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什麼是ICT(In-Circuit Test)與MDA(Manufacturing Defects Analyzer)？有何優缺點？

你知道什麼是【ICT(In-Circuit Test)】嗎？請注意，這裡談的不是【資訊與通信科技 (Information and Communication Technology)】的ICT，那什麼又是MDA(Manufacturing Defects Analyzer)呢。如果在電子組裝工常導入這兩種測試會有何優缺點呢？它們與ATE差別在哪裡？

有人把ICT直接翻譯成「在線測試」，認為「在線」反映了ICT是通過對在線路上的元器件或開短路狀態的測試來檢測電路板的組裝問題。但個人覺得還是應該翻譯成「電路測試」或「電性測試」才比較符合其精神，不過個人還是以為直接稱其【ICT】反而大家都容易明白，所以下文只會稱【ICT】。

ICT最主要用於電路組裝板(PCBA，Printed Circuit Board Assembly)的電性測試，基本上可以將其想像成一台高級的「萬用電表」或是【LCR meter】，它無需將電子零件從電路板上拆下來就可以透過針點來檢測電路板上所有零件的電性以及焊接有沒有開/短路問題。

ICT測試的作業原理是使用針床(Bed of Nails)連結電路板上事先佈置好的測試點(Test Point)來達到單獨零件或是節點(Nodes)測試的目的。就像拿三用電表量測電阻時需要將探針放在電阻的兩端一樣，ICT也必須用針點放置在所有零件的接觸腳所延伸出來測試點才能量測，有時候也可以把一串或是一塊局部的線路想像成一個零件，然後量測其等效電阻值、電容值及電壓，這樣就可以降低測試點的數目，一般我們會叫這樣的量測為結點(Node)測試。

(註：在電機工程中，結點(node)是指電路中兩條或兩條以上支路相交的地方。如果兩個結點不同，它們的電壓也就不同。透過了解歐姆定律（V=IR），我們可以將兩個結點內的電路包含零件視為一顆電子零件，只要量測結點兩端的阻抗、電流及電壓就可以知道電路有無開短路問題。)

一般在電路板組裝製程中主要的缺陷大多集中在焊接開路(open)、短路(short)、偏移(shift)、偏斜(skew)、缺件/漏件(missed)、錯件(wrong)等方面，約佔了90%以上的不良，除了某些缺陷外，其餘都可以經由ICT的測試將不良品百分之百挑錯出來。而零件「偏移」則不一定可以經由ICT的電測偵測出來，因為只要零件腳還是有被焊接到定位且連通，電性測試無異狀就無法被偵測出來，其實這樣的缺陷算不算不良也有待進一步釐清的空間，不一定是不良。另外，冷/假焊所造成的接觸不穩(intermittent)現象也不一定可以100%被ICT挑出，這個應該是最頭痛的地方，因為ICT是藉由電性測試來偵測電路，如果測試的時候焊點剛好還是接觸的就無法被偵測出來。

所以ICT基本上可以執行檢測下列的功能或零件：

• 開路(open)、短路(short)。
• 檢測錯件、漏裝、缺件、立碑、架橋、極性反、偏移、偏斜、焊腳浮高。
• 可以量測電阻(resister)、電容(capacitor)、電感(Inductor)、電晶體、二極體(diode)、穩壓二極體、三極管(triode)、光偶器、變壓器、繼電器、場效電晶體測試(FET)、IC、連接器等零件。其實，只要有端點(terminator)需要焊接的電子零件應該都可以被量測。
• 透過TestJet技術則可以不需要針點就可以量測排針(PIN)的連接器或焊腳在本體外的IC零件腳之開短路。
• 直流/交流電壓量測及頻率量測。
• 電性功能測試。可以執行低階程式(例如BIOS)做自我檢測。
• 可以利用【Boundary-scan/JTAG】來測試主動零件的功能，甚至可以跑低階測試程式(low level test diagram)。
• 可以自動下載軟體或是作業系統到電路板的記憶體之中。

使用ICT測試電路板的優點：

• 測試速度快、時間短。PCBA不需要上電開機就可以做L/C/R/D的測試，可以有效減少測試開機等待的時間，也可以降低因為短路所造成的電路板燒毀意外。一片組裝有300個零件的電路板，測試時間有機會短到3~5秒鐘就可以測試完畢，當然整體工時還得再額外加上loading/unloading。
• 優良的重測性。由電腦程序控制，精確量測，大大降低誤判、漏測的風險，減少生產線的困擾。(測試點如果有接觸不良的問題可能造成誤判)
• 現場技術依存性低。因為幾乎全程使用電腦控制，大大的降低了人為操作的時間以及錯誤。一般作業人員只要稍加訓練，即可輕鬆操作設備並且可以自行更換測試治具。(測試程式則必須由專業技師或工程師維護)。
• 產品修理成本大幅降低。一般作業人員即可負責產品維修的工作，有效的降低人事成本。ICT可以透過電腦程式告知那顆零件或是那段node有問題，大大降低技術人員重新量測不良及除蟲的速度。
• 提高產品的稼動率(through put)。透過快速測試即時反饋問題給前端的SMT作業，降低生產的不良率，可以減少備料庫存及不良品堆積，更可降低成本，提高競爭力。
• 提高產品品質。只要有足夠的測試點，ICT可以量測到電路板上所有的電路及零件，連旁路(by pass)電路上的零件都可以量測到，可以提昇產品品質，降低客戶的抱怨，甚至提昇業績。

ICT電路測試的缺點：

• ICT的設備及治具費用一般都非常昂貴，尤其是氣壓式的鋼材治具，有時候動則台幣四~五十萬，比較適合大量生產的產品。
• 使用ICT測試時需要在電路板上設計額外的測試點(Test Point)給針床連接使用。降低了電路板佈線的使用率。
• 測試點有時候會因不同的表面處理方式而產生不同的接觸不良問題。例如OSP的板子需要在測試點上加印錫膏以達到導體可以接觸的目的，但是錫膏上有助焊劑卻容易形成保護膜，造成接觸不良的現象。
• 針床需要定時維護，探針也需要定期更換，以確保其機構與探針的運作正常。

再來談談目前全球主要ICT自動測試設備的生產廠商，主要有Agilent Technologies(安捷倫，美國從HP分家出來，現已改為「是德科技(Kensight)」)、Teradyne(泰瑞達、美國)、GenRad(IET Labs併購)、Tri(德律，台灣)、JET(捷智)、Check Sum(美國)、AEROFLEX(美國)、WINCHY(瑩琦，中國)、Hioki(日本)、IFR(AEROFLEX併購)、Takaya(日本)、Tescon(日本) 、ADSYS(系新，臺灣)、SRC(星河，中國)、Okano(岡野，日本)、Concord(振華，香港)、Seica、Scorpion(ACCULOGIC)、Shindenshi、SPEA、Testronics…等等品牌。不同品牌ICT的測試原理基本上相似。名單以我認識且常聽到的排前面，越後面的越少聽過。目前工作熊接觸過的代工廠以Agilent 3070系列最多，其次是TRI-518及TRI-5001，再來是GenRad。

ICT(In-Circuit-test)、MDA(Manufacturing Defects Analyzer)、ATE(Automatic Test Equipment)有何不同？

• 一般稱呼MDA為比較低階的ICT，例如TRI-518系列、JET-300、ADSYS-K518系列…等，這類測試機台只能量測基本的L/C/R/D零件，也可以搭配TestJet測試排PIN零件，但其功能比較陽春，無法提供待測試電路板電源，所以也無法執行低階的電路板程式自我測試。可以將這類測試機台當作是一台可以自動測試的萬用電錶。
• 一般我們稱呼ICT都是指這種較高級的測試機台，如Agilent3070、Genrad、TR8100…等，除了基本的MDA功能外，也可以下載程式到待側的電路版中，執行自我測試，提供電壓及頻率量測…等。
• ATE通常為流線測試，可以直接加接在SMT的後面，其主要目的為測試實板及板上零件之功能是否正常運作，故實板必須加電源才可使板上的零件工作，所以ATE在送信號時，需特別考慮零件的特性、規格，否則易損壞零件。

這篇文章算是個引子，後面會再撰文探討ICT存廢的問題。

(因為最近公司內部又在吵ICT廢不廢的問題了，所以本文基本上把ICT作了一些整理，內容有參考一些網路上的說明，再加入自己的見解與認知，或許會有些錯誤，還請不吝指教！)

延伸閱讀：
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