检验问的是:板子是否按设计制成?测试问的是:板子是否实现了应有的功能?这是两个不同的问题,要用不同的方法回答,一块板可以通过其中一项而通不过另一项。本文逐项说明每种方法、它能查出什么以及它查不出什么。
检验
焊膏检验 (SPI)
焊膏印刷完成后、贴装元器件之前,3D 扫描仪测量每个焊盘上焊膏的体积、高度和位置。大多数焊接问题都源于印刷不良,因此在这里发现处理成本较低:擦掉重印即可。它能发现焊膏过多、过少和位置偏移。它不检查元器件。
自动光学检验 (AOI)
相机拍摄板面,软件将图像与参考图像比对。贴装后,它能发现漏件、移位、旋转和错件;回流焊后,它能发现焊桥、引脚翘起和许多虚焊点。它速度快,可用于每一块板。
它看不到任何被遮挡的部分。BGA 下方、QFN 中央焊盘下方或屏蔽罩下方的焊点都看不到。如果一颗电阻外观与正确的相同,它也无法判断阻值是否错误,除非能读到本体标记。编程问题和内部故障也不在其检查范围内。本厂的每一块板都经过 SPI 和 AOI。

X射线检验
X射线图像能透过元器件看到其下方的焊点。这是检查 BGA、带隐藏焊盘的 QFN 以及其他带隐藏连接的封装的方法,可发现焊桥、焊球开路、缺球和空洞(焊料中的气泡)。空洞按 IPC-A-610 等标准中的判据判定,客户也可以指定判据。X射线速度比 AOI 慢,因此用于首件、批次抽样,或在设计要求严格时用于每一块板。它显示的是焊点的形态,不是电气特性。
目视与显微镜检验
人工用放大镜或显微镜检查自动系统不检查的内容:无标记元器件的极性、损伤、清洁度和引脚修整。IPC-A-610 规定了组装板可接受的外观要求,并按要求从低到高划分等级,许多合同都会引用该标准。
首件检验
一批生产的第一块板制成后、在生产其余板之前,对照 BOM 和图纸检查:极性、位置、焊点和设置。这样可以用较低成本防止系统性问题,例如送料器中装错元器件。
测试
飞针测试
移动探针逐对接触成品板上的测试点和焊盘,测量电阻、电容或二极管特性,并检查短路和开路。它不需要治具,因此适合样板和小批量。它速度较慢,只能测试探针能接触到的位置。同一种方法也用于光板的导通测试。
在线测试 (ICT)
带有很多弹簧针(针床)的治具压在板的测试点上,测试仪逐个测量板上的元器件:元器件是否存在、数值是否正确、是否焊接。它速度快,能准确定位制造问题,因此适合批量较大的生产。治具制作需要费用和时间,板上也需要有可接触的测试点:每个要测量的网络都要有焊盘或过孔。
下图展示了探测板子的两种方式,一种用移动探针,另一种用带针的治具。图中画的是光板,在组装板上工作原理相同。
- 探针针尖 接触焊盘。
- 探针臂 逐点移动。
- 治具的弹簧针 同时接触全部测试点。
- 治具板 固定这些针。
边界扫描
支持 JTAG 边界扫描标准 (IEEE 1149.1) 的元器件可以通过少数几个引脚测试彼此之间的连接,不需要探针接触。它能发现 BGA 下方探针接触不到的位置的开路和短路。设计中需要有这类元器件才能使用。
功能测试 (FCT)
给板子供电并按实际使用方式运行:给输入加信号、测量输出、运行固件、测试接口并施加负载。这是对整个电路的测试,能发现元器件级测试发现不了的问题:反馈网络中数值错误但仍在元器件标记范围内的取值、固件故障,以及超出容差的模拟电路。
功能测试是您的测试。工厂不知道这块板应该实现什么功能。要安排这项测试,您需要提供:
- 测试流程:连接什么、施加什么、读取什么、什么结果算通过,
- 固件或测试固件,
- 治具或制作治具所需的信息(或连接线缆的方式),
- 以及通过和失败的限值。
之后工厂就可以制作治具,并对每一块板运行测试。ICT、功能测试和编程都在本厂的服务范围内。

老化试验
将板子通电数小时至数天,通电时常保持较高温度,让早期故障在工厂内暴露出来,而不是在您的客户处出现。它能发现有潜在缺陷的元器件和在应力下会失效的临界焊点。它需要时间和设备,通常用于抽样,或用于要求较高的用途的板。本厂对样品进行老化试验,包括常温和高温条件下。
每种方法能查出什么
| 方法 | 能发现 | 会遗漏 |
|---|---|---|
| SPI | 焊膏体积和位置错误 | 印刷之后的所有问题 |
| AOI | 漏件、移位、旋转的元器件;可见的焊接问题 | 隐藏焊点、数值错误、电路故障 |
| X射线 | 隐藏焊点问题、空洞 | 电气特性 |
| 飞针 | 可接触位置的开路、短路和数值错误 | 隐藏网络、电路功能 |
| ICT | 元器件级的制造问题 | 整个电路是否能工作 |
| 功能测试 | 在所测条件下板子是否能完成其功能 | 未测试条件下的故障 |
| 老化试验 | 早期失效 | 后期才出现的问题 |
将其中三种方法并列来看,就能明白每种方法为什么能看到它所看到的内容。
- 光学: 相机看到表面。元器件下方的焊点被遮挡。
- X射线: 光束穿过元器件,因此隐藏焊点和空洞能显示出来。
- 探针: 针接触测试点,并在其能到达的位置进行测量。
如何选择
- 样板: AOI 加上您在第一块板上做的台式测试通常就够了。您要找的是设计问题,工厂的任何测试都发现不了设计问题。
- 小批量: 增加带简单治具的功能测试,并对 BGA 做 X射线检验。
- 批量: 使用 SPI、AOI、ICT 或功能测试,并抽样做 X射线检验。
- 关键产品或不易维修的产品: 增加老化试验、采用更严格的检验等级,并为每块板保留记录。
在订单中注明您需要的验收等级,例如 IPC-A-610 2 级或 3 级。
在这里下单时这些项目如何体现
本厂对每一块板进行 SPI 和 AOI,进行首件检验,并提供 ICT、功能测试、编程和老化试验。当前提供的测试和检验选项见工艺能力页。上传时的 25 项检查是另一回事:它在您付款前检查文件,而不是检查组装好的板。这项检查可以显示您的文件是否完整、一致且可生产。它无法显示您的电路是否能工作;只有按您的流程进行的测试才能显示这一点,而流程需要由您来规定。每份订单都由工程师确认。另见板子如何组装。