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PCB 制造的測試設計

2023/5/9 15:16:34

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一、什么是 PCB 制造的測試設計（DFT）

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

這里有個非常專業的叫法：測試設計（DFT），其實就是 PCB 經過回流焊或者波峰焊或者回流焊+波峰焊后進行的一系列的檢查，比如：X-ray、AOI、ICT、FCT檢查等。

與 DFM 稍微不同的是，DFM 是在生產制造之前規避風險，發現問題，解決問題；而 DFT 是在生產制造過程中檢查問題，解決問題。

雖然不同，但兩個同樣重要。專業一點來說：PCB 測試設計（DFT）是一種對電路板和布局優化進行操作和功能測試的方法。PCB 測試設計（DFT）可識別任何短路、開路、元件放置錯誤或有故障的元件。
波峰焊

（波峰焊圖示）

測試設計（DFT）主要是為了驗證以下 3 個問題：
1、電路板設計是否精確？
2、電路板生產制造是否完美？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行？
還有一些需要解決的問題：
1、組件應適當間隔，降低測試缺陷的風險
2、如果提供焊盤之間的阻焊層不正確，那么PCB 的電氣性能可能會退化。
3、優化鉆頭尺寸。
4、解決表面貼裝焊盤尺寸不當的問題。
5、酸阱檢測。

二、 PCB 制造的測試設計（DFT）中包含的參數

1、測試點
        測試點插入是 DFT 中提高測試效率的必要技術，測試點的位置取決于它可以覆蓋多少個組件，可以通過安排準確的電源和接地測試點來緩解信號完整性問題。

2、測試走線
        你可以在模擬敏感走線的走線上放置測試點，這些測試點可以連接到示波器或者信號發生器，用來了解信號的行為。

3、LED
        可以加入 LED，確定電源是打開還是關閉的，調試 LED 對 FPGA 或微控制器來說，還是很適合的，用于大批量生產。

4、接頭
        連接到過孔的測試點，用于測量過孔上的電壓。

三、PCB 制造的測試設計（DFT）的技術是什么？

1、PCB 裸板測試

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

a.隔離測試驗證兩個電氣連接之間的電阻。   b.連續性測試檢查板內是否存在開路。

2、PCB 組裝板測試
        組裝元件后執行組裝板測試，這個過程可確保電路板的完整性和組件功能實現.


四、7種 PCB 測試技術

1.飛針測試
PCB 裸板和組裝板都可以分別結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。

飛針測試優點：
a.更便宜。
b.更大的測試覆蓋率。
c.不需要固定裝置。
d.快速實施。

飛針測試缺點：
a.由于探頭在測量點之間移動，因此非常耗時。
b.如果電路板不包括任何測試點、測試通孔或掩蔽通孔，則很難設置。
c.一次性電容只能對并聯的電容器進行測試。

2、ICT 測試

ICT 測試，包括一些預先安裝的、通過預設接入點在電路板下方對齊的電子探針。這樣就可以在探針和 PCB 之間建立準確、穩定的電氣連接。測試探針可以使電流在預先確定的設計測試點上流動。

ICT 可以檢查短路或開路、阻焊層缺陷、元件錯位或缺失等。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檢查電路板上的多個元件。這種測試方法可以節省時間.

ICT 測試優點：
a.用于大批量生產。
b.提供高達 90% 的覆蓋率。
c.準確。
d.免于人為錯誤。
ICT 測試缺點：
a. 不適合小批量生產。
b. 無法檢測到空隙或阻焊層不足。
c. 昂貴的。
d. 測試夾具等技術會增加成本。

3、FCT 測試

FCT 測試用于質量控制并確保設備的預期操作，測試參數由客戶/設計師根據設計提供。
該技術通常包含簡單的開關測試，有時它需要復雜的軟件和精確的協議。功能測試直接檢查電路板在真實環境條件下的功能。

FCT 測試優點：
a.低成本。
b.用途廣泛，可根據設計進行定制。
c.與其他對其施加過大壓力的測試不同，不會影響電路板的使用壽命。
FCT 測試缺點：需要經驗豐富的技術人員。

4、AOI 測試

        AOI 包含 2D 或 3D 相機，可點擊高分辨率圖像并驗證原理圖。它還與數據庫中可用的完美和不完美設計進行比較，AOI 可以非常準確地找出所有可見的錯誤。
        AOI 與另一種測試方法一起使用以確保正確的結果，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線上，以防止任何過早的電路板故障。
          使用自動光學檢測 (AOI) 方法進行 PCB 測試。

AOI 測試優點：
a.可以準確檢測致命缺陷。
b.一致的方法。

AOI 測試缺點：
a.只能檢測到表面缺陷。
b.耗時的過程。
c.設置會根據設計進行更改。
d.基于數據庫的檢測并不總是 100% 準確。

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危險故障。此方法涉及超過指定的操作限制以觸發故障。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、功率以及與設計相關的其他因素。

老化測試優點：
a.提高產品可靠性
b.驗證電路板在環境條件下的功能
老化測試缺點：
a.超出額定值的施加壓力會縮短電路板的使用壽命
b.這個過程需要更多的時間和更多的努力

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、內部走線和槍管中的錯誤。

X-ray 檢測優點：
a.不需要檢查PCB的每一層
b.X 光機可以從電路頂部輕松檢查內部層

X-ray 檢測缺點：
a.這需要有經驗和熟練的技術人員
b.該過程需要更多的勞動力和成本

7、人工目視檢測

在這里，技術人員用肉眼或使用放大鏡進行檢查，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

人工目視優點：簡單而基本的方法
人工目視缺點：受到人為錯誤的影響;無法檢測到微小和不可見的缺陷