在PCB測試方面，PCB應(yīng)用變得越來越流行和多樣化。目前，工程師制造的PCB被用來為軍用設(shè)備上的電路供電，就像那些在醫(yī)院里支持人類生活的電路一樣。此外，由于人的生命顯然處于危險之中，因此不僅不鼓勵而且禁止在PCB生產(chǎn)中出現(xiàn)錯誤。因此，PCB測試對于確保電路板完美運行并符合其設(shè)計的預(yù)期至關(guān)重要。

    有時，即使作為一名成熟的工程師，您也可能會犯一些錯誤并開發(fā)一些冷焊點或其他與PCB生產(chǎn)相關(guān)的缺陷。目前，很少有合同制造商廣泛測試他們的電路板。作為潤澤五洲PCB，我們以成為PCB測試領(lǐng)域中的佼佼者而自豪。

    那么，您將如何知道自己在何處搞砸了呢？此外，您如何才能降低PCB測試的高成本，同時仍能提供優(yōu)質(zhì)的電子產(chǎn)品？要更多地了解這些由來已久的擔(dān)憂，請考慮閱讀我們關(guān)于單元生產(chǎn)和PCB組裝的PCB測試綜合指南。

    簡而言之，PCB缺陷

    1.1本可以避免的十億美元的錯誤

    2014年，通用汽車花費了近41億美元來修理和補償他們的工程師（顯然）忽略了他們車型的一個點火開關(guān)電路中的缺陷?，F(xiàn)在，再想想。與正常運行的汽車相比，點火鑰匙有多大？

    這是一個在所有標(biāo)準(zhǔn)中都經(jīng)過測試的全功能車輛系統(tǒng)（即使是昂貴的車輛碰撞測試），但因點火板中的電路錯誤而失望?？赡?，甚至不是整個電路；也許只是一個有缺陷的晶體管可能是原因。此外，（吞咽）PCB造成了41億美元的錯誤！

    通用汽車的案例是一個孤立的案例嗎？不是。大約一年前，三星斥資近53億美元收回和補償三星Note7智能手機充電系統(tǒng)的缺陷。因此，不僅僅是三星。大約在同一時間召回了3300萬只麥當(dāng)勞的健身手環(huán)（成本從未披露）。

    一般來說，花費數(shù)十億美元修理的PCB缺陷故事正在成為現(xiàn)代電子設(shè)計故事的基礎(chǔ)。初創(chuàng)公司和老牌公司一樣。殘酷的事實是，市場無法原諒這些錯誤。那么，您如何知道PCB何時出現(xiàn)缺陷？

    1.2PCB測試階段及測試不良PCB的指標(biāo)

    有時，檢測PCB中的故障并不費力。例如，通過目視檢查PCB，您可以注意到常見的缺陷，例如棕色過熱接頭的缺陷。焊點過多，或潤濕不足且組件不穩(wěn)定且接頭受到干擾（您可以閱讀有關(guān)冷焊點中這些缺陷的更多信息）。這種檢測缺陷的方法稱為手動視覺檢查(MVI)。

    為了提高MVI的準(zhǔn)確性，您可能需要使用手持鏡頭檢查接頭并確保接頭上沒有開口。您可以通過借助鏡頭檢查接頭處的光線穿透來進行此檢查。

    然而，有時眼睛也可能無法檢測到一些會影響PCB效率的PCB缺陷。大多數(shù)此類缺陷只有通過測試設(shè)備組件的有效性才能顯著。這種擴展評估需要改進和專門的設(shè)備。它也是在嚴格的變量評估下完成的，如貨幣、電壓、電容和電阻。這些變量也可以決定使用其他專用設(shè)備，我們將在后面的章節(jié)中討論。

    通過將各種組件的預(yù)期輸入和輸出與實際測量值進行比較。

    您可以知道電路板的某些部分是否有缺陷。此過程稱為在線測試(ICT)。當(dāng)電路中使用更多組件時，ICT本身就會變得復(fù)雜。由于這些復(fù)雜性，已經(jīng)開發(fā)了計算機化設(shè)備來簡化測試單個PCB組件的過程。大多數(shù)這些設(shè)備也將在后面討論。

    PCB測試不佳的最后一個指標(biāo)是客戶投訴的增加。現(xiàn)在，主要是所有設(shè)備都吸引了用戶的一些糟糕評論。這是很正常的。一些客戶可能會批評物理設(shè)計；有些人可能會批評一個功能，以及任何其他類似的東西。但是，當(dāng)對特定電子設(shè)備的效率或性能持續(xù)存在抱怨時，這可能表明PCB存在缺陷。

    這種類型的PCB缺陷對組織來說是最不受歡迎、最難檢測和最昂貴的。它們很少發(fā)生。當(dāng)它們發(fā)生時，它們對受影響的公司的影響最為顯著。

    現(xiàn)在，讓我們看看電路板中常見的兩種缺陷類型。

    1.3：PCB故障類型

    PCB缺陷有兩種主要類型：結(jié)構(gòu)缺陷和電氣缺陷。一般來說，PCB中幾乎所有的缺陷都可以歸為這兩種類型中的任何一種。

    1.3.1：PCB結(jié)構(gòu)故障

    PCB結(jié)構(gòu)缺陷是由于制造PCB時PCB結(jié)構(gòu)不當(dāng)而導(dǎo)致的錯誤。這些故障是PCB中最常見的故障類型。它們包括以下缺陷：

    開路：顧名思義，這些是不完整的電路，在制造過程中有時會被忽視。大多數(shù)開路都與焊接有關(guān)，它們發(fā)生在焊接過程中；通常是由于沒有適當(dāng)?shù)厝刍噶?。這些錯誤在PCB中發(fā)生率最高，在PCB中的發(fā)生率為25%。

    焊料不足：這些缺陷也與焊料有關(guān)。然而，它們通常是由于接頭潤濕不足而發(fā)生的。焊錫缺陷的發(fā)生偏好率為18%

    短路：盡管短路可分為結(jié)構(gòu)缺陷和電氣缺陷，但由于結(jié)構(gòu)錯誤導(dǎo)致短路的發(fā)生率高于電氣元件缺陷。該缺陷在整個PCB缺陷中的發(fā)生率約為13%。

    缺少電氣元件：這些錯誤的發(fā)生率接近于短路（約12%）。

    未對齊的組件：有時可以在設(shè)計之后但就在組裝之前注意到未對齊的組件。這些缺陷的發(fā)生率約占生產(chǎn)過程中缺陷總數(shù)的8%。

    過量焊料：即使過量焊料可能會出現(xiàn)問題，但過量焊料幾乎不會導(dǎo)致生產(chǎn)缺陷。這個論點是正確的，因為多余的焊料很容易被注意到和糾正。但是，有時會出現(xiàn)這些缺陷。這些錯誤的發(fā)生率約為3%。

    缺少非電氣部件：這些錯誤幾乎不會發(fā)生。它們的偏好發(fā)生率非常低，約為2%。

    1.3.2：電氣缺陷

    電氣缺陷是由于錯誤使用電路板中的電氣元件而導(dǎo)致的缺陷類型。在現(xiàn)代，這些類型的錯誤很少發(fā)生，即使發(fā)生了，也沒有設(shè)計錯誤那么致命。

    缺陷電氣部件：當(dāng)有缺陷的部件焊接到電路發(fā)生這些缺陷。它們也很容易檢測和糾正。這些錯誤的偏好發(fā)生率約為8%。

    使用錯誤的組件：有時，當(dāng)錯誤的組件，例如，被用來與不同等級的電阻推薦的評級可能會出現(xiàn)缺陷。它們的發(fā)生率約為5%。

    組件的錯誤方向：當(dāng)組件與錯誤定向焊接發(fā)生這些缺陷。它們的發(fā)生率約為百分之二。

    1.4章節(jié)概述

    PCB的綜合測試通常涉及制造商生產(chǎn)的電子產(chǎn)品的質(zhì)量。經(jīng)過良好測試的PCB，其中測試注重細節(jié)會導(dǎo)致高質(zhì)量的電子產(chǎn)品，就像測試不佳的PCB會導(dǎo)致有缺陷的電子產(chǎn)品一樣。

    正如您從幾幅插圖中所觀察到的那樣，PCB缺陷總是很昂貴。對于初創(chuàng)公司而言，PCB失誤可能會損害公司的聲譽。對于發(fā)達的公司來說，缺陷可能會讓他們付出代價，并影響他們的部分聲譽。這兩種損失都是不可取的

    在過去，許多重點都放在PCB設(shè)計階段可能出現(xiàn)的錯誤上。然而，隨著技術(shù)的進步，如今PCB的設(shè)計有了改進。對PCB測試的更多重視已經(jīng)放在制造PCB本身的過程上。這就是為什么任何有興趣在更長時間內(nèi)留在市場上的電子制造公司都必須在PCB測試方面投入更多資金。

    展望未來，我們現(xiàn)在將更深入地了解可用于測試PCB的流行測試方法和工業(yè)設(shè)備。

    PCB測試方法

    當(dāng)發(fā)展當(dāng)?shù)氐腜CB作為一個業(yè)余愛好者，你可能不需要有任何一致的策略，制定多氯聯(lián)苯。因此，您也不需要測試策略。一旦你對你期望的電路有了一個粗略的草圖，一切都可以歸于原位。

    然而，商業(yè)PCB生產(chǎn)和PCB測試在其實施程序中并不賭博。它遵循有助于評估效率和容錯能力的既定策略。目前，大約有七種方法來測試PCB。在這七種策略中，只有三種策略在行業(yè)中占主導(dǎo)地位。這三個主要測試類別包括手動視覺檢查(MVI)、在線測試(ICT)和功能測試(FT)。

    2.1人工目視檢查（MVI）

    這是測試PCB的主要方法。它涉及用肉眼尋找PCB中的故障。MVI是檢查PCB的最簡單、最古老且仍然最受歡迎的方法。適用于簡單、小批量的PCB生產(chǎn)。

    然而，它對于大容量或復(fù)雜的PCB效率不高，因為人眼（無輔助）可能不會注意到一些可能隱藏的連接。此外，在檢查大批量生產(chǎn)時，人們可能會感到無聊或疲倦。由于MVI的這兩個主要缺點，即使與MVI密切相關(guān)，也可以采用其他方法來最小化錯誤。此列表中最重要的是鏡頭的使用。

    2.3使用顯微鏡和鏡頭

    您的PCB可能無法滿足其設(shè)計要求，即使獨立的MVI可能會向您顯示一切正常。這是您需要近距離觀察鏡頭或顯微鏡的時候。

    有時，我們的眼睛可能無法有效檢測PCB焊點中的一些小缺陷。但是，借助鏡頭，您可以放大電路板并仔細檢查電路板上的連接。

    2.4使用X射線

    PCB上的X射線掃描提供了許多即使在鏡頭下也無法輕易看到的電路板細節(jié)。在檢查具有隱藏連接的電路板時，特別需要X射線。您需要在不同角度對同一塊電路板進行幾次掃描，然后將圖像與原始設(shè)計規(guī)范中的預(yù)期連接進行比較。

    使用X射線的唯一問題是價格昂貴，而且可能不適用于業(yè)余愛好者和小規(guī)模生產(chǎn)者。

    2.5使用鋸

    當(dāng)然，切開一塊板確實是個壞主意。但是，有時PCB可能會顯示隱藏部分中存在問題的連接（通常在分析X射線圖像之后）。解決問題的最簡單方法之一是用鋸切開電路板并檢查故障的底層連接。

    這樣做，您將能夠觀察內(nèi)部錯誤并糾正它們，以便更好地生產(chǎn)其他板。

    2.6：自動光學(xué)檢測（AOI）

    在生產(chǎn)大量PCB時，MVI變得單調(diào)乏味。AOI是MVI的自動改進。系統(tǒng)對電路板的各個部分進行快照，并使用這些圖像在組件上構(gòu)建實際電路板的表示，然后與原始設(shè)計進行比較。

    AOI比MVI更快、更準(zhǔn)確。然而，簡單項目的獲取和維護成本很高。

    2.7在線測試（ICT）

    在線測試是測試PCB缺陷的最全面的方法。它旨在測試電路板的組件以確定它們在整個原型板中的效率。通常，要測試的PCB會受到一堆釘子的影響，這些釘子有選擇地連接到不同的組件，以評估它們作為單元的性能。

    雖然它是最值得推薦的測試方式，但ICT通常是昂貴、乏味和耗時的。因此，通常保留用于測試大規(guī)模生產(chǎn)的PCB。一種更便宜、更經(jīng)濟的ICT測試版本被稱為“飛行探針”方法，在第3章討論工具時詳細討論了該方法。

    2.8功能測試

    它始終是PCB測試的最后階段。PCB制作完成后，功能測試是由上傳到測試設(shè)備的設(shè)置程序組成的測試，以查看它是否按預(yù)期執(zhí)行其功能。

    結(jié)論

    首先，這些方法并不是完美的；他們只是不太容易出錯。這個假設(shè)是正確的，因為這些策略已經(jīng)過不斷的檢查和審查，以提高其有效性。

    這些方法（在很大程度上）還決定了為測試PCB開發(fā)的工具類型。在下一章中，我們現(xiàn)在將重點關(guān)注可用于工業(yè)中測試PCB的不同工具。

    工業(yè)PCB測試設(shè)備

    在上一章中，我們重點介紹了一些可以通過手動檢查來發(fā)現(xiàn)PCB故障的方法。在其他情況下，您可能會出于相同目的使用鏡頭和其他設(shè)備，例如萬用表。

    再說一次，當(dāng)作為專業(yè)制造商工作時，這些方法可能會變得枯燥乏味。每天，您都會遇到具有不同規(guī)格的極其復(fù)雜的電路。在這種情況下，獨立的MVI會出現(xiàn)缺陷。在本章中，我們將介紹我們在工業(yè)中測試PCB時使用的一些關(guān)鍵工具。下面是一些工具。

    3.1自動光學(xué)檢測（AOI）

    現(xiàn)在，PCB測試的基本要求是確保生產(chǎn)的PCB滿足其設(shè)計中包含的所有條件。然而，正如我在介紹中指出的，有時在生產(chǎn)過程中會忽略錯誤。AOI機器是幫助您掃描PCB并檢查設(shè)計不規(guī)則性的機器。

    AOI機器用于在PCB制造過程中輔助手動視覺檢測(MVI)。它們由一個協(xié)調(diào)相機系統(tǒng)和一個用于固定要檢查的PCB的平臺組成。當(dāng)相機從這些角度進行圖像掃描時，電路板會從不同的特定角度被照亮。使用圖像，AOI機器可以構(gòu)建PCB的抽象表示，并將其與原始PCB設(shè)計的設(shè)計規(guī)范進行比較。

    這些機器以更快、更準(zhǔn)確的方式執(zhí)行一些可以手動完成的MVI。首先，自動光學(xué)檢測工具的重點是最大限度地減少結(jié)構(gòu)錯誤。

    目前，存在2D和3DAOI機器。在這兩種類型中，新的3DAOI機器比其2D前輩機器執(zhí)行得更快、更好。3DAOI機器也足夠靈敏，可以檢測與功率相關(guān)的大錯誤。

    AOI機器的優(yōu)勢

1.     它們比其他機器更受歡迎

2.     更快地檢測結(jié)構(gòu)錯誤

3.     可以在制造過程中使用，以最大限度地減少最終測試所花費的總時間。

    AOI機的缺點

1.     他們無法檢查隱藏的連接或BGA下方

2.     在檢查帶有隱藏組件的加載板時，它們是無效的。

    3.2飛針測試機

    飛行探針測試機（有時稱為飛行原型機）是為評估原型性能提供平臺的設(shè)備。這些機器與AOI的不同之處在于它們執(zhí)行一些PCB在線測試。它們比舊的測試方法更受歡迎，因為它們具有成本效益且易于操作。

    FlyingProbers由一塊引腳組成，這些引腳與板上的不同組件互連。然后通過為組件供電或發(fā)送信號并根據(jù)設(shè)計中預(yù)期的輸入和輸出評估它們的輸入和輸出來對組件進行測試。這些機器在測試組件時執(zhí)行一種快速在線測試方法，以確定原型的有效性。

    探針測試機的優(yōu)點

1.     它們比普通的ICT測試機更便宜，速度更快。

2.     提高質(zhì)量，因為它們允許工程師在最終發(fā)布之前制作原型并對其進行更改。

3.     它們比傳統(tǒng)的ICT機器更易于操作。

    探針測試設(shè)備的缺點

1.     它們不像傳統(tǒng)的ICT機器那樣注重細節(jié)。

    3.3阻抗控制試驗機

    板上電路的物理設(shè)計和通過電路板的電流量會影響靠近同一電路的任何交流電路。這些效應(yīng)和通過電路的電阻的組合形成了電路的阻抗。

    阻抗測試通常執(zhí)行起來很乏味。您需要適當(dāng)?shù)卮_定導(dǎo)體長度、電路之間的間距、導(dǎo)體的寬度和高度以及測量阻抗的時間。時域反射器(TDR)用于測量電路板的阻抗。然而，普通的TDR在阻抗的自動測試中不是很有用。因此，在大規(guī)模制造PCB時采用改進的阻抗控制測試機。

    3.4銅厚測試儀和孔檢測機

    銅厚測試儀和孔檢查儀是合理相關(guān)的機器。這些工具通常是桌面設(shè)備，用于測量鉆孔的寬度或銅層互連組件的厚度。

    樣品銅厚測試儀

    銅厚度測試儀測量銅的厚度。典型的測厚儀外觀如上圖所示。

    孔檢測機

    孔檢測機是通過插入不同直徑的銷子來估計孔的直徑。典型的孔檢測機可能看起來像上面顯示的那樣。

    3.5PCB電氣測試系統(tǒng)

    一旦所有組件都焊接到PCB上，就必須執(zhí)行一些在線測試并確定集成組件的效率。通常，此階段應(yīng)在徹底的ICT之后進行。如果沒有全面的ICT測試，這種類型的測試只能表明存在問題的可能性，而不一定給出定位或解決錯誤的方法。

    通常，為分析電路板的效率和可靠性而開發(fā)的任何其他系統(tǒng)都屬于這一類別。

    3.6章節(jié)概述

    到目前為止，我們已經(jīng)強調(diào)了對PCB進行測試的必要性，并展示了行業(yè)中用于測試PCB的一些機器。在剩下的章節(jié)中，我們現(xiàn)在將專注于PCB的組裝測試。

    PCB組裝測試

    4.1簡介

    PCB的組裝測試是在PCB的材料清單(BOM)中指定的電氣元件安裝到板上后進行的一種測試。PCB組裝測試與ICT密切相關(guān)（我們之前已經(jīng)討論過）。

    通常，測試是在固定在平面上的釘床上完成的，可以接觸到連接在PCB上的多個組件。根據(jù)計劃進行的測試類型，電路板可能通電，也可能不通電。

    PCB的物料清單(BOM)安裝到板上。PCB組裝測試通過兩種方法完成：

1.     測試板上的單個組件/模塊并調(diào)查其與電氣組件/模塊網(wǎng)絡(luò)中的每個其他組件的相關(guān)性。此測試通常針對單個組件執(zhí)行，并升級到網(wǎng)絡(luò)中與測試元素共享利益的每個其他組件。

2.     通過對電路上的幾個特定關(guān)鍵組件進行采樣并根據(jù)預(yù)期結(jié)果調(diào)查組件性能的結(jié)果來進行測試。

    4.2組裝測試的好處

1.     測試整個電路板是否存在短路或不完整電路等電源故障。該測試還確定原型上是否存在有缺陷的組件。

2.     這種類型的測試還涉及通電測試，有助于顯著減少客戶的調(diào)試需求

3.     它幾乎可以檢測出PCB中所有可能的故障

4.     擁有獨立于操作系統(tǒng)平臺的PCB測試平臺

5.     測試遵循公認的通用IPC標(biāo)準(zhǔn)

    4.3組裝測試的缺點

    組裝測試的主要問題是單個原型PCB的測試需要大量的時間和財力。有時，測試一個復(fù)雜的電路板可能需要五到六周的時間，而且測試這種電路板的成本可能非常高。然而，在測試PCB時，組裝測試非常有用并且比任何其他測試方法都更準(zhǔn)確。因此，它非常適合需要高標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量和大量生產(chǎn)的發(fā)達品牌。

    結(jié)論

    PCB測試是所有PCB設(shè)計人員和工程師的關(guān)鍵步驟。從本指南中的插圖中可以看出，正確的PCB測試技術(shù)和方法可以對工程師生產(chǎn)的電子產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。因此，糟糕的測試技術(shù)對企業(yè)來說代價高昂。

    因此，由于PCB測試對任何公司生產(chǎn)的電子產(chǎn)品的質(zhì)量都有直接影響，因此每一分錢都值得，因為它與整體盈利能力或任何公司直接相關(guān)。唯一的問題是大多數(shù)合同制造商對PCB的測試收費過高。

    作為潤澤五洲PCB，我們?yōu)樽约号鋫淞俗钕冗M的PCB測試設(shè)備方法，我們花時間和專業(yè)知識為客戶測試PCB。潤澤五洲PCB的最后一道工序。我們將為您提供一站式服務(wù)和高品質(zhì)的產(chǎn)品。您可以向我們發(fā)送您需要制作的文件并立即獲得報價！我們還在等什么？我們十年的PCBA代工代料就是對規(guī)格、要求和電路問題再次檢查和測試。所以對于PCB測試和質(zhì)量，你會很滿意?；蛘?，您可以繼續(xù)向我們提供要組裝和測試的PCB的報價。