PCB測試和檢查方法概述

PCB是任何電子電路的基本組件，無論是簡單的還是復雜的。表面貼裝元件（SMD）的使用日益增加以及對多層的需求使當今的印刷電路板變得更加復雜。無論何種應用，所有印刷電路板的一般要求是它們必須根據項目規格正確運行，并且不得有任何缺陷。最新一代的電子電路包括數百個具有數千個焊接和互連的組件；因此，建立嚴格的檢查和測試方法以確保最終產品的質量非常重要。

PCB測試概述

當電子電路相對簡單時，手動視覺檢查（MVI）足以識別潛在問題，例如短路，焊接點不良，走線斷裂，某些組件的極不正確，甚至缺少組件。但是，在執行單調且重復的任務時，MVI技術存在人為錯誤的風險。當電路的更改變得過于昂貴時，這導致無法檢測到缺陷或僅在非常高級的設計階段檢測到缺陷的情況。下一步是使用AOI（自動光學檢查）技術使外觀檢查自動化。如今，AOI是一種行之有效的檢查方法，它在焊接的前置時間和焊接后均被廣泛使用，并且在許多取放機器中均可使用。SMD組件和BGA封裝（球柵陣列）的使用日益頻繁，這顯示了AOI的局限性，后者無法再識別隱藏在封裝下方的連接和焊接。這就是開發基于X射線的AXI技術（自動X射線檢查）的原因，X射線不僅可以透視封裝，而且可以檢查具有高組件密度的多層電路板。檢查階段結束后，必須在完全組裝好的電路上對電路板進行精確的測試。

PCB測試的目的

• 電路板由不同的元件組成，每個元件都會影響電子電路的整體性能。測試集必須至少包含以下檢查：

• 電導率，包括泄漏電流的測量；

• 機械阻力

• 焊接質量；

• 清潔度（耐氣候性，包括濕氣和腐蝕）；

• 穿孔墻的質量；

• 層壓，測試層壓板對強力剝離或加熱的抵抗力；

• 鍍銅，測試其抗拉強度并分析所得的伸長率；

• 環境測試，特別是在潮濕環境中使用的印刷電路板；

• 組件的極性，方向，對齊和放置。

AOI

作為一種檢查方法，AOI可以在開發的早期階段檢測電路板上的缺陷和缺陷。AOI是一種視覺檢查方法，其中攝像機從不同角度和不同光照條件下拍攝電路板圖片。該技術還包括OCR功能，電路板上的絲網印刷可以對其進行評估。然后將捕獲的圖像與所需的結果進行比較（所謂的“黃金電路板”）。該方法的優點是可以檢測不同類型的缺陷，并可以在不同的開發階段使用。最大的缺點是它僅限于純外觀檢查，無法檢查BGA下隱藏的任何連接或其他數據包類型。

AXI

表面貼裝技術帶來的高密度以及無法識別BGA封裝和CSP（芯片級封裝）中的連接，需要更精確的檢查方法，例如基于X射線的AXI。由于使用原子量高于電路板上其他組件原子量的材料進行焊接，因此在X射線圖像上可以清楚地看到該焊接。AXI技術最重要的優點是它可以檢測所有連接和焊接（甚至是封裝中隱藏的連接和焊接）；此外，可以檢查焊縫并識別出氣泡。檢測偽造的專有電子組件的可能性也非常重要。另一方面，AXI是一項相對昂貴的技術，只有使用BGA封裝或CSP的高密度電路板和組件才能進行合理的使用。圖1顯示了通過X射線檢查發現的缺陷。

圖1：通過X射線檢查發現PCB缺陷

在線測試（ICT）

組裝后進行的該測試檢查電路板上所有電子組件的正確功能和位置。該測試包括檢查短路，開路，電阻，電容和其他參數。為此，使用了一種手指測試儀，它由一系列小齒輪和傳感器組成，這些小齒輪和傳感器執行測試所需的測量并在電路板上自由移動。手指測試儀由適當的軟件控制，可以通過使測試系統適應具有不同布局的電路板來進行更改?？商娲?，可以使用由針對相應的測試對象開發的針床組成的測試設備。每個“針”的行為就像一個真實的傳感器，可以將測試對象上的某個點電連接到測試系統。針床是一種昂貴且不是很靈活的技術（每個電路板需要一個單獨的針床）。另外，當針之間的空間很小時，很難測試高密度電路板。ICT技術的優點是可以檢測單個組件及其連接方面的眾多缺陷，并且無需連接電路板即可執行。缺點是成本（針床和控制軟件的復雜性）以及缺乏測試連接的能力；這在模擬和數字系統中是一個重大限制，由幾塊電路板組成。圖2顯示了帶有手指測試儀的ICT機器。

圖2：帶手指測試儀的ICT

圖3:顯示了準備運行針床測試的定制測試設備

功能測試

功能測試是檢查和測試過程的最后一步。顧名思義，該電路的功能將通過模擬刺激的電信號并測量其效果來進行測試。電路通過接口連接正確供電和電激勵。一個軟件應用程序處理在板上適當位置進行的測量，并驗證它們是否符合設計規范。功能測試的優點是能夠檢測僅在電路通電時才發生的電路中的潛在異常。它也可以測量電路中某些點的功耗。在測試系統的成本和復雜性方面存在劣勢.

邊界掃描

邊界掃描是一種用于測試電路板組件之間的互連的技術，當不能到達電路的所有節點時，邊界掃描通常用于測試集成電路。物理傳感器由“單元”代替，“單元”的輸出（TDO）和輸入（TDI）數據引腳串聯連接到合適的移位寄存器和多路復用電路。邊界掃描邏輯通過測試周期（TCK）計時，而TMS連接（“測試模式選擇”）啟用測試?？梢允褂梅Q為TAP（測試訪問端口）的簡單四針串行接口（如果添加了可選的復位信號，則為五針）來訪問輸入和輸出，而電路板上沒有任何物理測試點。制造商的邊界掃描描述語言（BSDL）文件包含有關邊界掃描組件的信息。邊界掃描方法的優點是適用于各種應用程序，例如系統級別的測試，RAM和閃存測試以及CPU仿真。該測試也可以在現場進行。另一方面，由于覆蓋范圍僅限于支持此類接口的那些組件，因此測試并不全面。

結論

不管選擇哪種方法，PCB測試都是PCB設計過程中的重要一步。這樣可以節省大量時間和金錢，并且可以在最終生產之前確定可能影響電路的缺陷。通常，上述檢查和測試方法的適當組合可以根據特定的應用和被測電路的復雜性，以不同的成本來檢測所有潛在的缺陷。