PCBA組裝測試

對給定相同的測試成本，電路板測試會在缺陷率和良率指標(biāo)間進行折衷，例如，若缺陷率相當(dāng)高，大多數(shù)需要診斷。采用自動測試儀取得電路板圖像進行診斷較為經(jīng)濟，但使用自動測試儀需提供電路板上全部節(jié)點的測試接觸點。這顯示至少每個布線網(wǎng)路的一個節(jié)點需要與自動測試儀連接。

圖4：電路板上探針測試面的元件高度必須不超出5.7毫米，否則只有切割測試夾具后才能測試電路板測試面上的較高元件。

 

若缺陷率低，需要對每個缺陷進行人工診斷，所需的時間比用自動測試儀多。這樣減少了對良率的影響，但是節(jié)點測試率小于100%。理論上，如果缺陷率相當(dāng)?shù)?，就容許有0％的節(jié)點測試率(不需要針床測試)，只要采用簡單的通與不通測試。在此，人們只要采用蝕刻的專用測試連接器，所要做的僅是扔掉不合格的組裝而不是對其進行診斷。

 

決定節(jié)點測試率時要考慮的因素包括：1. 缺陷率；2. 診斷能力；3. 良率；4. 電路板面積；5. 電路板層數(shù)；6. 成本。

 

在電路板布線設(shè)計中決定節(jié)點測試率時，需要在所有與人工故障查找相對應(yīng)的諸多因素之間平衡，更要考慮對制成電路板的良率的影響。除非PCBA組裝一點缺陷也沒有，節(jié)點全測試仍舊是最理想的選擇。

 

應(yīng)該認識到一旦電路板的設(shè)計完成(節(jié)點測試率固定)且它的測試方案也已設(shè)計，缺陷率便成為降低成本的首要因素。因此缺陷報告分析和缺陷的糾正及防止是必要的。這可以包括與供應(yīng)商建立密切的關(guān)系以減少所供元件和電路板的問題，并減少生產(chǎn)車間內(nèi)可能會導(dǎo)致問題的制程和作業(yè)。

 

組裝布線之前要解決的另一問題是研究返工策略。由于測試內(nèi)層導(dǎo)體受到限制，多層印刷電路板的返工相當(dāng)困難甚至難以實現(xiàn)。典型的返工過程包括用特殊工具切割內(nèi)層導(dǎo)體，用可程式鉆頭對淮電路板上的作業(yè)位置，然后鉆一個可控深度的孔以脫離與內(nèi)層導(dǎo)體的連接或抬高表面封裝元件的腳。這就是為什么電路板生產(chǎn)商需要在組裝前對電路板產(chǎn)品進行全面測試的原因，這樣就避免了已裝元件電路板在返工過程所必需的復(fù)雜測試。

 

對于元件密布的表面黏著電路板，有時不得不移去某個元件以進入返工作業(yè)區(qū)(這?內(nèi)層導(dǎo)體已被切割)。SMT元件應(yīng)用規(guī)則規(guī)定：除非絕對必要，不可以從電路板上拆卸元件，這樣會降低焊盤與電路板間的附著強度，并會導(dǎo)致焊盤上翹。

 

返工策略包括：拆卸元件并重裝新元件。這樣測試通孔、焊盤形狀及與組裝相關(guān)的任何細節(jié)均需考慮，以使返工修整及維修所必須的工具具有完成它們的特殊工作的能力。

 

線上測試

線上測試用于發(fā)現(xiàn)印刷電路板組裝中的制造缺陷。線上測試是藉由針床夾具測試電路板的，針床夾具可與電路板組裝上的每個節(jié)點接觸。組裝測試是藉由逐個激勵電路板上的元件進行測試的。線上測試對設(shè)計的限制較少，但必須設(shè)置測試接觸點來實現(xiàn)缺陷分析和性能不一致分析。

 

對不能接觸探針的信號(對無引腳元件來說是常事)則會增加故障隔離的問題。在此，建議在可進行信號探測的印刷電路板的各處(除非使用掃描暫存器測試)，每個待測信號均應(yīng)具有焊盤或其他測試孔。同樣推薦的是測試點的焊盤應(yīng)放在柵格上，這樣探針測試可在印刷電路板的第二面進行。如果這還不能對每個信號進行探測的話，只有采用在特殊探測位置的特殊信號。對單個或一小組元件進行故障隔離則必須增加測試向量或采用其他的測試技術(shù)。

 

許多故障經(jīng)常是因相鄰元件的管腳短路、元件管腳與電路板的外層導(dǎo)體短路或印刷電路板外層導(dǎo)體間的短路引起的。在實際的設(shè)計中，應(yīng)考慮到那些正常的生產(chǎn)缺陷，而且不影響故障隔離(這些故障因信號不能接入或不便接入引起)。為設(shè)計線上測試方案，探針焊盤的測試點必須在柵格上以便于自動探針測試(圖2)。

 

因電性能的要求，有時需要按功能進行設(shè)計(如類比和數(shù)位電路部份分開)。在物理層面上將不同功能的測試分開會提高測試效率。將測試連接頭分開或?qū)⑦B接頭內(nèi)的插芯分組會提高電路的可測性。這種數(shù)位與高性能類比信號混合的測試方案需要兩類或多種類的測試儀器。信號分離不僅有助測試夾具的設(shè)計和維護，而且有助于作業(yè)工在印刷電路板組裝上進行故障查找。

 

線上測試夾具

裸板生產(chǎn)商采用的測試夾具也叫針床。然而，在布線制程末端的裸板測試中，探針是堅硬纖細的，它們與電路板的上面和底面接觸。線上測試用的針床夾具上的測試針具有彈性，要求的測試焊盤面積較大。要記住，只進行組裝板的單面測試會降低線上測試過程中測試夾具的成本。

 

下面是一組藉由驗證的設(shè)計規(guī)則，它可降低測試夾具的成本及復(fù)雜程度： 

1. 金屬化孔及測試通孔的焊盤直徑是孔尺寸的函數(shù)。探針測試專用的測試焊盤的直徑不小于0.9毫米。采用0.6毫米直徑的測試焊盤也是可行的，但對應(yīng)的電路板面積不大于0.700平方毫米。

2. 測試探針周圍的凈空取決于組裝制程。探針周圍凈空必須保持為相鄰元件高度的80%，最小為0.6毫米，最大為0.5毫米(圖3)。

3. 電路板上探針測試面的元件高度必須不超出5.7毫米，否則只有切割測試夾具后才能測試電路板測試面上的較高元件。測試焊盤必須至少距高元件5毫米(圖4)。

4. 在電路板邊緣3毫米不安排元件或測試焊盤。

5. 所有探針區(qū)域必須有焊劑或?qū)щ姷姆茄趸繉?。測試焊盤上不能印制阻焊層。

6. 探針接觸點必須在焊盤上，不能在端點上、無引腳的SMT元件陣列上及引腳元件的引腳上。接觸壓力會導(dǎo)致電路開路但這時虛焊焊點看起來依舊良好。

7. 必須避免用探針測試電路板的兩面?？刹捎猛讓y試點轉(zhuǎn)換到另一面，最好是底面(沒有元件或通孔焊接面)。這樣可以制造出可靠性高且較為便宜的夾具。

8. 若有可能采用標(biāo)淮探針和可靠性較高的夾具，測試焊盤中心孔應(yīng)為2.5毫米。

9. 不要將蝕刻的導(dǎo)電手指作為測試焊盤，因為測試探針很容易損壞金手指。

10. 測試焊盤應(yīng)均勻地分布在電路板上。若測試焊盤分布不均勻，或集中在某個區(qū)域，會造成電路板彎曲、探針故障和真空密封問題。

 

對微間距元件來說，要將大致一半的測試通孔放在焊盤內(nèi)，而其他一半則放在另一面的焊盤內(nèi)。這樣做的目的有兩個：

1. 不超過‘每6.5平方毫米最多100個測試點’的測試設(shè)備限制。

2. 展寬測試點分布，減小高密度分布的測試點壓力。在夾具的真空或機械動作期間，這種壓力會導(dǎo)致夾具變形。