常见的PCBA测试阶段（原型阶段的边界扫描）

Keysight Technologies，Inc.的Jun Balangue

制造印刷电路板组件（PCBA）的成本一直是原始设备制造商（OEM）和合同制造商（CM）的关注点。这是电子制造业已从一个地区转移到另一个地区，以在这种充满挑战的环境中保持竞争力的原因之一。

测试PCBA是制造过程的重要组成部分。图1显示了PCBA制造的不同阶段，从裸露的印刷电路板开始进行锡膏粘贴之后，然后由SMT机高速逐一放置组件。然后，PCBA经过烤箱以熔化焊膏，并在组件和PCB之间建立连接。这些制造过程的每个阶段都是一个机会，在该机会中，过程本身，人为错误或设备可能会引入缺陷。PCBA制造的最后阶段之一是测试，以确保所有组件正确且正确地连接到PCB。这是挑战的起点，

图1：PCBA生产线

常见的PCBA测试阶段包括以下内容：

电路测试（ICT）–测试PCBA的开路和短路，组件值（电阻，电容器，电感器，二极管，晶体管和FET），上电测试，例如测量板上电压并检查各个数字组件的功能。由制造故障引起的常见缺陷包括断路，短路和错误的组件。

功能测试（FT）– PCBA具有电源功能，可以检查电路板的功能。缺陷以功能块的形式呈现。

维修站（ICT和FT）–维修在ICT和FT阶段失败的PCBA。

测试设计：在原型阶段引入边界扫描测试

边界扫描或1149.1是IEEE标准，它定义了数字集成电路的测试访问端口和边界扫描体系结构，以允许对PCBA中的设备进行测试。边界扫描设备设计有移位寄存器，称为移位扫描单元，它们位于设备的引脚和内部逻辑之间（参见图2）。这些边界扫描单元允许控制和观察边界设备的每个输入和输出引脚处发生的情况。当这些设备引脚连接到其他边界扫描设备时，它将允许对每个设备进行连通性测试。

边界扫描已成为PCBA的重要的受限访问解决方案。边界扫描的使用范围也已扩展到包括对非边界扫描数字设备（例如DDR）和编程数字设备（例如闪存，EEPROM和串行外围接口（SPI）设备）的测试。边界扫描还具有执行BSDL（边界扫描描述语言）中定义的其他测试的能力，包括支持边界扫描设备内部功能的专用指令，例如内置自测（BIST）。

边界扫描的成功与否取决于电路板的正确设计以及在电路板设计的早期阶段对边界扫描进行验证，以确保在生产实施过程中取得成功。因此，印刷电路板组件（PCBA）测试策略应从电路板的设计阶段开始，以确保在测试过程中达到最大覆盖率。从原型阶段到新产品引入（NPI）以及生产运行阶段，边界扫描都可以用作测试策略的一部分，以在PCBA流程的每个阶段实现最高的测试覆盖率，同时降低成本测试实施。

图2：设备上的边界扫描和互连测试实现

原型阶段的边界扫描

如果制造商在实际组装电路板之前就在原型设计阶段考虑其PCBA是否为边界扫描测试设计了适当的设计，那将是非常划算的。

这可以帮助电路板设计者确保PCBA具有最大的测试覆盖范围，而不必担心电路板可能存在的结构缺陷。这将缩短PCBA进入产品周期下一阶段的时间-NPI和生产。

在原型阶段使用边界扫描的另一个优势是，设计人员将能够确定不需要测试点的电路板网。他还可以及早确定哪些测试需要边界扫描，同时将其他测试点分配到仅在ICT期间进行测试的网络中。
NPI期间的边界扫描

在原型构建过程中成功执行边界扫描将确保在下一阶段（即NPI阶段）成功进行边界扫描。在建立NPI期间，通常将ICT用作测试策略的一部分，在此策略中，将开发ICT程序并建立ICT固定装置。在此阶段执行边界扫描将具有以下优点：

由于边界扫描测试程序已在原型阶段创建并调试，因此ICT的开发时间将缩短。

在原型制作期间，已经确定了需要进行边界扫描测试的网络，并将其与需要ICT的网络分开。这将意味着需要ICT的测试点更少–由于所需的模拟/数字卡数量减少，从而降低了ICT的成本。

由于PCBA的测试点更少，因此ICT夹具的成本降低了。

由于边界扫描测试程序已经在原型阶段创建，因此ICT程序开发的总成本较低。

图3：从原型（设计阶段）到新产品介绍（NPI）和生产阶段的边界扫描实施

生产阶段的边界扫描

在原型阶段创建的边界扫描测试程序和在NPI阶段集成到ICT的相同边界扫描测试程序仍可以在批量生产期间的各个站点中使用（请参见图4）。

ICT站–在原型和NPI期间开发的边界扫描测试将集成到ICT中。

ICT维修站–可以在ICT维修站使用相同的边界扫描测试。

FT站–在PCBA的功能测试过程中可以使用和集成相同的边界扫描测试。

FT维修站–可以在FT维修站使用相同的边界扫描测试。

图4：不同生产站点上的边界扫描实施

在所有产品制造和测试阶段执行边界扫描可以降低测试成本，因为可以重复使用相同的硬件和软件，同时确保更高的测试覆盖率。跨测试站重复使用边界扫描测试程序还可以确保在所有测试站上都保持测试质量。这将帮助生产操作员和技术人员熟悉在各个测试站发现的缺陷，并有助于简化生产测试的各个阶段的维修。

编辑：hfy