板级测试指南

板级测试指南[英]

Printed­circuitboardsusedtobeworksofart,andthePCBdesignerwasanartistaswell

asatechnician.Componentshadmanydifferentshapes,sizes,andcolors,andthe

tracesconnectingthemweregracefularcsinbeautifulpatterns.

在过去，一块印刷电路板就是一份艺术品，印刷电路板的设计人员不仅仅是一名技术人员还

是一位艺术家。器件有不同的形状、大小和颜色，而且连接器件的导线形式优美。

Today’sboards,bycontrast,areboring.OnatypicalmoderndigitalPCBassembly,for

example,thepartsareallsquatrectangularcomponents,andthetracesarelaidoutwith

aprecisiononlyacomputercouldlove.

相比之下，现在的电路板令人厌烦。例如，在一块标准的数字印刷电路板上，所有的器件都

是有棱有角的，布线的精度也只有计算机才可以完成。

TestmethodsforPCBassemblieshavechangedaswell.Inthepast,nearlyalltesting

wasfunctionaltesting,anditwasperformedwithbenchtopinstrumentsoracustom

tester.Today,thetestengineerhasmanymoreoptions,includingin­circuittesters,

manufacturingdefectsanalyzers,andseveraltypesoffunctionaltesters.

对印刷电路板装配的测试方法也已经改变了。以前，几乎所有的测试都是功能性测试，使用

传统的测试仪器或台式设备就可以完成。今天，测试工程师有很多选择，包括在线测试设备，

制造缺陷分析设备和一些功能测试设备。

Thefirstchoiceformanytestengineersisthein­circuittester.Thistestergetsitsname

becauseittestscomponentsthatarepartofaboardassembly;thatis,thecomponents

undertestare"inacircuit."

测试工程师的第一个选择就是在线测试设备，之所以称之为在线测试仪器是因为它所测试的

器件是电路板装配的一部分，也就是受测设备是“在电路中”。

Shorts­and­OpensTest

短路、开路测试

Thefirsttestanin­circuittesterperformsisashorts­and­openstest.Soldershortsarea

commonmanufacturingdefect,andyoumustfindthembeforeproceedingwiththe

componenttests.ShortsmaycauseaPCBtofailothertestsandmaydamagethetester

ortheboardundertestifyoumustapplypowertotheboard.

在线测试完成的第一项测试任务就是短路、开路测试。焊接导致短路是很普遍的制造缺陷，

必须在器件测试开始之前发现这一问题。短路可能导致印刷电路板不能通过其它测试，在对

电路板上电后，会损坏测试设备或电路板。

Afterperformingtheshortsandopenstest,thein­circuittestertestseachcomponenton

aPCBassemblyoneatatime.Usually,thetestprogramwillfirsttestthepassive

components,suchasresistors,capacitors,andinductors.Ifnoneofthepassive­

componenttestsfail,thetesterwillthentestactivecomponents,suchastransistorsand

ICs.

短路、开路测试完成以后，在线测试仪需要在同一时间对印刷电路板上的每一个器件进行测

试。通常，首先对无源器件测试，如电阻、电容和电感。如果所有的无源器件都通过测试，

然后对有源器件测试，如晶体管和集成电路。

Totestpassivecomponents,thetesterplacesatestvoltageacrossthecomponentunder

testandmeasuresthecurrent.Forresistors,thisisaDCvoltage;forcapacitorsand

inductors,it’sanACvoltage.Tomeasurecomponentvaluesaccurately,mosttesterscan

maketwo­wire,three­wire,orfour­wiremeasurements.在测试无源器件时，测试设备对被测试的器件施加一个测试电压后，测量电流。对于电阻来

说，这个电压是直流的，对于电容和电感来说，这个电压是交流的。为了使测试更加精确，

很多测试设备可以构成两线、三线或四线测量。

Anin­circuittestertestsadigitalICusingtheIC’struthtable.Thetestersetstheinputsto

allcombinationsof1’sand0’sandlooksforthecorrectlogicvaluesontheoutputs.The

testerdoesthiswithaprocesscalledbackdriving,inwhichitappliesahigh­currentpulse

forashortperiodthatoverridesthelogicvalueontheinput.Duringthatshortperiod,the

testermustalsocapturetheoutputvalueoftheIC.

在线测试设备采用真值表来测试数字集成电路。测试设备对输入设置连续的1和0，检测输

出端的正确逻辑值。这一过程被称为反向驱动。在这个过程中，对输入端施加一个短时的比

逻辑值高的电流，同时测试仪器要捕捉到集成电路的输出值。

Toperformanin­circuittest,youneedatestfixturethatconnectsthecircuitnodesonthe

boardundertesttothetester.Mostin­circuittestfixturesusespring­loadedprobesand

arevacuumactuated.Wiresrunningfromthetesterinterfacetotheprobescarrytest

signalsbackandforth.Atechnicianplacestheboardundertestonthefixtureand

activatesthevacuum,whichpullstheboarddownontothepins.Testengineersreferto

spring­loadedprobesas"nails"andrefertoafixtureusingspring­loadedprobesasa

"bed­of­nails"fixture.

为了完成在线测试，你需要一个测试固定装置，它可以将被测电路板上的节点连接到测试设

备上。很多在线测试固定装置是带有弹簧的探针或者采用真空启动的。连接测试设备和探针

的导线来回的传递测试信号。技术人员将受测设备放到固定装置上并启动真空装置，这样，

电路板就被固定了。测试工程师把带有弹簧的探针当作“钉子”，把带有这种探针的固定装

置当作“针床”。

TokeepupwithchangingPCBtechnology,manufacturersofin­circuittestershave

addedfeaturesinrecentyears.Manyin­circuittestersnowhaveboundary­scantest

capability.Withboundary­scantesting,youcantestinterconnectionsonPCBswithout

usingaprobeoneachnode.

为了跟上变化的印刷电路板技术，近些年来，在线测试设备已经增加很多功能。很多测试设

备具有分界扫描的功能，这样，测试人员就可以直接测试印刷电路板上的互连，而没用必要

使用探针去测试每一个节点了。

In­circuittesterscannowalsotestforsolderopensonsurface­mounteddevices(SMDs),

acommonmanufacturingdefectonboardswithSMDs.Toperformthistest,youneeda

fixturethatpositionsametalplateoverthecircuitundertest.Thetestermeasuresthe

capacitancebetweentheplateandeachleadofthecircuitundertest.Sinceopenleads

willhavealowercapacitancethanconnectedleads,thetestercantellwhichleadsare

solderedcorrectlyandwhichleadsareopen.

对于表面安装设备来说，焊接开路是一个很普遍的制造缺陷，在线测试设备可以将其测试出

来。为了完成这项测试，你需要将一个金属板放置到被测电路的上面。测试设备测量金属板

和受测电路的每一条导线。由于开路的导线比连接线的电容要低，所以测试仪器可以检测出

哪条导线连接正常，哪条导线是开路。

OtherTestOptions

其它测试项目

Analternativetothein­circuittesteristhemanufacturingdefectsanalyzer(MDA).MDAs

detectmanufacturingdefects,suchasshortsandmissingcomponents,buttheycan’t