---|---|---|
| EVT | 高覆盖 | 关键端口采样 | 可选 |
| DVT | 中覆盖 | 全覆盖 | 重点部位 |
| PVT/MP | 抽检 | 在线监控/抽检 | 抽检 |
注：为通用示例；最终以客户规范与 NPI 固化为准。
数据与 SPC（示例字段）
| 类别 | 关键字段 | 说明 |
|---|---|---|
| 飞针 | 开短路、关键节点电阻/容 | 异常隔离并关联批次 |
| S 参数 | S11/回波、S21/插损、相位 | 与材料/制程批次关联 |
| 射频质量 | PIM、噪声、互调 | 建立 SPC 趋势与报警 |
注：字段为示例；最终以客户标准与 FAI 固化为准。
结论
面向5G/6G迭代节奏，Flying probe test 既是原型阶段追踪阻抗、S参数与PIM的第一道防线，也是把去嵌入、温控与偏置管理落实到FAI/MES数据链路的关键节点。把它与 DFM/DFT/DFA review、Potting前测试策略以及SPC字段联动，才能把毫米波互连、灌封高可靠性与量产节拍统一到同一个验证闭环。HILPCB依托FPT+VNA校准经验与高频材料制造能力，可在NPI EVT/DVT/PVT 各阶段协同客户，把每次测量结果转化为可追溯的工艺窗口与设计回馈。