常見的PCBA測試階段（原型階段的邊界掃描）

Keysight Technologies，Inc.的Jun Balangue

制造印刷電路板組件（PCBA）的成本一直是原始設備制造商（OEM）和合同制造商（CM）的關注點。這是電子制造業(yè)已從一個地區(qū)轉移到另一個地區(qū)，以在這種充滿挑戰(zhàn)的環(huán)境中保持競爭力的原因之一。

測試PCBA是制造過程的重要組成部分。圖1顯示了PCBA制造的不同階段，從裸露的印刷電路板開始進行錫膏粘貼之后，然后由SMT機高速逐一放置組件。然后，PCBA經過烤箱以熔化焊膏，并在組件和PCB之間建立連接。這些制造過程的每個階段都是一個機會，在該機會中，過程本身，人為錯誤或設備可能會引入缺陷。PCBA制造的最后階段之一是測試，以確保所有組件正確且正確地連接到PCB。這是挑戰(zhàn)的起點，

圖1：PCBA生產線

常見的PCBA測試階段包括以下內容：

電路測試（ICT）–測試PCBA的開路和短路，組件值（電阻，電容器，電感器，二極管，晶體管和FET），上電測試，例如測量板上電壓并檢查各個數字組件的功能。由制造故障引起的常見缺陷包括斷路，短路和錯誤的組件。

功能測試（FT）– PCBA具有電源功能，可以檢查電路板的功能。缺陷以功能塊的形式呈現。

維修站（ICT和FT）–維修在ICT和FT階段失敗的PCBA。

測試設計：在原型階段引入邊界掃描測試

邊界掃描或1149.1是IEEE標準，它定義了數字集成電路的測試訪問端口和邊界掃描體系結構，以允許對PCBA中的設備進行測試。邊界掃描設備設計有移位寄存器，稱為移位掃描單元，它們位于設備的引腳和內部邏輯之間（參見圖2）。這些邊界掃描單元允許控制和觀察邊界設備的每個輸入和輸出引腳處發(fā)生的情況。當這些設備引腳連接到其他邊界掃描設備時，它將允許對每個設備進行連通性測試。

邊界掃描已成為PCBA的重要的受限訪問解決方案。邊界掃描的使用范圍也已擴展到包括對非邊界掃描數字設備（例如DDR）和編程數字設備（例如閃存，EEPROM和串行外圍接口（SPI）設備）的測試。邊界掃描還具有執(zhí)行BSDL（邊界掃描描述語言）中定義的其他測試的能力，包括支持邊界掃描設備內部功能的專用指令，例如內置自測（BIST）。

邊界掃描的成功與否取決于電路板的正確設計以及在電路板設計的早期階段對邊界掃描進行驗證，以確保在生產實施過程中取得成功。因此，印刷電路板組件（PCBA）測試策略應從電路板的設計階段開始，以確保在測試過程中達到最大覆蓋率。從原型階段到新產品引入（NPI）以及生產運行階段，邊界掃描都可以用作測試策略的一部分，以在PCBA流程的每個階段實現最高的測試覆蓋率，同時降低成本測試實施。

圖2：設備上的邊界掃描和互連測試實現

原型階段的邊界掃描

如果制造商在實際組裝電路板之前就在原型設計階段考慮其PCBA是否為邊界掃描測試設計了適當的設計，那將是非常劃算的。

這可以幫助電路板設計者確保PCBA具有最大的測試覆蓋范圍，而不必擔心電路板可能存在的結構缺陷。這將縮短PCBA進入產品周期下一階段的時間-NPI和生產。

在原型階段使用邊界掃描的另一個優(yōu)勢是，設計人員將能夠確定不需要測試點的電路板網。他還可以及早確定哪些測試需要邊界掃描，同時將其他測試點分配到僅在ICT期間進行測試的網絡中。
NPI期間的邊界掃描

在原型構建過程中成功執(zhí)行邊界掃描將確保在下一階段（即NPI階段）成功進行邊界掃描。在建立NPI期間，通常將ICT用作測試策略的一部分，在此策略中，將開發(fā)ICT程序并建立ICT固定裝置。在此階段執(zhí)行邊界掃描將具有以下優(yōu)點：

由于邊界掃描測試程序已在原型階段創(chuàng)建并調試，因此ICT的開發(fā)時間將縮短。

在原型制作期間，已經確定了需要進行邊界掃描測試的網絡，并將其與需要ICT的網絡分開。這將意味著需要ICT的測試點更少–由于所需的模擬/數字卡數量減少，從而降低了ICT的成本。

由于PCBA的測試點更少，因此ICT夾具的成本降低了。

由于邊界掃描測試程序已經在原型階段創(chuàng)建，因此ICT程序開發(fā)的總成本較低。

圖3：從原型（設計階段）到新產品介紹（NPI）和生產階段的邊界掃描實施

生產階段的邊界掃描

在原型階段創(chuàng)建的邊界掃描測試程序和在NPI階段集成到ICT的相同邊界掃描測試程序仍可以在批量生產期間的各個站點中使用（請參見圖4）。

ICT站–在原型和NPI期間開發(fā)的邊界掃描測試將集成到ICT中。

ICT維修站–可以在ICT維修站使用相同的邊界掃描測試。

FT站–在PCBA的功能測試過程中可以使用和集成相同的邊界掃描測試。

FT維修站–可以在FT維修站使用相同的邊界掃描測試。

圖4：不同生產站點上的邊界掃描實施

在所有產品制造和測試階段執(zhí)行邊界掃描可以降低測試成本，因為可以重復使用相同的硬件和軟件，同時確保更高的測試覆蓋率。跨測試站重復使用邊界掃描測試程序還可以確保在所有測試站上都保持測試質量。這將幫助生產操作員和技術人員熟悉在各個測試站發(fā)現的缺陷，并有助于簡化生產測試的各個階段的維修。

編輯：hfy