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(jìn)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(jìn)行診斷較為經(jīng)濟(jì)，但使用自動測試儀需提供電路板上全部節(jié)點(diǎn)的測試接觸點(diǎn)。這顯示至少每個布線網(wǎng)路的一個節(jié)點(diǎn)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(jìn)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(diǎn)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(diǎn)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(jìn)行診斷。

 

決定節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)缺陷也沒有，節(jié)點(diǎn)全測試仍舊是最理想的選擇。

 

應(yīng)該認(rèn)識到一旦電路板的設(shè)計完成(節(jié)點(diǎn)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(shí)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(xì)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(diǎn)接觸。組裝測試是藉由逐個激勵電路板上的元件進(jìn)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(diǎn)來實(shí)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(jìn)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(diǎn)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(jìn)行。如果這還不能對每個信號進(jìn)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(jìn)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(shí)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(diǎn)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(jìn)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(hù)，而且有助于作業(yè)工在印刷電路板組裝上進(jìn)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(xì)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(jìn)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(diǎn)必須在焊盤上，不能在端點(diǎn)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(diǎn)看起來依舊良好。

7. 必須避免用探針測試電路板的兩面。可采用通孔將測試點(diǎn)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(diǎn)’的測試設(shè)備限制。

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