PCB電路板上面為何要有測試點?

PCB電路板上面為何要有測試點?

對許多學過電子學的朋友來說,在電路板上設置測試點(test point)是在自然不過的事了,可是對學機械或機構的朋友來說,測試點是什麼?可能還真有點給它一頭霧水。

工作熊本身就是學機械出身的,記得自己第一次進到電子組裝廠工作當製程工程師的時候,還曾經為了這個測試點問過好多人才瞭解它到底在做什麼用。

設置測試點的基本目的是為了測試電路板上的零組件有沒有符合規格以及焊性,比如說想檢查一顆電路板上的電阻有沒有問題,最簡單的方法就是拿萬用電錶量測其兩頭的焊點就可以知道了,其他的電容、電感等零件也是類似的道理。

可是在大量生產的工廠裡沒有辦法讓你用電錶慢慢去量測每一片板子上的每一顆電阻、電容、電感、甚至是IC的電路是否正確,所以就有了所謂的ICT(In-Circuit-Test)或MDA(Manufacturing-Defect-Analyzer)自動化測試機台的出現,它使用多支探針(一般稱之為「針床(Bed-Of-Nails)」治具)同時接觸板子上所有需要被量測的零件線路,然後經由程式控制以序列為主,並列為輔的方式循序量測這些電子零件的特性,通常這樣測試一般板子的所有零件只需要1~2分鐘左右的時間可以完成,視電路板上的零件多寡而定,零件越多時間越長。







但是如果讓這些探針直接接觸到板子上面的電子零件或是其焊腳,很有可能會壓毀一些電子零件,反而適得其反,所以聰明的工程師就發明了「測試點」,在零件的兩端額外引出一對圓形的小點,上面沒有防焊(solder mask),可以讓測試用的探針直接接觸到這些小點,而不用直接接觸到那些需要被量測的電子零件。

PCB電路板上的測試點

早期在電路板上面還都是傳統插件(DIP)的年代,的確會拿零件的焊腳來當作測試點來用,因為傳統零件的焊腳夠強壯,不怕針紮,可是經常會有探針接觸不良的誤判情形發生,因為一般的電子零件經過波峰焊(wave soldering)或是SMT吃錫之後,在其焊錫的表面通常都會形成一層錫膏助焊劑的殘留薄膜,這層薄膜的阻抗非常高,常常會造成探針的接觸不良,所以當時經常可見產線的測試作業員,經常拿著空氣噴槍拼命的吹,或是拿酒精擦拭這些需要測試的地方。

其實經過波峰焊的測試點也會有探針接觸不良的問題。後來SMT盛行之後,測試誤判的情形就得到了很大的改善,測試點的應用也被大大地賦予重任,因為SMT的零件通常很脆弱,無法承受測試探針的直接接觸壓力,使用測試點就可以不用讓探針直接接觸到零件及其焊腳,不但保護零件不受傷害,也間接大大地提昇測試的可靠度,因為誤判的情形變少了。

不過隨著科技的演進,電路板的尺寸也越來越小,小小地電路板上面光要擠下這麼多的電子零件都已經有些吃力了,所以測試點佔用電路板空間的問題,經常在設計端與製造端之間拔河,不過這個議題等以後有機會再來談。

測試點的外觀通常是圓形,因為探針也是圓形,比較好生產,也比較容易讓相鄰探針靠得近一點,這樣才可以增加針床的植針密度。
PCB電路板上的測試點

使用針床來做電路測試會有一些機構上的先天上限制,比如說:

關於ICT的植針能力應該要詢問配合的治具廠商,也就是測試點的最小直徑及相鄰測試點的最小距離,通常多會有一個希望的最小值與能力可以達成的最小值,但有規模的廠商會要求最小測試點與最小測試點間距離不可以超過多少點,否則治具還容易毀損。


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哈囉,想請問您有PCB footprint相關知識的文章嗎,例如為什麼要有對準線之類的

Ace,
PCB的對準線是要給SMT置件用的座標嗎?


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