電路板組裝後的幾種測試方法AOI/MDA/ICT/FVT/FCT/ATE探討

電路板組裝後的幾種測試方法AOI/MDA/ICT/FVT/FCT/ATE探討

目前業界對於組裝電路板(PCB Assembly)的測試方法大致可以分成AOI、ICT/MDA、FVT/FCT三大塊,另外也有人使用X-Ray在SMT線隨線全檢,但並不普遍,所以本篇就不列入討論。另外,有網友問到 ATE (Auto Test Equipment)與ICT/MDA的差異,文末會稍加說明,不過這只是個人看法,可能會有謬誤,也請大家提供意見。

下面工作熊會大致討論這三種電路板組狀後測試方法的能力,也由於目前這三種方法各有優劣,所以很難僅用一種方法來取代其他兩種,除非有人認為風險很小可以忽略。







AOI (Automated-Optical-Inspection):

隨著影像技術的進步與成熟,AOI逐漸被很多的SMT產線所採用,它的檢查方法是使用影像比對,所以必須有一片被認為良品的標準樣板(Golden Sample)並錄下其影像,然後其他的的板子就比對標準樣板的影像來判斷好壞。

所以AOI基本上可以判斷組裝電路板上面是否有缺件、墓碑、錯件、偏移、架橋、空焊…等不良;但無法無法辨識零件正下方的的焊錫性,如BGA IC或QFN IC,至於假焊、冷焊也很難由AOI來判斷出來。另外,如果零件的特性已經改變或有細微的外觀破裂(micro crack)也難由AOI來辨識。

一般AOI的誤判率非常高,需要有經驗的工程師調適機器一段時間之後才會穩定。所以新板子初期導入的時候需要較多人力投入來複判AOI打下來的有問題板子是否真的有問題。

相關閱讀:AOI可以測哪些電路板組裝的缺點?

ICT/MDA (In-Circuit-Test/Manufacturing-Defect-Analyzer):

傳統的測試方法。可以經由測試點來測試所有被動元件的電器特性,有些高級的測試機台甚至可以讓待測試的電路板上電跑程式,做一些可以由程式運行的功能測試。如果大部分的功能都可以經由程式完成,可以考慮取消後面的FVT(功能測試)。

它可以抓出缺件、墓碑、錯件、架橋、極性反,也可以大致測出主動零件(IC、BGA、QFN)的焊性問題,但對於空焊、假焊、冷焊問題就不一定了,因為這類的焊性問題屬於間歇性,如果測試的時候剛好有接觸到就會PASS。

它的缺點是電路板上必須有足夠的空間來擺放測試點,治具如果設計不當,會因為機械動作而損壞電路板上的電子零件,甚至電路板內的線路(trace)。

越高級的測試治具費用越貴,有些甚至高達百萬新台幣。

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FVT/FCT (Function Verification Test):

傳統的功能測試(FCT/FVT)方法,通常搭配ICT或MDA。需搭配ICT或MDA的緣故是功能測試需實際上電到電路板,如果有些電源上面的線路有短路的問題就容易發生待測板損毀的問題,嚴重者甚至可能把電路板燒起來,有工安的顧慮。

功能測試也無法知道電子零件的特性是否符合原來的需求,也就是說無法測得產品的performance;另外,一般的功能測試也測不到一些 by pass 的電路,這點需要考慮。

功能測試應該可以抓出所有零件的焊性、錯件、架橋、短路等問題,但By pass 電路除外,空、假、冷焊的問題也不一定可以完全測得出來。

相關閱讀:簡介電路板組裝後的功能測試(FVT/FCT)

AOI/ICT/MDA/FVT/FCT 比較表

 

AOI

ICT/MDA

FVT/FCT

墓碑
(tombstone)
V V V
缺件
(Component missed)
V V V
(By pass電路不一定測得出來)
位移
(component shifted)
V ?
(如果位移沒有超出焊點測不來)
?
(如果位移沒有超出焊點測不來)
錫橋
(solder bridge)
V V V
(By pass 電路不一定測得出來)
空焊 
(solder skip/empty)
V ?
(大部分側部出來)
?
(大部分測不出來)
假焊
(non-wetting)
?
(大部分測不出來)
?
(大部分測不出來)
?
(大部分測不出來)
冷焊 
(Cold solder)
?
(大部分測不出來)
?
(大部分測不出來)
?
(大部分測不出來)
短路 
(solder short)
V V V
(By pass 電路不一定測得出來)
極性反
(wrong polarity)
V
(外觀一樣的零件測不出來)
V V
(By pass 電路不一定測得出來)
BGA IC焊性 X V V
QFN IC焊性 X V V

ATE(Auto Test Equipment)與ICT/MDA的差異

就工作熊的了解,一般只要測試機台接上了loading/unloading(進退料)裝置讓系統可以自動測試並判斷板子的良品或不良品就可以稱之為ATE,因為ATE就是自動測是設備(Auto Test Equipment)的簡稱。所以ATE並不能泛指ICT,有時候一個簡單的測是機台架上自動流水線也可以稱之為ATE。

ICT一般泛指所有可以支援針床電測的機台,請參考前面的篇幅,嚴格來分ICT指的應該是比較高階的針床電測機台,除了可以跑一些低階程式做功能測試,還可以測試所有的積體電路(IC)零件,此外也可以涵蓋所有所有MDA可以檢測的功能,而MDA則屬於較低階的電測機台,一般只能測試Open/Short以及簡單的被動元件量測

只是話說回來以上這幾個名詞有時候講來講去似乎都很難直接用字意去區分其真正功能,到最後應該只會變成大家約定俗成的用語,而且界線也似乎也越來越模糊了,就像TR5000這樣的機台該說它是ICT或MDA?其實它的功能就介於兩者之間,性能及價錢也介於兩者之間,該怎麼用就要去取捨了。


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訪客留言內容(Comments)

基本上AOI應該不算是測試項目,因為AOI(Automated Optical Inspection)自動光學檢查,是取代目視檢驗的功能,取代人工用眼睛檢查SMT產出的品質,與你分享一下看法

Ping;
謝謝您的意見,只是有些手板已經沒有空間layout測試點於PCB之上,據我的瞭解有許多手機已經取消ICT之類的測試,而僅用AOI及FVT來取代。

工作熊大大你好 拜讀貴站的文章真的獲益良多,目前小弟任職在代工業做PM。這些基礎知識介紹的文章既清楚也易懂,整理得比直接上產線看還清楚。想冒昧請問如果標明引用出處的前提下是否可以拿來做我們內部training 使用。
感謝

Shawn,
註明出處作為內部Training之用當然沒問題,但如果有營業用途就另當別論囉!

AOI判別問題一直是我們的惡夢,像是一些不完全的焊接(不飽和), 空焊, pin腳之間的微小錫線,AOI常常無法判別,後面造成客訴問題…

目前在後處理部門實習,工程師們就常抱怨生產線的AOI系統無法發揮功能,需要後處理的案件節節高升..

德莉雅;
AOI的判讀,機器的識別能力與操作人員及工程師的能力很重要,因為機器抓出來的問題還需要人工複檢,而且還要不時根據現況調整判讀才能符合其功效。


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