常見的PCBA測試階段（原型階段的邊界掃描）

Keysight Technologies，Inc.的Jun Balangue

制造印刷電路板組件（PCBA）的成本一直是原始設(shè)備制造商（OEM）和合同制造商（CM）的關(guān)注點。這是電子制造業(yè)已從一個地區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個地區(qū)，以在這種充滿挑戰(zhàn)的環(huán)境中保持競爭力的原因之一。

測試PCBA是制造過程的重要組成部分。圖1顯示了PCBA制造的不同階段，從裸露的印刷電路板開始進行錫膏粘貼之后，然后由SMT機高速逐一放置組件。然后，PCBA經(jīng)過烤箱以熔化焊膏，并在組件和PCB之間建立連接。這些制造過程的每個階段都是一個機會，在該機會中，過程本身，人為錯誤或設(shè)備可能會引入缺陷。PCBA制造的最后階段之一是測試，以確保所有組件正確且正確地連接到PCB。這是挑戰(zhàn)的起點，

圖1：PCBA生產(chǎn)線

常見的PCBA測試階段包括以下內(nèi)容：

電路測試（ICT）–測試PCBA的開路和短路，組件值（電阻，電容器，電感器，二極管，晶體管和FET），上電測試，例如測量板上電壓并檢查各個數(shù)字組件的功能。由制造故障引起的常見缺陷包括斷路，短路和錯誤的組件。

功能測試（FT）– PCBA具有電源功能，可以檢查電路板的功能。缺陷以功能塊的形式呈現(xiàn)。

維修站（ICT和FT）–維修在ICT和FT階段失敗的PCBA。

測試設(shè)計：在原型階段引入邊界掃描測試

邊界掃描或1149.1是IEEE標準，它定義了數(shù)字集成電路的測試訪問端口和邊界掃描體系結(jié)構(gòu)，以允許對PCBA中的設(shè)備進行測試。邊界掃描設(shè)備設(shè)計有移位寄存器，稱為移位掃描單元，它們位于設(shè)備的引腳和內(nèi)部邏輯之間（參見圖2）。這些邊界掃描單元允許控制和觀察邊界設(shè)備的每個輸入和輸出引腳處發(fā)生的情況。當這些設(shè)備引腳連接到其他邊界掃描設(shè)備時，它將允許對每個設(shè)備進行連通性測試。

邊界掃描已成為PCBA的重要的受限訪問解決方案。邊界掃描的使用范圍也已擴展到包括對非邊界掃描數(shù)字設(shè)備（例如DDR）和編程數(shù)字設(shè)備（例如閃存，EEPROM和串行外圍接口（SPI）設(shè)備）的測試。邊界掃描還具有執(zhí)行BSDL（邊界掃描描述語言）中定義的其他測試的能力，包括支持邊界掃描設(shè)備內(nèi)部功能的專用指令，例如內(nèi)置自測（BIST）。

邊界掃描的成功與否取決于電路板的正確設(shè)計以及在電路板設(shè)計的早期階段對邊界掃描進行驗證，以確保在生產(chǎn)實施過程中取得成功。因此，印刷電路板組件（PCBA）測試策略應(yīng)從電路板的設(shè)計階段開始，以確保在測試過程中達到最大覆蓋率。從原型階段到新產(chǎn)品引入（NPI）以及生產(chǎn)運行階段，邊界掃描都可以用作測試策略的一部分，以在PCBA流程的每個階段實現(xiàn)最高的測試覆蓋率，同時降低成本測試實施。

圖2：設(shè)備上的邊界掃描和互連測試實現(xiàn)

原型階段的邊界掃描

如果制造商在實際組裝電路板之前就在原型設(shè)計階段考慮其PCBA是否為邊界掃描測試設(shè)計了適當?shù)脑O(shè)計，那將是非常劃算的。

這可以幫助電路板設(shè)計者確保PCBA具有最大的測試覆蓋范圍，而不必擔心電路板可能存在的結(jié)構(gòu)缺陷。這將縮短PCBA進入產(chǎn)品周期下一階段的時間-NPI和生產(chǎn)。

在原型階段使用邊界掃描的另一個優(yōu)勢是，設(shè)計人員將能夠確定不需要測試點的電路板網(wǎng)。他還可以及早確定哪些測試需要邊界掃描，同時將其他測試點分配到僅在ICT期間進行測試的網(wǎng)絡(luò)中。
NPI期間的邊界掃描

在原型構(gòu)建過程中成功執(zhí)行邊界掃描將確保在下一階段（即NPI階段）成功進行邊界掃描。在建立NPI期間，通常將ICT用作測試策略的一部分，在此策略中，將開發(fā)ICT程序并建立ICT固定裝置。在此階段執(zhí)行邊界掃描將具有以下優(yōu)點：

由于邊界掃描測試程序已在原型階段創(chuàng)建并調(diào)試，因此ICT的開發(fā)時間將縮短。

在原型制作期間，已經(jīng)確定了需要進行邊界掃描測試的網(wǎng)絡(luò)，并將其與需要ICT的網(wǎng)絡(luò)分開。這將意味著需要ICT的測試點更少–由于所需的模擬/數(shù)字卡數(shù)量減少，從而降低了ICT的成本。

由于PCBA的測試點更少，因此ICT夾具的成本降低了。

由于邊界掃描測試程序已經(jīng)在原型階段創(chuàng)建，因此ICT程序開發(fā)的總成本較低。

圖3：從原型（設(shè)計階段）到新產(chǎn)品介紹（NPI）和生產(chǎn)階段的邊界掃描實施

生產(chǎn)階段的邊界掃描

在原型階段創(chuàng)建的邊界掃描測試程序和在NPI階段集成到ICT的相同邊界掃描測試程序仍可以在批量生產(chǎn)期間的各個站點中使用（請參見圖4）。

ICT站–在原型和NPI期間開發(fā)的邊界掃描測試將集成到ICT中。

ICT維修站–可以在ICT維修站使用相同的邊界掃描測試。

FT站–在PCBA的功能測試過程中可以使用和集成相同的邊界掃描測試。

FT維修站–可以在FT維修站使用相同的邊界掃描測試。

圖4：不同生產(chǎn)站點上的邊界掃描實施

在所有產(chǎn)品制造和測試階段執(zhí)行邊界掃描可以降低測試成本，因為可以重復(fù)使用相同的硬件和軟件，同時確保更高的測試覆蓋率?？鐪y試站重復(fù)使用邊界掃描測試程序還可以確保在所有測試站上都保持測試質(zhì)量。這將幫助生產(chǎn)操作員和技術(shù)人員熟悉在各個測試站發(fā)現(xiàn)的缺陷，并有助于簡化生產(chǎn)測試的各個階段的維修。

編輯：hfy