浅谈PCB测试技术和测试方法

今天是关于 PCB 测试技术 、 PCB 测试方法 。

一、什么是 PCB 制造的测试设计(DFT)?

在 PCB 生产制造过程中，其中必不可少的一部分就是根据功能和可制造性对组装完成后的 PCB 进行检测。

这里有个非常专业的叫法： 测试设计(DFT) ，其实就是 PCB 经过回流焊或者波峰焊或者回流焊+波峰焊后进行的一系列的检查，比如：X-ray、AOI、ICT、FCT检查等。

当然这对于长期在 PCB 厂里工作的工程师来说，这些就是家常。

与 DFM 稍微不同的是，DFM 是在生产制造之前规避风险，发现问题，解决问题;而 DFT 是在生产制造过程中检查问题，解决问题。

虽然不同，但两个同样重要。AiPCBA

专业一点来说：PCB 测试设计(DFT) 是一种对电路板和布局优化进行操作和功能测试的方法。PCB 测试设计(DFT)可识别任何短路、开路、元件放置错误或有故障的元件。

测试设计(DFT)主要是为了验证以下 3 个问题 ：

1、电路板设计是否精确?

2、电路板生产制造是否完美?是否有缺陷?

3、是否 PCB板上的所有的组件、芯片和连接都良好运行?

还有一些需要解决的问题：

1、组件应适当间隔，降低测试缺陷的风险

2、如果提供焊盘之间的阻焊层不正确，那么PCB 的电气性能可能会退化。

3、优化钻头尺寸

4、解决表面贴装焊盘尺寸不当的问题

5、酸阱检测

二、 PCB 制造的测试设计(DFT)中包含的参数

1、测试点

测试点插入是 DFT 中提高测试效率的必要技术 ，测试点的位置取决于它可以覆盖多少个组件，可以通过安排准确的电源和接地测试点来缓解信号完整性问题。

2、测试走线

你可以 在模拟敏感走线的走线上放置测试点 ，这些测试点可以连接到示波器或者信号发生器，用来了解信号的行为。

3、LED

可以 加入 LED，确定电源是打开还是关闭的 ，调试 LED 对 FPGA 或微控制器来说，还是很适合的，用于大批量生产。

4、接头

连接到过孔的测试点，用于测量过孔上的电压 。

三、PCB 制造的测试设计(DFT)的技术是什么?

1、PCB 裸板测试

在组装组件之前执行 裸板测试以检查 PCB 的连接性 。以下是执行此类测试的两种方法：

隔离测试验证两个电气连接之间的电阻。

连续性测试检查板内是否存在开路。

2、PCB 组装板测试

组装元件后执行组装板测试，这个过程可 确保电路板的完整性和组件功能实现 。

四、7种 PCB 测试技术

1、飞针测试

PCB 裸板和组装板都可以分别结合无源和有源模式的 飞针测试 。

探针包括用于检查的针，测试点可以包括无源元件 ，如电阻、电容、电感、无孔过孔或元件的端接端。它可以检测未通电元件的值、开路或短路、测量电压以及检查二极管和晶体管的位置。

飞针测试优点：

更便宜

更大的测试覆盖率

不需要固定装置

快速实施

飞针测试缺点：

由于探头在测量点之间移动，因此非常耗时

如果电路板不包括任何测试点、测试通孔或掩蔽通孔，则很难设置

一次性电容只能对并联的电容器进行测试

2、ICT 测试

ICT 测试 ，包括一些预先安装的、通过预设接入点在电路板下方对齐的电子探针。这样就可以 在探针和 PCB 之间建立准确、稳定的电气连接 。测试探针可以使电流在预先确定的设计测试点上流动。

ICT 可以检查短路或开路、阻焊层缺陷、元件错位或缺失等 。该方法包括测试夹具以正确固定带有探针的电路板，以及测试夹具以同时检查电路板上的多个元件。这种测试方法可以节省时间。

ICT 测试优点：

用于大批量生产

提供高达 90% 的覆盖率

准确

免于人为错误

ICT 测试缺点：

不适合小批量生产

无法检测到空隙或阻焊层不足

昂贵的

测试夹具等技术会增加成本

3、FCT 测试

FCT 测试用于质量控制并确保设备的预期操作 ，测试参数由客户/设计师根据设计提供。

该技术通常包含简单的开关测试，有时它需要复杂的软件和精确的协议。功能测试直接检查电路板在真实环境条件下的功能。

FCT 测试优点：

低成本

用途广泛，可根据设计进行定制

与其他对其施加过大压力的测试不同，不会影响电路板的使用寿命

FCT 测试缺点：

需要经验丰富的技术人员

4、AOI 测试

AOI 包含 2D 或 3D 相机，可点击高分辨率图像并验证原理图。它还与数据库中可用的完美和不完美设计进行比较，AOI 可以非常准确地找出所有可见的错误。

AOI 与另一种测试方法一起使用以确保正确的结果，例如使用飞针的 AOI，以及使用在线测试的 AOI。

AOI 可以直接包含在生产线上，以防止任何过早的电路板故障 。

AOI 测试优点：

可以准确检测致命缺陷

一致的方法

AOI 测试缺点：

只能检测到表面缺陷

耗时的过程

设置会根据设计进行更改

基于数据库的检测并不总是 100% 准确

5、老化测试

老化测试是对电路板的早期检查，以防止制造完成后出现危险故障。 此方法涉及超过指定的操作限制以触发故障。这是检测电路板最大工作额定值的有效方法。

各种工作条件涉及电压、电流、温度、工作频率、功率以及与设计相关的其他因素。

老化测试优点：

提高产品可靠性

验证电路板在环境条件下的功能

老化测试缺点：

超出额定值的施加压力会缩短电路板的使用寿命

这个过程需要更多的时间和更多的努力

6、X-ray 测试

X-ray 检测借助 X-ray 成像检测隐藏组件、焊接连接、BGA 封装、内部走线和枪管中的错误。

X-ray 检测优点：

不需要检查PCB的每一层

X 光机可以从电路顶部轻松检查内部层

X-ray 检测缺点：

这需要有经验和熟练的技术人员

该过程需要更多的劳动力和成本

7、人工目视检测

在这里，技术人员用肉眼或使用放大镜进行检查，人工目检测试可以确定未公开的组件的对齐、缺少组件和其他缺陷。

人工目视优点：

简单而基本的方法

人工目视缺点：

受到人为错误的影响

无法检测到微小和不可见的缺陷

五、9 种PCB 测试方法

1、边框边缘宽度

这对于在电路板的相对边缘保持足够的、未占用的空间至关重要。清晰的边缘有助于完美地固定测试机。

2、基准点

机器需要一些参考点才能知道探针的确切位置。 参考点(称为基准点)位于面板废料上，如果废料已被移除，则位于 PCB 本身上。最合适和推荐的基准是板的左上角和右下角。

3、过孔

电路板设计中包含的过孔不需要遮盖，以便将探针放置在它们的边缘。

4、组件引脚

通常， 最好将测试探针放置在元件腿附近以获得良好的焊点 ，尽管不需要测试元件引脚。该技术通过将组件腿推到焊盘上来连接测试点的任何潜在开路。

5、尺寸

如果你设计的PCB 尺寸比较大，测试接入点尽可能靠近。

6、清洁

清洁组件对于确保去除不需要的助焊剂至关重要 。这是因为有时测试仪必须移动探头位置以获得更好的接触，不需要的通量会导致故障并增加测试时间。

7、探测点

你可以在底部的接地和电源轨中引入可访问的探测点 ，可以在 PCB 的未探测侧。这允许固定探针充当临时夹具，加快短路测试，并可以减少整体测试时间和成本。

8、测试访问

如果可能的话，大限度地在程序集的一侧进行测试访问，至少每个网络都有一个可能的点。 如果你使用的是双面机器，则将电路板翻转过来测试双面的成本会增加。

9、组件高度

PCB 的已探测区域和未探测区域均存在允许的最大组件高度 ，通常分别约为40 毫米和 90 毫米 。如果测试后未探测或安装高组件，则将其放置在底部。他们可以在组件上创建一个禁飞区，也可以阻碍测试访问。

测试设计 (DFT) 从根本上说是一个审查过程，用于发现和修复任何制造错误、检查客户提供的规格并最大限度地减少多余的过程。 如果没有这种定期测试，PCB 制造商可能会面临严重的生产错误，DFT 确保以最低成本制造出高良率的电路板。

审核编辑：汤梓红