導(dǎo)讀：隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，電子產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家要想在市場(chǎng)中立足，就必需確保產(chǎn)品質(zhì)量。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，在生產(chǎn)過(guò)程中就需要采用各類測(cè)試技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷和故障并修復(fù)。

　　一、測(cè)試技術(shù)的分類介紹

　　根據(jù)測(cè)試方式的不同，測(cè)試技術(shù)可分為非接觸式測(cè)試和接觸式測(cè)試。非接觸式測(cè)試已從人工目測(cè)發(fā)展到自動(dòng)光學(xué)檢查（AutomaticOpticslnspector,簡(jiǎn)稱AOI）、自動(dòng)射線檢測(cè)（AutomaticX-raylnspector,簡(jiǎn)稱AXI），而接觸式測(cè)試則可分為在線測(cè)試和功能測(cè)試兩大類。本文將對(duì)各類測(cè)試技術(shù)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)作一初步探討。

　　二、幾種測(cè)試技術(shù)介紹

　　1、在線測(cè)試儀ICT

　　電氣測(cè)試使用的基本儀器是在線測(cè)試儀（ICT），傳統(tǒng)的在線測(cè)試儀測(cè)量時(shí)使用專門的針床與已焊接好的線路板上的元器件接觸，并用數(shù)百毫伏電壓和10毫安以內(nèi)電流進(jìn)行分立隔離測(cè)試，從而地測(cè)出所裝電阻、電感、電容、二極管、三極管、可控硅、場(chǎng)效應(yīng)管、集成塊等通用和特殊元器件的漏裝、錯(cuò)裝、參數(shù)值偏差、焊點(diǎn)連焊、線路板開短路等故障，并將故障是哪個(gè)元件或開短路位于哪個(gè)點(diǎn)準(zhǔn)確告訴用戶。針床式在線測(cè)試儀優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試速度快，適合于單一品種民用型家電線路板及大規(guī)模生產(chǎn)的測(cè)試，而且主機(jī)價(jià)格較便宜。但是隨著線路板組裝密度的提高，特別是細(xì)間距SMT組裝以及新產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)周期越來(lái)越短，線路板品種越來(lái)越多，針床式在線測(cè)試儀存在一些難以克服的問(wèn)題：測(cè)試用針床夾具的制作、調(diào)試周期長(zhǎng)、價(jià)格貴；對(duì)于一些高密度SMT線路板由于測(cè)試問(wèn)題無(wú)法進(jìn)行測(cè)試。

　　基本的ICT近年來(lái)隨著克服先進(jìn)技術(shù)技術(shù)局限的技術(shù)而改善。例如，當(dāng)集成電路變得太大以至于 不可能為相當(dāng)?shù)碾娐犯采w率提供探測(cè)目標(biāo)時(shí)，ASIC工程師開發(fā)了邊界掃描技術(shù)。邊界掃描（boundary scan）提供一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)確認(rèn)在不允許探針的地方的元件連接。額外的電路設(shè)計(jì)到IC內(nèi)面，允許元件以簡(jiǎn)單的方式與周圍的元件通信，以一個(gè)容易檢查的格式顯示測(cè)試結(jié)果。

     2、無(wú)矢量技術(shù)AC

　　無(wú)矢量技術(shù)（Vectorlesstechnique）將交流（AC）信號(hào)通過(guò)針床施加到測(cè)試中的元件。一個(gè)傳感器板靠住測(cè)試中的元件表面壓住，與元件引腳框形成一個(gè)電容，將信號(hào)偶合到傳感器板。沒有偶合信號(hào)表示焊點(diǎn)開路。

　　用于大型復(fù)雜板的測(cè)試程序人工生成很費(fèi)時(shí)費(fèi)力，但自動(dòng)測(cè)試程序產(chǎn)生（ATPG,automated testprogramgeneration）軟件的出現(xiàn)解決了這一問(wèn)題，該軟件基于PCBA和CAD數(shù)據(jù)和裝配于板上的元件規(guī)格庫(kù)，自動(dòng)地設(shè)計(jì)所要求的夾具和測(cè)試程序。雖然這些技術(shù)有助于縮短簡(jiǎn)單程序的生成時(shí)間，但高節(jié)點(diǎn)數(shù)測(cè)試程序的論證還是費(fèi)時(shí)和具有技術(shù)挑戰(zhàn)性。

　　飛針式測(cè)試儀是對(duì)針床在線測(cè)試儀的一種改進(jìn)，它用探針來(lái)代替針床，在X-Y機(jī)構(gòu)上裝有可分別高速移動(dòng)的4個(gè)頭共8根測(cè)試探針，測(cè)試間隙為0.2mm.工作時(shí)根據(jù)預(yù)先編排的坐標(biāo)位置程序移動(dòng)測(cè)試探針到測(cè)試點(diǎn)處，與之接觸，各測(cè)試探針根據(jù)測(cè)試程序?qū)ρb配的元器件進(jìn)行開路/短路或元件測(cè)試。與針床式在線測(cè)試儀相比，在測(cè)試、測(cè)試間隙等方面均有較大幅度提高，并且無(wú)需制作專門的針床夾具，測(cè)試程序可直接由線路板的CAD軟件得到，但測(cè)試速度相對(duì)較慢是其不足。

　　3、功能測(cè)試（FunctionalTester）

　　ICT能夠有效地查找在SMT組裝過(guò)程中發(fā)生的各種缺陷和故障，但是它不能夠評(píng)估整個(gè)線路板所組成的系統(tǒng)在時(shí)鐘速度時(shí)的性能。而功能測(cè)試就可以測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)是否能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，它將線路板上的被測(cè)單元作為一個(gè)功能體，對(duì)其提供輸人信號(hào)，按照功能體的設(shè)計(jì)要求檢測(cè)輸出信號(hào)。這種測(cè)試是為了確保線路板能否按照設(shè)計(jì)要求正常工作。所以功能測(cè)試簡(jiǎn)單的方法，是將組裝好的某電子設(shè)備上的專用線路板連接到該設(shè)備的適當(dāng)電路上，然后加電壓，如果設(shè)備正常工作，就表明線路板合格。這種方法簡(jiǎn)單、投資少，但不能自動(dòng)診斷故障。

　　4、自動(dòng)光學(xué)檢查AOI（AutomaticOpticallnspection）

　　隨著線路板上元器件組裝密度的提高，給電氣接觸測(cè)試增加了困難，將AOI技術(shù)引入到SMT生產(chǎn)線的測(cè)試領(lǐng)域也是大勢(shì)所趨。AOl不但可對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，還可對(duì)光板、焊膏印刷質(zhì)量、貼片質(zhì)量等進(jìn)行檢查。各工序AOI的出現(xiàn)幾乎完全替代人工操作，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率都是大有作為的。當(dāng)自動(dòng)檢測(cè)（A01）時(shí)，AOI通過(guò)攝像頭自動(dòng)掃描PCB,采集圖像，測(cè)試的焊點(diǎn)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的合格的參數(shù)進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)圖像處理，檢查出PCB上缺陷，并通過(guò)顯示器或自動(dòng)標(biāo)志把缺陷顯示/標(biāo)示出來(lái)，供維修人員修整。

　　現(xiàn)在的AOI系統(tǒng)采用了的視覺系統(tǒng)、新型的給光方式、增加的放大倍數(shù)和復(fù)雜的算法，從而能夠以高測(cè)試速度獲得高缺陷捕捉率。AOI系統(tǒng)能夠檢測(cè)下面錯(cuò)誤；元器件漏貼、鉭電容的極性錯(cuò)誤、焊腳定位錯(cuò)誤或者偏斜、引腳彎曲或者折起、焊料過(guò)量或者不足、焊點(diǎn)橋接或者虛焊等。AOI除了能檢查出目檢無(wú)法查出的缺陷外，AOI還能把生產(chǎn)過(guò)程中各工序的工作質(zhì)量以及出現(xiàn)缺陷的類型等情況收集、反饋回來(lái)，供工藝控制人員分析和管理。但AOI系統(tǒng)也存在不足，如不能檢測(cè)電路錯(cuò)誤，同時(shí)對(duì)不可見焊點(diǎn)的檢測(cè)也無(wú)能為力。

　　5、自動(dòng)X射線檢查AXI（AutomaticX-raylnspection）

　　AXI是近幾年才興起的一種新型測(cè)試技術(shù)。當(dāng)組裝好的線路板（PCBA）沿導(dǎo)軌進(jìn)入機(jī)器內(nèi)部后，位于線路板上方有一X-Ray發(fā)射管，其發(fā)射的X射線穿過(guò)線路板后被置于下方的探測(cè)器（一般為攝像機(jī)）接受，由于焊點(diǎn)中含有可以大量吸收X射線的鉛，因此與穿過(guò)玻璃纖維、銅、硅等其它材料的X射線相比，照射在焊點(diǎn)上的x射線被大量吸收，而呈黑點(diǎn)產(chǎn)生良好圖像，使得對(duì)焊點(diǎn)的分析變得相當(dāng)直觀，故簡(jiǎn)單的圖像分析算法便可自動(dòng)且可靠地檢驗(yàn)焊點(diǎn)缺陷。AXI技術(shù)已從以往的2D檢驗(yàn)法發(fā)展到目前的3D檢驗(yàn)法。前者為透射X射線檢驗(yàn)法，對(duì)于單面板上的元件焊點(diǎn)可產(chǎn)生清晰的視像，但對(duì)于目前廣泛使用的雙面貼裝線路板，效果就會(huì)很差，會(huì)使兩面焊點(diǎn)的視像重疊而極難分辨。而3D檢驗(yàn)法采用分層技術(shù)，即將光束聚焦到任何一層并將相應(yīng)圖像投射到一高速旋轉(zhuǎn)的接受面上，由于接受面高速旋轉(zhuǎn)使位于焦點(diǎn)處的圖像非常清晰，而其它層上的圖像則被消除，故3D檢驗(yàn)法可對(duì)線路板兩面的焊點(diǎn)獨(dú)立成像。

　　3DX-Ray技術(shù)除了可以檢驗(yàn)雙面貼裝線路板外，還可對(duì)那些不可見焊點(diǎn)如BGA（BallGridArray,焊球陣列）等進(jìn)行多層圖象“切片”檢測(cè)，即對(duì)BGA焊接連接處的頂部、中部和底部進(jìn)行徹底檢驗(yàn)。同時(shí)利用此方法還可測(cè)通孔（PTH）焊點(diǎn)，檢查通孔中焊料是否充實(shí)，從而極大地提高焊點(diǎn)連接質(zhì)量。

　　三、SMT測(cè)試技術(shù)展望

　　預(yù)測(cè)今后二十年里那一種測(cè)試技術(shù)會(huì)取得成功或者被淘汰不是一件簡(jiǎn)單的工作，因?yàn)檫@不僅需要總結(jié)過(guò)去，還需要清楚地了解未來(lái)的應(yīng)用情況。

　　由于目前線路板越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)的電路接觸式測(cè)試受到了極大限制，通過(guò)ICT測(cè)試和功能測(cè)試很難診斷出缺陷。隨著大多數(shù)復(fù)雜線路板的密度不斷增大，傳統(tǒng)的測(cè)試手段只能不斷增加在線測(cè)試儀的測(cè)試接點(diǎn)數(shù)。然而隨著接點(diǎn)數(shù)的增多，測(cè)試編程和針床夾具的成本也呈指數(shù)倍上升。開發(fā)測(cè)試程序和夾具通常需要幾個(gè)星期的時(shí)間，更復(fù)雜的線路板可能還要一個(gè)多月。另外，增加ICT接點(diǎn)數(shù)量會(huì)導(dǎo)致ICT測(cè)試出錯(cuò)和重測(cè)次數(shù)的增多。AXI技術(shù)則不受上述因素的影響，其對(duì)工藝缺陷的覆蓋率很高，通常達(dá)97%.而工藝缺陷一般要占總?cè)毕莸?0%-90%,并可對(duì)不可見焊點(diǎn)進(jìn)行檢查，但AXI技術(shù)不能測(cè)試電路電氣性能方面的缺陷和故障。

　　將AXI檢測(cè)技術(shù)和傳統(tǒng)的ICT在線測(cè)試方法相結(jié)合，則可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，使SMT檢測(cè)技術(shù)達(dá)到完美的結(jié)合，因?yàn)槊恳粋€(gè)技術(shù)都補(bǔ)償另一技術(shù)的缺點(diǎn)。X射線主要集中在焊點(diǎn)的質(zhì)量。它也可確認(rèn)元件是否存在，但不能確認(rèn)元件是否正確，方向和數(shù)值是否正確。另一方面，ICT可決定元件的方向和數(shù)值但不能決定焊接點(diǎn)是否可接受，特別是焊點(diǎn)在封裝體底部的元件，如BGA、CSP等。圖2為AXI和ICT測(cè)試方法檢查范圍互補(bǔ)圖。需要特別指出的是隨著AXI技術(shù)的發(fā)展，目前AXI系統(tǒng)和ICT系統(tǒng)可以“互相對(duì)話”,這種被稱為“AwareTest'‘的技術(shù)能消除兩者之間的重復(fù)測(cè)試部分。通過(guò)減小ICT/AXI多余的測(cè)試覆蓋面可大大減小ICT的接點(diǎn)數(shù)量。這種簡(jiǎn)化的 ICT測(cè)試只需原來(lái)測(cè)試接點(diǎn)數(shù)的30%就可以保持目前的高測(cè)試覆蓋范圍，而減少ICT測(cè)試接點(diǎn)數(shù)可縮短ICT測(cè)試時(shí)間、加快ICT編程并降低ICT夾具和編程費(fèi)用。