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(shè)備制造商（OEM）和合同制造商（CM）的關(guān)注點(diǎn)。這是電子制造業(yè)已從一個(gè)地區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地區(qū)，以在這種充滿(mǎn)挑戰(zhàn)的環(huán)境中保持競(jìng)爭(zhēng)力的原因之一。

測(cè)試PCBA是制造過(guò)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(kāi)始進(jìn)行錫膏粘貼之后，然后由SMT機(jī)高速逐一放置組件。然后，PCBA經(jīng)過(guò)烤箱以熔化焊膏，并在組件和PCB之間建立連接。這些制造過(guò)程的每個(gè)階段都是一個(gè)機(jī)會(huì)，在該機(jī)會(huì)中，過(guò)程本身，人為錯(cuò)誤或設(shè)備可能會(huì)引入缺陷。PCBA制造的最后階段之一是測(cè)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(diǎn)，

圖1：PCBA生產(chǎn)線(xiàn)

常見(jiàn)的PCBA測(cè)試階段包括以下內(nèi)容：

電路測(cè)試（ICT）–測(cè)試PCBA的開(kāi)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(cè)試，例如測(cè)量板上電壓并檢查各個(gè)數(shù)字組件的功能。由制造故障引起的常見(jiàn)缺陷包括斷路，短路和錯(cuò)誤的組件。

功能測(cè)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(xiàn)。

維修站（ICT和FT）–維修在ICT和FT階段失敗的PCBA。

測(cè)試設(shè)計(jì)：在原型階段引入邊界掃描測(cè)試

邊界掃描或1149.1是IEEE標(biāo)準(zhǔn)，它定義了數(shù)字集成電路的測(cè)試訪(fǎng)問(wèn)端口和邊界掃描體系結(jié)構(gòu)，以允許對(duì)PCBA中的設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。邊界掃描設(shè)備設(shè)計(jì)有移位寄存器，稱(chēng)為移位掃描單元，它們位于設(shè)備的引腳和內(nèi)部邏輯之間（參見(jiàn)圖2）。這些邊界掃描單元允許控制和觀(guān)察邊界設(shè)備的每個(gè)輸入和輸出引腳處發(fā)生的情況。當(dāng)這些設(shè)備引腳連接到其他邊界掃描設(shè)備時(shí)，它將允許對(duì)每個(gè)設(shè)備進(jìn)行連通性測(cè)試。

邊界掃描已成為PCBA的重要的受限訪(fǎng)問(wèn)解決方案。邊界掃描的使用范圍也已擴(kuò)展到包括對(duì)非邊界掃描數(shù)字設(shè)備（例如DDR）和編程數(shù)字設(shè)備（例如閃存，EEPROM和串行外圍接口（SPI）設(shè)備）的測(cè)試。邊界掃描還具有執(zhí)行BSDL（邊界掃描描述語(yǔ)言）中定義的其他測(cè)試的能力，包括支持邊界掃描設(shè)備內(nèi)部功能的專(zhuān)用指令，例如內(nèi)置自測(cè)（BIST）。

邊界掃描的成功與否取決于電路板的正確設(shè)計(jì)以及在電路板設(shè)計(jì)的早期階段對(duì)邊界掃描進(jìn)行驗(yàn)證，以確保在生產(chǎn)實(shí)施過(guò)程中取得成功。因此，印刷電路板組件（PCBA）測(cè)試策略應(yīng)從電路板的設(shè)計(jì)階段開(kāi)始，以確保在測(cè)試過(guò)程中達(dá)到最大覆蓋率。從原型階段到新產(chǎn)品引入（NPI）以及生產(chǎn)運(yùn)行階段，邊界掃描都可以用作測(cè)試策略的一部分，以在PCBA流程的每個(gè)階段實(shí)現(xiàn)最高的測(cè)試覆蓋率，同時(shí)降低成本測(cè)試實(shí)施。

圖2：設(shè)備上的邊界掃描和互連測(cè)試實(shí)現(xiàn)

原型階段的邊界掃描

如果制造商在實(shí)際組裝電路板之前就在原型設(shè)計(jì)階段考慮其PCBA是否為邊界掃描測(cè)試設(shè)計(jì)了適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，那將是非常劃算的。

這可以幫助電路板設(shè)計(jì)者確保PCBA具有最大的測(cè)試覆蓋范圍，而不必?fù)?dān)心電路板可能存在的結(jié)構(gòu)缺陷。這將縮短PCBA進(jìn)入產(chǎn)品周期下一階段的時(shí)間-NPI和生產(chǎn)。

在原型階段使用邊界掃描的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，設(shè)計(jì)人員將能夠確定不需要測(cè)試點(diǎn)的電路板網(wǎng)。他還可以及早確定哪些測(cè)試需要邊界掃描，同時(shí)將其他測(cè)試點(diǎn)分配到僅在ICT期間進(jìn)行測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)中。
NPI期間的邊界掃描

在原型構(gòu)建過(guò)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(jìn)行邊界掃描。在建立NPI期間，通常將ICT用作測(cè)試策略的一部分，在此策略中，將開(kāi)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(diǎn)：

由于邊界掃描測(cè)試程序已在原型階段創(chuàng)建并調(diào)試，因此ICT的開(kāi)發(fā)時(shí)間將縮短。

在原型制作期間，已經(jīng)確定了需要進(jìn)行邊界掃描測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)，并將其與需要ICT的網(wǎng)絡(luò)分開(kāi)。這將意味著需要ICT的測(cè)試點(diǎn)更少–由于所需的模擬/數(shù)字卡數(shù)量減少，從而降低了ICT的成本。

由于PCBA的測(cè)試點(diǎn)更少，因此ICT夾具的成本降低了。

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

圖3：從原型（設(shè)計(jì)階段）到新產(chǎn)品介紹（NPI）和生產(chǎn)階段的邊界掃描實(shí)施

生產(chǎn)階段的邊界掃描

在原型階段創(chuàng)建的邊界掃描測(cè)試程序和在NPI階段集成到ICT的相同邊界掃描測(cè)試程序仍可以在批量生產(chǎn)期間的各個(gè)站點(diǎn)中使用（請(qǐng)參見(jiàn)圖4）。

ICT站–在原型和NPI期間開(kāi)發(fā)的邊界掃描測(cè)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(cè)試。

FT站–在PCBA的功能測(cè)試過(guò)程中可以使用和集成相同的邊界掃描測(cè)試。

FT維修站–可以在FT維修站使用相同的邊界掃描測(cè)試。

圖4：不同生產(chǎn)站點(diǎn)上的邊界掃描實(shí)施

在所有產(chǎn)品制造和測(cè)試階段執(zhí)行邊界掃描可以降低測(cè)試成本，因?yàn)榭梢灾貜?fù)使用相同的硬件和軟件，同時(shí)確保更高的測(cè)試覆蓋率?？鐪y(cè)試站重復(fù)使用邊界掃描測(cè)試程序還可以確保在所有測(cè)試站上都保持測(cè)試質(zhì)量。這將幫助生產(chǎn)操作員和技術(shù)人員熟悉在各個(gè)測(cè)試站發(fā)現(xiàn)的缺陷，并有助于簡(jiǎn)化生產(chǎn)測(cè)試的各個(gè)階段的維修。

編輯：hfy