現代化制造策略推動(dòng)ICT在線(xiàn)測試持續精進(jìn)

印刷電路板組件（PCBA）制造商依靠在線(xiàn)測試（ICT）系統來(lái)檢測制造工藝和元器件中存在的缺陷。制造商傾向于使用 ICT 系統來(lái)測試電子組件，因為這種系統不僅易于編程、能夠輕松識別各種故障，還具有測試吞吐量高、誤報率低以及故障診斷準確度高等諸多優(yōu)勢。

近年來(lái)，PCBA 技術(shù)持續進(jìn)步，測試理念不斷演進(jìn)，制造業(yè)的業(yè)務(wù)模式也在不停轉變，由此帶來(lái)的一系列影響使得ICT 系統的行業(yè)格局發(fā)生了重大變化。這些變化為ICT制造商提出了諸多新的、多樣化的要求，促使其不斷探尋破局之道。尤為突出的是，在特定產(chǎn)品領(lǐng)域，測試接入點(diǎn)的數量不斷減少，同時(shí)，用于高速信號傳輸設備和球柵陣列封裝器件的低壓差分信號集成電路日益普及，隨之而來(lái)的測試挑戰也愈發(fā)嚴峻。這些復雜情況促使 ICT 制造商開(kāi)始積極創(chuàng )新、因時(shí)而變，以確保其測試解決方案的有效性且適用于不同的應用場(chǎng)景。

此篇是德科技署名文章旨在探討ICT 領(lǐng)域的最新進(jìn)展，以及這些技術(shù)進(jìn)步如何擴大在線(xiàn)測試的覆蓋范圍，提高可靠性和吞吐量，從而徹底改變制造測試，并最終達到降低成本的目的。

“ICT 系統”之面面觀(guān)

20 世紀 70 年代末，在生產(chǎn)過(guò)程中引入在線(xiàn)測試（ICT）系統，成為了電子制造業(yè)發(fā)展歷程中的一個(gè)重要里程碑。彼時(shí)的行業(yè)格局與當下截然不同：印刷電路板組件（PCBA）普遍采用插孔技術(shù)，所有元器件均被安置在電路板的一側；而這些電路板的供電電壓，通常也不超過(guò)15V。這一時(shí)期，在制造過(guò)程中進(jìn)行功能測試是一項既復雜又耗時(shí)的任務(wù)。

在電子制造業(yè)，精準度與高效率是不可或缺的核心要素。隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步與消費者需求的日益變化，要求在生產(chǎn)制造過(guò)程中采用嚴格而精密的測試方法，其重要性愈發(fā)凸顯。在眾多測試手段中，在線(xiàn)測試（ICT）憑借其獨特優(yōu)勢，成為確保印刷電路板組件（PCBA）品質(zhì)與可靠性的有力保障。ICT系統的問(wèn)世，為PCBA制造帶來(lái)了顛覆性的變革：整個(gè)測試過(guò)程的評估重點(diǎn)已從對電路板整體功能的檢驗，轉變?yōu)閷蝹€(gè)零部件功能性的細致評估，同時(shí)，也確保了整個(gè)組裝流程的嚴謹與完整。

圖1所示，ICT系統利用針床測試夾具來(lái)對電路板的功能進(jìn)行評估。該夾具由多個(gè)彈簧測試探針構成，這些探針的位置與印刷電路板組件（PCBA）上的測試點(diǎn)位精確對應。在測試過(guò)程中，測試人員只需將待測的PCBA放置于針床上并輕輕向下按壓，測試探針便會(huì )與PCBA上的測試點(diǎn)位或元器件的引線(xiàn)緊密接觸，讓測試人員能夠在PCBA的特定位置注入信號和電源，同時(shí)準確測量電氣特性及響應參數，包括電阻、電容、電感以及電壓水平等。

憑借強大的電氣測試接入能力以及創(chuàng )新的電路保護和電壓輸出技術(shù)，ICT測試系統可以對每個(gè)元器件實(shí)施精準測試。得到的測試結果有助于驗證元器件的連接狀況，檢查是否存在開(kāi)路、短路或元器件值不正確等制造缺陷。其中隱含的基本原理在于：只要ICT系統能夠驗證和確認所有元器件均正常運行，且組裝過(guò)程無(wú)誤，那么制造商便可以全然放心地相信電路板的功能表現。

圖1 針床ICT測試夾具

應對測試的復雜性和多樣性

隨著(zhù)科技的飛速發(fā)展，印刷電路板（PCB）正朝著(zhù)更小巧、更復雜的方向演進(jìn)，這無(wú)疑增加了確保全面電氣性能測試的難度。一方面，低電壓差分信號集成電路被廣泛應用于高速差分信號傳輸；另一方面，球柵陣列（BGA）封裝器件的使用也日益增多，同時(shí)輸入/輸出速度也在不斷提升，這些變化共同構成了新的挑戰。為了順應這一發(fā)展趨勢，制造商們開(kāi)始精心打造復雜的高密度互連電路板，這些電路板不僅采用了隱蔽和埋入式通孔設計，還縮小了軌道間距，并減少了整個(gè)板面用于電氣測試接入的銅材面積。

在滿(mǎn)足技術(shù)需求的同時(shí)，ICT系統的制造商還積極調整自身以適應日新月異的測試理念并抓住新的業(yè)務(wù)驅動(dòng)因素。然而，ICT供應商在努力滿(mǎn)足各制造商多樣化需求的過(guò)程中也面臨著(zhù)諸多挑戰。畢竟，每位制造商對于ICT系統的要求都各具特色，對于系統功能的期望也各不相同。舉例來(lái)說(shuō)，利潤比較低的制造商往往更注重尋求具有成本效益高的ICT解決方案；而那些生產(chǎn)可靠且復雜產(chǎn)品的制造商，則要求ICT解決方案具備全面的故障診斷覆蓋范圍以及更多的引腳數量；對于大批量生產(chǎn)的制造商而言，他們期望的是測試吞吐量的顯著(zhù)提升；至于采用外包模式的制造商，他們則更加看重設備的兼容性。

隨著(zhù)時(shí)間推移，ICT供應商已經(jīng)能夠成功滿(mǎn)足各種不同甚至是相互沖突的客戶(hù)需求，他們通過(guò)提供多層次的ICT系統來(lái)實(shí)現這一目標。如圖2所示，這一策略使得制造商能夠精準地獲取所需的測試功能，并可以根據實(shí)際需求進(jìn)行靈活調整和擴展升級，而無(wú)需對測試設備本身進(jìn)行任何改動(dòng)。

但是，如果制造商只使用制造缺陷分析儀（MDA+）之類(lèi)的測試設備的話(huà)，那么在面對復雜的PCBA時(shí)，可能會(huì )因其測試能力有限而面臨挑戰。反之，對于簡(jiǎn)單的PCB組件而言，選擇高性能的ICT在線(xiàn)測試平臺又可能顯得大材小用，因為在這種情況下不僅高級功能派不上用場(chǎng)，而且程序開(kāi)發(fā)也需要高度專(zhuān)業(yè)的操作人員來(lái)完成。

圖2 ICT 平臺適應性強，能無(wú)縫滿(mǎn)足生產(chǎn)制造過(guò)程中的各種測試需求

擴大測試覆蓋范圍

20世紀90年代，TestJet技術(shù)的誕生可謂是在線(xiàn)測試覆蓋率提升的一大突破。然而，在面對當今的 PCBA 測試時(shí)，TestJet 這類(lèi)電容式探頭測量技術(shù)逐漸落伍，非矢量測試增強型探頭（VTEP）技術(shù)應運而生。

非矢量技術(shù)

VTEP 的使用擴大了 ICT 的測試覆蓋范圍，尤其是對于封裝類(lèi)型難以測試的電路板，如 BGA、微型 BGA 和 SMT 邊緣連接器而言，更是一種福音。而現今的nanoVTEP技術(shù)，不僅大幅提高了測試吞吐量，滿(mǎn)足了大批量生產(chǎn)的迫切需求，還有效降低了測試夾具的成本。更重要的是，nanoVTEP憑借其卓越的故障診斷覆蓋率，為PCBA測試提供了既可靠又高效的解決方案。

邊界掃描測試

隨著(zhù)技術(shù)日益升級，復雜的互連、有限的接入點(diǎn)位和不斷增加的元器件密度，使得芯片組測試工作愈發(fā)艱難。舉例來(lái)說(shuō)，在設計時(shí)鐘頻率和元器件密度都比較高的服務(wù)器電路板時(shí)，設計人員需要額外考慮如何保持信號完整性并盡可能減少失真。緊密相鄰的并行走線(xiàn)可能會(huì )產(chǎn)生電磁干擾，而高速信號傳輸路徑上的測試焊盤(pán)則可能導致反射和信號衰減。

由于電氣接入受到限制，ICT 能覆蓋的 PCBA 測試范圍比較小。制造商可以通過(guò)邊界掃描測試來(lái)檢查 PCBA 的功能，無(wú)需接入內部電路的所有點(diǎn)位即可確保測試的準確性和可靠性。但前提是，制造商需按照IEEE 1149.1標準來(lái)設計PCBA，該標準要求每個(gè)引腳都需與邊界測試單元相連。借助IEEE 1149.1標準提供的信息，制造商便能輕松驗證PCBA的整體功能，而無(wú)需對各個(gè)組件逐一進(jìn)行檢查。

提高大批量制造環(huán)境中的測試效率

在大批量制造環(huán)境中，高效、可靠地生產(chǎn) PCBA 是滿(mǎn)足市場(chǎng)需求和保持競爭力的一大關(guān)鍵。隨著(zhù)貼裝設備的速度飆升，產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)始以秒為單位衡量生產(chǎn)節拍，在線(xiàn)測試設備的存在有可能成為生產(chǎn)瓶頸。

這一現狀讓制造商陷入兩難境地：要么通過(guò)增加更多設備來(lái)提高測試能力，要么通過(guò)縮短測試時(shí)間來(lái)維持預期的生產(chǎn)節拍。但這兩種方式都存在挑戰。增加設備不僅耗資巨大，還需要配備更多的測試夾具，并且可能因為生產(chǎn)場(chǎng)地的空間限制而難以實(shí)現。而縮減測試時(shí)間，則意味著(zhù)需要開(kāi)展更多的程序維護工作，同時(shí)還會(huì )削弱ICT系統有效檢測故障的能力。

而針對上述問(wèn)題，更為理想的解決方案是，持續提升測試設備的執行速度，直至其不再成為生產(chǎn)線(xiàn)上的制約因素。目前，部分ICT系統已實(shí)現升級，能夠支持對多個(gè)組件進(jìn)行同步測試。這一升級需要在測試系統中增設儀器，使得測試執行人員能夠同時(shí)對多個(gè)組件（通常是在作為面板一部分而生產(chǎn)的電路板上）進(jìn)行測試。

在常規設置中，在線(xiàn)測試儀通常每次只能測試最多四塊電路板。大批量制造環(huán)境對于效率和吞吐量有著(zhù)非常高的要求，需要具備同時(shí)測試更多電路板的能力。大規模并行電路板測試可以使用多個(gè)并行測試內核同時(shí)對多個(gè)電路板執行測試。通過(guò)并行測試，用戶(hù)得以同時(shí)評測多個(gè)單元，因此縮短了每個(gè)單元的平均測試時(shí)間。這一技術(shù)的突破，顯著(zhù)提升了整個(gè)電路板的測試吞吐量和整體效率，極大地優(yōu)化了測試流程。

結語(yǔ)

為了應對當代 PCB 生產(chǎn)制造過(guò)程中存在的技術(shù)和業(yè)務(wù)運營(yíng)層面的障礙，ICT 系統經(jīng)歷了顯著(zhù)變革。時(shí)至今日，它們的功能相較于剛問(wèn)世時(shí)有了長(cháng)足發(fā)展。通過(guò)采用一系列增強方法，例如減少接入測試、集成邊界掃描功能、采用 nanoVTEP 技術(shù)和嵌入式測試工具、構建并行測試能力和功能性測試能力以及采用自適應系統配置等，使得ICT系統的適用能力和實(shí)用性得到了長(cháng)久的保持與提升。

正因如此，ICT 仍然是大批量 PCBA 制造商在排查制造工藝和元器件中存在缺陷時(shí)所采用的主要工具之一。