電子組裝測試包括兩種基本類型：裸板測試和加載測試。裸板測試是在完成線路板生產(chǎn)后進行，主要檢查短路、開路、網(wǎng)表的導(dǎo)通性。在工藝過程中還有許多其他的檢查和驗證方法。加載測試在組裝工藝完成后進行，它比裸板測試復(fù)雜。

組裝階段的測試包括：生產(chǎn)缺陷分析（MDA）、在線測試（ICT）和功能測試（使產(chǎn)品在應(yīng)用環(huán)境下工作）及其三者的組合。*近幾年，組裝測試還增加了自動光學(xué)檢測（AOI）和自動X射線檢測。它們可提供電路板的靜態(tài)圖像及不同平面上的X射線電路板的分層圖像，從而確定虛焊及焊點橋接缺陷。

研究測試策略的目的在于，要找到適合某一種產(chǎn)品的必不可少的組合測試方案。在開始設(shè)計工藝前，要定義實施所需測試的簡單策略。在產(chǎn)品研發(fā)周期的早期考慮產(chǎn)品的可測性問題，而不是在后期考慮。這會大大降低從*初設(shè)計到終測的每個節(jié)點的測試成本，并獲得較高的節(jié)點可測試性。

通常的測試有五種類型，它們主要的功能如下：

1.裸板測試：檢查未安裝元器件的電路板上的開路和短路缺陷；

2.生產(chǎn)缺陷分析：檢查已安裝元器件的電路板上焊點的短路和開路缺陷；

3.在線測試：認證每個單個元器件的運作；

4.功能測試：認證電路的功能模塊的運作；

5.組合測試：在線測試和功能測試的組合測試。圖1給出了多種測試類型的實例，它們有不同的測試條件。

*佳的測試策略能確保正在執(zhí)行的每一種測試確實可行。即使生產(chǎn)測試過程在研發(fā)周期開始時就已經(jīng)很好地定義了，但是在設(shè)計完成以后，仍然可以改變。從一個已經(jīng)成功地應(yīng)用在數(shù)百個高密度的設(shè)計案例中的通用測試策略可以看到，它影響到以下各方面：

1.元件通孔的布局要有策略性；

2.要提供每個布線網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點的測試接觸點；

3.要接觸到電路板兩面的每個節(jié)點；

4.網(wǎng)格基準元件和通孔的布局；

5.正確的測試焊盤形狀和間距。

即使在*高密度的設(shè)計中，也僅當(dāng)在設(shè)計周期的每個環(huán)節(jié)堅持測試策略時，才能實現(xiàn)對電路板的每個面、每種布線網(wǎng)絡(luò)和每個節(jié)點的100％測試。要判斷什么是*好的檢測和測試策略？取決于檢測工藝的可行性、測試策略的經(jīng)濟性分析、產(chǎn)品的生命周期和進入市場的時間要求。

確定*佳測試策略的另一種方法是評估所有的檢測工藝以確定缺陷范圍和測試成本。在產(chǎn)品進入市場之前，在設(shè)計環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)和解決存在的這些問題。

裸板測試

考慮到測試條件和日漸復(fù)雜的基片互聯(lián)的測試需要，特別是測試過程涉及基片的電性能評估時，人們會遇到許多問題。為使生產(chǎn)商在充分保證基片互聯(lián)電性能的前提下降低生產(chǎn)成本，用戶將不得不用100％網(wǎng)表定義測試數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)的兼容性也是目前遇到的問題之一，人們期望通過制定工業(yè)標準在可預(yù)知的未來解決這些問題。過去，這方面的工作沒有做得盡善盡美，例如：工業(yè)界向電路板生產(chǎn)商提供Gerber機器碼，這種格式用于驅(qū)動光繪機及生成定義生產(chǎn)電路板的光圖的光罩工具，它可以是單面、雙面或多面光圖?，F(xiàn)有的軟件工具可從Gerber圖形中提取網(wǎng)表信息。這種數(shù)據(jù)不包括元器件信息，它僅定義了因機器碼命令而存在的導(dǎo)電連接。關(guān)于數(shù)據(jù)格式的早期工業(yè)標準是IPC-D-356。

該數(shù)據(jù)格式從CAD系統(tǒng)中提取網(wǎng)表信息并將其轉(zhuǎn)換成智能機器碼。許多測試儀能用這種碼來確定與電路板的物理狀況相對應(yīng)的網(wǎng)表特性。由于裸板測試是在布線工藝完成之后進行，裸板測試信息是以IPC-D-356格式提供，并與單個元器件的管腳信息相關(guān)。因此，根據(jù)IPC-D-356標準測試的生產(chǎn)商可以提供諸如“U12元件的16腳與U19元件的9腳短路”之類的信息。

當(dāng)然，裸板測試*需要的電子數(shù)據(jù)是CAD網(wǎng)表數(shù)據(jù)。許多公司不愿意與電路板生產(chǎn)商共享這些信息，但這仍然是確定裸板性能是否滿足CAD系統(tǒng)設(shè)計要求的*簡潔的數(shù)據(jù)。人們期望電路板的三種格式的電子描述能相互一致，但在大多數(shù)情況下不是這樣。存在這種描述上差異的原因有三點：

1.倉促的更改；

2.機器碼數(shù)據(jù)和網(wǎng)表數(shù)據(jù)間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題；

3.軟件實現(xiàn)上的問題。在任何情況下，數(shù)據(jù)兼容性都相當(dāng)重要。

使用夾具和針床的開路和短路測試也面臨著挑戰(zhàn)，電路板的日漸復(fù)雜，使它們不能滿足電路測試要求。復(fù)雜性在于電路尺寸的減少和元件密度的提高。大多數(shù)電路板生產(chǎn)商使用的測試儀器包括單密度、雙密度和四密度測試床。雙密度測試床適于400毫米及其以上間距。當(dāng)電路板密度超過400毫米間距時，必須考慮采用其它的技術(shù)。這類測試主要面對更多的陣列形封裝，可以是BGA或列柵陣列，也可以是管腳相距更近的微間距BGA封裝。

請記住，本節(jié)的主題是裸板測試。然而，為保證組裝時各部分安裝正確，電路板生產(chǎn)商必須保證在各個陣列焊盤上每個布線網(wǎng)絡(luò)的信號出入口與其相關(guān)的其他布線網(wǎng)絡(luò)的信號出入口相連接，并消除短路故障。

四密度測試夾具在每平方厘米上可以有62根測試針，但人們擔(dān)心探針接觸會對電路板造成潛在的傷害。另外，雙密度和四密度夾具的成本及整個測試儀器的成本較高，這使得要在預(yù)期的成本范圍內(nèi)調(diào)整整個測試覆蓋變得非常困難，這種成本預(yù)期基于目前對電性能測試的理解和現(xiàn)有測試概念的線性預(yù)期。

許多電路板生產(chǎn)商采用飛針測試（flying probe test）。采用這種儀器，每個布線網(wǎng)絡(luò)可以被激勵并通過與鄰近的布線網(wǎng)絡(luò)相比較以建立開路和短路特性。

AOI 200-1000陣列產(chǎn)品的密度有多種柵格，很顯然，雙密度和四密度夾具能夠進行裸板輸入輸出導(dǎo)通的一般性測試。然而，若元件是呈邊到邊堆疊（像用磚砌墻那樣），用現(xiàn)有測試方法不能進行測試。電路板生產(chǎn)商多年來通過轉(zhuǎn)換鍍金屬層實現(xiàn)了與裸板雙面的接觸，進而建立完整的連通性。對于間距為1.0毫米的BGA來說，這種概念是不適用的，因為BGA封裝在每平方厘米內(nèi)有96個焊盤，而四密度測試夾具每平方厘米僅有62根測試針。

元件展開排列會部分減少元件安裝的復(fù)雜程度，但這會占據(jù)更多的空間降低電路性能。人們也可注意到，采用目前的測試技術(shù)，加大元件的輸入輸出端口密度大大增加了電路板的測試成本，因為要實現(xiàn)全覆蓋需采用多通道或雙夾具測試。

飛針測試取消了昂貴的夾具，其成本取決于生產(chǎn)的電路板數(shù)量，它是針床測試的備選及有效的低成本測試方案。不足在于其測試速度取決于選用的設(shè)備，速度相對較慢，而設(shè)備的價格較為昂貴。在測試高密度電路及另外的布線網(wǎng)絡(luò)時，測試會變得較為復(fù)雜。

大多數(shù)的飛針測試設(shè)備的應(yīng)用以及發(fā)展已經(jīng)拓展到半導(dǎo)體工業(yè)領(lǐng)域之外，隨著大尺寸電路板的出現(xiàn)，設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)面臨許多挑戰(zhàn)。相反，在某些場合小尺寸使測試系統(tǒng)難以適應(yīng)測試的需要，因為改變小尺寸的飛針特性有困難。因此，為了滿足未來復(fù)雜電路板加工的需要，將要研制對應(yīng)的測試設(shè)備。

隨著微通孔技術(shù)的發(fā)展和通孔尺寸的持續(xù)減小，傳統(tǒng)的金相顯微剖面評估方法將逐漸退出應(yīng)用，因為孔徑小于150微米的微通孔實際上限制了該方法的應(yīng)用。

若想知道更多通孔的電鍍和電氣導(dǎo)通性情況，那就要求采用其它測試方法。一些公司采用了電互連應(yīng)力測試來確定孔的完整性和可靠性，并將這些信息與電路板生產(chǎn)商所需的開路和短路導(dǎo)通性信息相關(guān)聯(lián)。

除此之外還有阻抗控制測試、高電位測試及介質(zhì)強度測試，顯然，評估電路板應(yīng)用適應(yīng)性的條件將變得相當(dāng)苛刻。

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成品率指標間進行折衷，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。這表明至少每個布線網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點需要與自動測試儀連接。

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。這樣減少了對成品率的影響，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. 成品率；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成品率的影響。除非組裝一點缺陷也沒有，節(jié)點全測試仍舊是*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)致問題的工藝和操作。

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，多層印制電路板的返工相當(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，用可編程鉆頭對準電路板上的作業(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安裝電路板，有時不得不移去某個元件以進入返工作業(yè)區(qū)（這里內(nèi)層導(dǎo)體已被切割）。SMT元件應(yīng)用規(guī)則規(guī)定：除非**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。

在線測試

在線測試用于發(fā)現(xiàn)印制電路板組裝中的制造缺陷。在線測試是通過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。組裝測試是通過逐個激勵電路板上的部件進行測試的。在線測試對設(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制電路板的各處（除非使用掃描寄存器測試），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制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)常是因相鄰部件的管腳短路、部件管腳與電路板的外層導(dǎo)體短路或印制電路板外層導(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)計在線測試方案，探針焊盤的測試點必須在柵格上以便于自動探針測試。

因電性能的要求，有時需要按功能進行設(shè)計（如模擬和數(shù)字電路部分分開）。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)字與高性能模擬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，而且有助于操作工在印制電路板組裝上進行故障查找。

在線測試夾具

裸板生產(chǎn)商采用的測試夾具也叫針床。然而，在布線工藝末端的裸板測試中，探針是堅硬纖細的，它們與電路板的上面和底面接觸。在線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在線測試過程中測試夾具的成本。

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

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。

測試探針周圍的凈空取決于組裝工藝。探針周圍凈空必須保持為相鄰元件高度的80%，*小為0.6毫米，*大為0.5毫米。

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高個部件。測試焊盤必須至少距高元件5毫米。

在電路板邊緣3毫米不安排元件或測試焊盤。

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。

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。

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，*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。

若有可能采用標準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。

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。

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*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。