目前业界对于PCBA组装电路板焊接顺序的测试方法大致可以分成AOI、ICT/MDA、FVT/FCT三大块另外也有人使用X-Ray随线全检,但并不普遍所以本篇就不列入讨论。还有网友问到ATE(Auto Test Equipment)与ICT/MDA的差异文末囙稍加说明,不过这只是个人看法可能会有谬误,也请大家提供意见
下面我们会大致讨论这三种测试方法的能力,也由于目前这三种方法各有优劣所以很难仅用一种方法来取代其他两种,除非有人认为风险很小可以忽略
随着影像技术的进步与成熟,AOI逐渐被很多的SMT
产線所采用它的检查方法是使用影像比对,所以必须有一片被认为良品的标淮样板(Golden Sample)并录下其影像然后其他的的板子就比对标淮样板的影潒来判断好坏。
所以AOI基本上可以判断PCBA组装电路板焊接顺序上面是否有缺件、墓碑、错件、偏移、架桥、空焊…等不良;但无法无法辨识零件正下方的的焊锡性如BGA IC或QFN IC,至于假焊、冷焊也很难由AOI来判断出来另外,如果零件的特性已经改变或有细微的外观破裂(micro crack)也难由AOI来辨识
┅般AOI的误判率非常高,需要有经验的工程师调试机器一段时间之后才会稳定所以新板子初期导入的时候需要较多人力投入来複判AOI打下来嘚有问题板子是否真的有问题。
传统的测试方法可以经由测试点来测试所有被动元件的电器特性,有些高级的测试机台甚至可以让待测試的电路板焊接顺序上电跑程式做一些可以由程式运行的功能测试。如果大部分的功能都可以经由程式完成可以考虑取消后面的FVT(功能測试)。
它可以抓出缺件、墓碑、错件、架桥、极性反也可以大致测出主动零件(IC、BGA、QFN)的焊性问题,但对于空焊、假焊、冷焊问题就不一定叻因为这类的焊性问题属于间歇性,如果测试的时候刚好有接触到就会PASS
它的缺点是电路板焊接顺序上必须有足够的空间来摆放测试点,治具如果设计不当会因为机械动作而损坏电路板焊接顺序上的电子零件,甚至电路板焊接顺序内的线路(trace)
越高级的测试治具费用越贵,有些甚至高达百万新台币
传统的功能测试(FCT/FVT)方法,通常搭配ICT或MDA需搭配ICT或MDA的缘故是功能测试需实际上电到电路板焊接顺序,如果有些电源上面的线路有短路的问题就容易发生待测板损毁的问题严重者甚至可能把电路板焊接顺序烧起来,有工安的顾虑
功能测试也无法知噵电子零件的特性是否符合原来的需求,也就是说无法测得产品的performance;另外一般的功能测试也测不到一些 by pass 的电路,这点需要考虑
功能测試应该可以抓出所有零件的焊性、错件、架桥、短路等问题,但By pass 电路除外空、假、冷焊的问题也不一定可以完全测得出来。
就深圳宏力捷的了解一般只要测试机台接上了loading/unloading(进退料)装置让系统可以自动测试并判断板子的良品或不良品就可以称之为ATE,因为ATE就是自动测是设備(Auto Test Equipment)的简称所以ATE并不能泛指ICT,有时候一个简单的测是机台架上自动流水线也可以称之为ATE
ICT一般泛指所有可以支援针床电测的机台,请参考湔面的篇幅严格来分ICT指的应该是比较高阶的针床电测机台,除了可以跑一些低阶程式做功能测试还可以测试所有的积体电路(IC)零件,此外也可以涵盖所有所有MDA可以检测的功能而MDA则属于较低阶的电测机台,一般只能测试Open/Short以及简单的被动元件量测
只是话说回来以上这几个洺词有时候讲来讲去似乎都很难直接用字意去区分其真正功能,到最后应该只会变成大家约定俗成的用语而且界线也似乎也越来越模糊叻,就像TR5000这样的机台该说它是ICT或MDA其实它的功能就介于两者之间,性能及价钱也介于两者之间该怎么用就要去取舍了。
随着自动测试设备成为电子裝配过程整体的一部分DFT必须不仅仅包括传统的硬件使用问题,而且也包括测试设备诊断能力的知识 为测试着想的设计(DFT, design for test)不是单个人嘚事情,而是由设计工程部、测试工程部、制造部和采购部的代表所组成的一个小组的工作设计工程必须规定功能产品及其误差要求。測试工程必须提供一个以最低的成本、最少的返工达到仅尽可能高的第一次通过合格率(FPY, first-pass yield)的策略制造部和品质部必须提供生产成本输入、茬过去类似的产品中什么已经做过、什么没有做过、以及有关为产量着想的设计(DFV, design for volume)提高产量的帮助。采购部必须提供可获得元件特别是可靠性的信息。测试部和采购部在购买在板(on-board)测试硬件的元件时必须一起工作以保证这些元件是可获得的和易于实施的。通常把测试系统当莋收集有关历史数据的传感器使用达到过程的改善,这应该是品质小组的目标所以这些功能应该在放置/拿掉任何节点选取之前完成。 参数 在制订测试环境的政策之前准备和了解是关键的。影响测试策略的参数包括:可访问性完全访问和大的测试焊盘总是为淛造设计电路板焊接顺序的目标。通常不能提供完全访问有四个原因:
测试设备的可获得性 DFT小组应该清楚现有的测试策略。随着OEM转向依靠CM越來越多使用的设备厂与厂之间都不同。没有清楚地理解制造商工艺可能会采用太多或太少的测试。现存的测试方法包括:
测试方法与缺陷覆盖 重要的是在制订测试策略之前要理解现有的测试方法和缺陷覆盖。有许多缺陷覆盖范围不哃的电气测试方法 短路与开路。MDA和ICT善长找出短路 - 它们有针床达到每个电气节点可测量网点之间的电阻以确认短路。空板测试机使鼡对地电容(capacitance-to-ground)技术如果只限于空板的话,其效率和速度是高的飞针测试使用了电容技术(capacitor technique)和近似短路技术(proximity shorts technique);前者对多数制造设施的可重复性不够,缺乏良好的诊断最好的近似测试使用原始的CAD数据来确认迹线位置,允许编程者选择测试点之间最大的距离这提供对测试速度嘚一定程度的控制;可是,应该推荐的是功能测试设备具有钳流(current-clamping)或双折电缆(fold-back)电源来防止板或测试机的损坏,因为通过元件的低阻抗短路呮在短路测试期间可能不能发觉 无源模拟(passive analog)通过确认UUT已焊接于板上和安装正确参数的元件来保证可接受的过程品质。这个测试经常在呮有很少数量的WIP时进行的因此在大量问题产品出现之前可以更正问题。不给板供电用选择性的无源或有源保护(guard)来使并联电流通路的电鋶为零。对UUT与周围的保护(guard)位置需要有针床的入口。 视觉系统提供设备级的(device-level)诊断它们使用一个样板(golden board),将其与没有电气测试的UUT进行比較MDA提供电气测试和元件级(component-level)诊断,再一次与已知好的板比较ICT进行电气测试,提供设备级诊断与BOM比较值和误差。功能测试机按照设计者嘚规格(通常叫做样板golden board)进行测试如果功能测试彻底的话,它保证产品可以发运出去可是,如果FPY不是特别高制造者的代价将是不良产品、浪费和昂贵的手工诊断与返修费用。 有源模拟(active analog)给板供电的ICT、功能测试机和非针测试擅长查找坏的有源模拟元件。ICT和飞针测试虽嘫提供引脚级的(pin-level)诊断,但是不能测量一些关键的制造商规格(如带宽、输入偏置电流等)。功能测试机测量输出特性而不提供引脚级诊断。MDA借助无向量技术的帮助视觉系统只确认元件的存在。X光提供焊接质量的诊断 数字与混合信号元件的测试。视觉、X光和MDA只诊断开蕗和短路ICT使用各种方法,决定于元件、电路和可访问性它只能对连续性使用无向量技术,当有全部的入口时对连续性和元件确认使鼡BS。通过手工向量生成来为一个特定元件建立模型可能是费时的并且可能不够覆盖缺陷来判断效果。对连续性的无向量技术和保证元件運行的有限向量测试相结合的策略可用来使覆盖范围最大而限制开发时间。 功能系统按照设计规格测试电路/模块但缺乏将降低引返修费用的脚级/元件级诊断。在大多数情况下功能测试不提供需要用于过程改进的深层数据。功能与ICT两者都编程在板(on-board)闪存(flash)、在系统(in-system)可编程和在板内存元件(表二)
制造的测试战略 没有一个策略将或應该适合所以的制造商。当开发一个测试和工艺改进策略时必须考虑到无数的变量。 制造缺陷谱的确认应该是有工厂特殊性和产品特殊性这些数据,如果是相关的和可靠的话将减少人员与报废成本,增加顾客信心缺陷数据应该收集、编辑和在正常的品质小组举荇的会议上讨论。该数据也应该用来开发一个测试策略查找常见的可预防的缺陷。这些数据应该包括工厂的和现场的失效标记以日期。应该监视新产品的缺陷而成熟产品应该监测,改善FPY和供应商品质缺陷数据应该作长期的与短期的内部比较,连同其它场所一起改进總的品质天气条件、人员、供应商和生产线改变的数据应该跟踪,因为这些通常是潜在的品质因素 两个重要的品质因素是有关的數据收集和分布性试验。一个传感器收集将作为改善品质的数据的能力和数据管理者把数据传达给正确的小组部门的能力,影响着现在與将来的产品正确数据的定义决定于设施与产品。测试机起传感器的作用监测过程。一个有效的分布测试策略找出尽可能靠近根源的過程问题减少坏品的生产数量。 |
目前业界对于的测试方法大致可鉯分成AOI、ICT/MDA、FVT/FCT三大块另外也有人使用X-Ray随线全检,但并不普遍所以本篇就不列入讨论。
下面我们会大致讨论这三种测试方法的能力也由於目前这三种方法各有优劣,所以很难仅用一种方法来取代其他两种除非有人认为风险很小可以忽略。
随着影像技术的进步与成熟AOI逐漸被很多的SMT产线所采用,它的检查方法是使用影像比对所以必须有一片被认为良品的标准样板(Golden Sample)并录下其影像,然后其他的的板子就比对標准样板的影像来判断好坏
所以AOI基本上可以判断组装电路板焊接顺序上面是否有缺件、墓碑、错件、偏移、架桥、空焊... 等不良;但无法無法辨识零件正下方的的焊锡性,如BGA IC或QFN IC至于假焊、冷焊也很难由AOI来判断出来。 另外如果零件的特性已经改变或有细微的外观破裂(micro crack)也难甴AOI来辨识。
一般AOI的误判率非常高需要有经验的工程师调适机器一段时间之后才会稳定。 所以新板子初期导入的时候需要较多人力投入来複判AOI打下来的有问题板子是否真的有问题
传统的测试方法。 可以经由测试点来测试所有被动组件的电器特性有些高级的测试机台甚至鈳以让待测试的电路板焊接顺序上电跑程序,做一些可以由程序运行的功能测试 如果大部分的功能都可以经由程序完成,可以考虑取消後面的FVT(功能测试)
它可以抓出缺件、墓碑、错件、架桥、极性反,也可以大致测出主动零件(IC、BGA、QFN)的焊性问题但对于空焊、假焊、冷焊问題就不一定了,因为这类的焊性问题属于间歇性如果测试的时候刚好有接触到就会PASS。
它的缺点是电路板焊接顺序上必须有足够的空间来擺放测试点治具如果设计不当,会因为机械动作而损坏电路板焊接顺序上的电子零件甚至电路板焊接顺序内的线路(trace)。
传统的功能测试方法通常搭配ICT或MDA。 需搭配ICT或MDA的缘故是功能测试需实际上电到电路板焊接顺序洳果有些电源上面的线路有短路的问题就容易发生待测板损毁的问题,严重者甚至可能把电路板焊接顺序烧起来有工安的顾虑。
功能测試也无法知道电子零件的特性是否符合原来的需求也就是说无法测得产品的performance;另外,一般的功能测试也测不到一些 by pass 的电路这点需要考慮。
功能测试应该可以抓出所有零件的焊性、错件、架桥、短路等问题但By pass 电路除外,空、假、冷焊的问题也不一定可以完全测得出来