淺談PCB測試技術(shù)和測試方法

今天是關(guān)于 PCB 測試技術(shù) 、 PCB 測試方法 。

一、什么是 PCB 制造的測試設(shè)計(jì)(DFT)?

在 PCB 生產(chǎn)制造過程中，其中必不可少的一部分就是根據(jù)功能和可制造性對組裝完成后的 PCB 進(jìn)行檢測。

這里有個(gè)非常專業(yè)的叫法： 測試設(shè)計(jì)(DFT) ，其實(shí)就是 PCB 經(jīng)過回流焊或者波峰焊或者回流焊+波峰焊后進(jìn)行的一系列的檢查，比如：X-ray、AOI、ICT、FCT檢查等。

當(dāng)然這對于長期在 PCB 廠里工作的工程師來說，這些就是家常。

與 DFM 稍微不同的是，DFM 是在生產(chǎn)制造之前規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題;而 DFT 是在生產(chǎn)制造過程中檢查問題，解決問題。

雖然不同，但兩個(gè)同樣重要。AiPCBA

專業(yè)一點(diǎn)來說：PCB 測試設(shè)計(jì)(DFT) 是一種對電路板和布局優(yōu)化進(jìn)行操作和功能測試的方法。PCB 測試設(shè)計(jì)(DFT)可識(shí)別任何短路、開路、元件放置錯(cuò)誤或有故障的元件。

測試設(shè)計(jì)(DFT)主要是為了驗(yàn)證以下 3 個(gè)問題 ：

1、電路板設(shè)計(jì)是否精確?

2、電路板生產(chǎn)制造是否完美?是否有缺陷?

3、是否 PCB板上的所有的組件、芯片和連接都良好運(yùn)行?

還有一些需要解決的問題：

1、組件應(yīng)適當(dāng)間隔，降低測試缺陷的風(fēng)險(xiǎn)

2、如果提供焊盤之間的阻焊層不正確，那么PCB 的電氣性能可能會(huì)退化。

3、優(yōu)化鉆頭尺寸

4、解決表面貼裝焊盤尺寸不當(dāng)?shù)膯栴}

5、酸阱檢測

二、 PCB 制造的測試設(shè)計(jì)(DFT)中包含的參數(shù)

1、測試點(diǎn)

測試點(diǎn)插入是 DFT 中提高測試效率的必要技術(shù) ，測試點(diǎn)的位置取決于它可以覆蓋多少個(gè)組件，可以通過安排準(zhǔn)確的電源和接地測試點(diǎn)來緩解信號(hào)完整性問題。

2、測試走線

你可以 在模擬敏感走線的走線上放置測試點(diǎn) ，這些測試點(diǎn)可以連接到示波器或者信號(hào)發(fā)生器，用來了解信號(hào)的行為。

3、LED

可以 加入 LED，確定電源是打開還是關(guān)閉的 ，調(diào)試 LED 對 FPGA 或微控制器來說，還是很適合的，用于大批量生產(chǎn)。

4、接頭

連接到過孔的測試點(diǎn)，用于測量過孔上的電壓 。

三、PCB 制造的測試設(shè)計(jì)(DFT)的技術(shù)是什么?

1、PCB 裸板測試

在組裝組件之前執(zhí)行 裸板測試以檢查 PCB 的連接性 。以下是執(zhí)行此類測試的兩種方法：

隔離測試驗(yàn)證兩個(gè)電氣連接之間的電阻。

連續(xù)性測試檢查板內(nèi)是否存在開路。

2、PCB 組裝板測試

組裝元件后執(zhí)行組裝板測試，這個(gè)過程可 確保電路板的完整性和組件功能實(shí)現(xiàn) 。

四、7種 PCB 測試技術(shù)

1、飛針測試

PCB 裸板和組裝板都可以分別結(jié)合無源和有源模式的 飛針測試 。

探針包括用于檢查的針，測試點(diǎn)可以包括無源元件 ，如電阻、電容、電感、無孔過孔或元件的端接端。它可以檢測未通電元件的值、開路或短路、測量電壓以及檢查二極管和晶體管的位置。

飛針測試優(yōu)點(diǎn)：

更便宜

更大的測試覆蓋率

不需要固定裝置

快速實(shí)施

飛針測試缺點(diǎn)：

由于探頭在測量點(diǎn)之間移動(dòng)，因此非常耗時(shí)

如果電路板不包括任何測試點(diǎn)、測試通孔或掩蔽通孔，則很難設(shè)置

一次性電容只能對并聯(lián)的電容器進(jìn)行測試

2、ICT 測試

ICT 測試 ，包括一些預(yù)先安裝的、通過預(yù)設(shè)接入點(diǎn)在電路板下方對齊的電子探針。這樣就可以 在探針和 PCB 之間建立準(zhǔn)確、穩(wěn)定的電氣連接 。測試探針可以使電流在預(yù)先確定的設(shè)計(jì)測試點(diǎn)上流動(dòng)。

ICT 可以檢查短路或開路、阻焊層缺陷、元件錯(cuò)位或缺失等 。該方法包括測試夾具以正確固定帶有探針的電路板，以及測試夾具以同時(shí)檢查電路板上的多個(gè)元件。這種測試方法可以節(jié)省時(shí)間。

ICT 測試優(yōu)點(diǎn)：

用于大批量生產(chǎn)

提供高達(dá) 90% 的覆蓋率

準(zhǔn)確

免于人為錯(cuò)誤

ICT 測試缺點(diǎn)：

不適合小批量生產(chǎn)

無法檢測到空隙或阻焊層不足

昂貴的

測試夾具等技術(shù)會(huì)增加成本

3、FCT 測試

FCT 測試用于質(zhì)量控制并確保設(shè)備的預(yù)期操作 ，測試參數(shù)由客戶/設(shè)計(jì)師根據(jù)設(shè)計(jì)提供。

該技術(shù)通常包含簡單的開關(guān)測試，有時(shí)它需要復(fù)雜的軟件和精確的協(xié)議。功能測試直接檢查電路板在真實(shí)環(huán)境條件下的功能。

FCT 測試優(yōu)點(diǎn)：

低成本

用途廣泛，可根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行定制

與其他對其施加過大壓力的測試不同，不會(huì)影響電路板的使用壽命

FCT 測試缺點(diǎn)：

需要經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員

4、AOI 測試

AOI 包含 2D 或 3D 相機(jī)，可點(diǎn)擊高分辨率圖像并驗(yàn)證原理圖。它還與數(shù)據(jù)庫中可用的完美和不完美設(shè)計(jì)進(jìn)行比較，AOI 可以非常準(zhǔn)確地找出所有可見的錯(cuò)誤。

AOI 與另一種測試方法一起使用以確保正確的結(jié)果，例如使用飛針的 AOI，以及使用在線測試的 AOI。

AOI 可以直接包含在生產(chǎn)線上，以防止任何過早的電路板故障 。

AOI 測試優(yōu)點(diǎn)：

可以準(zhǔn)確檢測致命缺陷

一致的方法

AOI 測試缺點(diǎn)：

只能檢測到表面缺陷

耗時(shí)的過程

設(shè)置會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行更改

基于數(shù)據(jù)庫的檢測并不總是 100% 準(zhǔn)確

5、老化測試

老化測試是對電路板的早期檢查，以防止制造完成后出現(xiàn)危險(xiǎn)故障。 此方法涉及超過指定的操作限制以觸發(fā)故障。這是檢測電路板最大工作額定值的有效方法。

各種工作條件涉及電壓、電流、溫度、工作頻率、功率以及與設(shè)計(jì)相關(guān)的其他因素。

老化測試優(yōu)點(diǎn)：

提高產(chǎn)品可靠性

驗(yàn)證電路板在環(huán)境條件下的功能

老化測試缺點(diǎn)：

超出額定值的施加壓力會(huì)縮短電路板的使用壽命

這個(gè)過程需要更多的時(shí)間和更多的努力

6、X-ray 測試

X-ray 檢測借助 X-ray 成像檢測隱藏組件、焊接連接、BGA 封裝、內(nèi)部走線和槍管中的錯(cuò)誤。

X-ray 檢測優(yōu)點(diǎn)：

不需要檢查PCB的每一層

X 光機(jī)可以從電路頂部輕松檢查內(nèi)部層

X-ray 檢測缺點(diǎn)：

這需要有經(jīng)驗(yàn)和熟練的技術(shù)人員

該過程需要更多的勞動(dòng)力和成本

7、人工目視檢測

在這里，技術(shù)人員用肉眼或使用放大鏡進(jìn)行檢查，人工目檢測試可以確定未公開的組件的對齊、缺少組件和其他缺陷。

人工目視優(yōu)點(diǎn)：

簡單而基本的方法

人工目視缺點(diǎn)：

受到人為錯(cuò)誤的影響

無法檢測到微小和不可見的缺陷

五、9 種PCB 測試方法

1、邊框邊緣寬度

這對于在電路板的相對邊緣保持足夠的、未占用的空間至關(guān)重要。清晰的邊緣有助于完美地固定測試機(jī)。

2、基準(zhǔn)點(diǎn)

機(jī)器需要一些參考點(diǎn)才能知道探針的確切位置。 參考點(diǎn)(稱為基準(zhǔn)點(diǎn))位于面板廢料上，如果廢料已被移除，則位于 PCB 本身上。最合適和推薦的基準(zhǔn)是板的左上角和右下角。

3、過孔

電路板設(shè)計(jì)中包含的過孔不需要遮蓋，以便將探針放置在它們的邊緣。

4、組件引腳

通常， 最好將測試探針放置在元件腿附近以獲得良好的焊點(diǎn) ，盡管不需要測試元件引腳。該技術(shù)通過將組件腿推到焊盤上來連接測試點(diǎn)的任何潛在開路。

5、尺寸

如果你設(shè)計(jì)的PCB 尺寸比較大，測試接入點(diǎn)盡可能靠近。

6、清潔

清潔組件對于確保去除不需要的助焊劑至關(guān)重要 。這是因?yàn)橛袝r(shí)測試儀必須移動(dòng)探頭位置以獲得更好的接觸，不需要的通量會(huì)導(dǎo)致故障并增加測試時(shí)間。

7、探測點(diǎn)

你可以在底部的接地和電源軌中引入可訪問的探測點(diǎn) ，可以在 PCB 的未探測側(cè)。這允許固定探針充當(dāng)臨時(shí)夾具，加快短路測試，并可以減少整體測試時(shí)間和成本。

8、測試訪問

如果可能的話，大限度地在程序集的一側(cè)進(jìn)行測試訪問，至少每個(gè)網(wǎng)絡(luò)都有一個(gè)可能的點(diǎn)。 如果你使用的是雙面機(jī)器，則將電路板翻轉(zhuǎn)過來測試雙面的成本會(huì)增加。

9、組件高度

PCB 的已探測區(qū)域和未探測區(qū)域均存在允許的最大組件高度 ，通常分別約為40 毫米和 90 毫米 。如果測試后未探測或安裝高組件，則將其放置在底部。他們可以在組件上創(chuàng)建一個(gè)禁飛區(qū)，也可以阻礙測試訪問。

測試設(shè)計(jì) (DFT) 從根本上說是一個(gè)審查過程，用于發(fā)現(xiàn)和修復(fù)任何制造錯(cuò)誤、檢查客戶提供的規(guī)格并最大限度地減少多余的過程。 如果沒有這種定期測試，PCB 制造商可能會(huì)面臨嚴(yán)重的生產(chǎn)錯(cuò)誤，DFT 確保以最低成本制造出高良率的電路板。

審核編輯：湯梓紅