高良率 PCB 製造中在線測試的主要優勢

在線路板上，電路測試會透過壓在銅箔上的彈簧針，逐個檢查組裝完成的電路板元件。一塊完整電路板只需數秒即可完成測試。ICT 不在乎韌體是否成功啟動，因為它提出的是更具體的問題：每個元件是否具有正確數值、方向是否正確，以及是否焊接到正確網絡？功能測試失敗只能告訴你電路板無法工作，而 ICT 會指出具體焊點，例如 R14 開路，或 U3 的兩個引腳出現橋接。每一項測量都需要探針能夠接觸的測試焊盤。

圖 1：組裝 PCB 壓在針床彈簧探針上

因此，測試覆蓋率早在佈局階段就已經決定，遠早於任何治具製作。本指南將介紹 ICT 如何在生產中運作，以及針床治具如何與飛針測試比較，並說明 ICT 可以捕捉的缺陷，以及決定測試覆蓋率的測試點規則。

電路測試的基本概念

電路測試是一種結構測試，用於驗證電路板的製造方式，而不是驗證電路板的功能。這項區分決定了它能捕捉哪些故障、如何接觸電路板，以及哪種設備適合你的生產數量。

什麼是 PCB 電路測試（ICT）？

PCB 電路測試（ICT）是一種對組裝完成電路板進行的電氣測試。探針接觸每個網絡上的測試點，測試機測量兩個測試點之間的元件。它會逐個檢查短路、開路、數值錯誤和方向錯誤，並在報告中指出確切元件和引腳。

因此，測試覆蓋率在佈局階段就已經決定，而且遠早於治具製作。本指南將介紹 ICT 如何在生產中運作，並比較針床治具和飛針測試，也會列出 ICT 能夠檢測的缺陷和決定覆蓋率的測試點規則。

電路測試的基本概念

電路測試是一種結構測試，用於檢查電路板完整性，而不是電路板功能。這項差異決定了它能檢測的故障類型、與電路板的互動方式，以及哪種設備適合你的生產數量。

什麼是 PCB 電路測試（ICT）？

PCB 電路測試（ICT）是對組裝完成電路板進行的電氣測試。探針接觸每個網絡上的測試點，測試機則檢查測試點之間的元件。它會逐個檢查短路、開路、錯誤數值和錯誤方向，並在元件和引腳報告中指出故障。

「電路內」的部分是最困難的。一個電阻可能與電路板上兩個網絡之間的其他路徑並聯。當 10 kΩ 元件與 4.7 kΩ 路徑並聯時，直接測量結果會受到影響。因此，測試機需要使用守護技術抵消這些平行路徑，才能正確判斷目標元件。

ICT 如何在生產中運作

生產 ICT 週期按照固定順序進行。測試機確認電源沒有短路前，不會開啟供電測試。

圖 2：ICT 生產測試七步流程

• 程式生成：程式讀取 CAD 資料和網絡表，為每個元件分配容差，並為每個網絡分配探針。
• 治具接觸：電路板透過真空或氣動壓力壓到彈簧探針上。
• 接觸檢查：檢查每根探針是否接觸銅箔，避免因焊盤污染而被誤判為開路。
• 短路和開路測試：使用低電壓測試所有網絡，檢查是否與其他網絡短路或出現開路。
• 無電源元件測試：逐個測試電阻、電容、電感和二極管。
• 通電測試：測試穩壓器輸出、數位引腳和通電後的邊界掃描鏈。
• 故障報告：報告列出元件名稱、引腳名稱和測量數值，方便維修。

第四步使用低電壓非常重要，因為矽結通常在約 0.6 V 時才開始導通。只要測試刺激電壓明顯低於這個值，所有二極管和電晶體都會關閉，沒有電流流動。這樣，測試機只會觀察銅箔和焊錫，可以安全地先完成無電源測試。

針床治具與飛針測試

飛針測試機使用少量探針，在不同測試點之間移動；針床治具則為每個測試點配置探針，並同時接觸所有測試點。針床治具是一塊為單一設計製作的板，上面鑽入數百支彈簧探針，治具製作完成後，測試可以在數秒內完成。飛針測試通常使用 4–8 根活動探針，不需要治具，但測試時間較長，詳情請參閱 飛針測試如何運作。

圖 3：針床治具與飛針測試機比較

ICT 用於品質控制的主要優勢

ICT 最具價值的特性，是它可以直接測量每個元件。它不需要假設整塊電路板有問題，因此可以節省時間、降低維修成本，並擴大電氣覆蓋率。

快速缺陷檢測和高精度

針床測試機可以在數秒內對每塊電路板進行數百項測試。所有探針已經固定在位置上，測試機透過繼電器在探針之間切換。由於沒有活動零件，測試全部電路板而不是只抽樣測試是可行的。

圖 4：守護技術隔離平行路徑中的單個電阻

測試精度來自守護技術：檢查網絡中的電阻時，測試機從一端送入電流，並在另一端檢測。它會將每條平行路徑的中間節點電壓保持在測量端電壓，使平行路徑中的電流流向守護端，而不是流入測量儀器，最終讀數只代表目標元件。

非常低的阻值需要額外步驟：10 mΩ 電流分流電阻可能小於與其串聯的探針和電線電阻，因此兩線測量讀到的可能只是治具電阻。四線 Kelvin 測試會用一對探針輸送電流，再用另一對探針測量電壓，因此這類元件的每個網絡需要兩個測試焊盤。

降低維修成本並提高首次通過良率

缺陷越晚在生產線被發現，成本通常越高。常見的「十倍規則」認為，同一故障每進入下一個階段，成本約增加十倍。ICT 可以在問題變成單個焊點和焊鐵維修前，檢測出組裝錯誤。

大部分維修成本來自問題定位。一塊無法啟動的電路板可能需要技術人員花一小時逐點檢查，而「C22 缺失」的故障票則只需要幾分鐘。返工後，已定位故障的電路板可以立即返回治具重新測試。首次通過良率是無需返工即可通過所有測試的電路板比例，ICT 回饋可以直接改善這項指標。如果一塊又一塊電路板的同一個引腳失效，問題可能位於鋼網開口、貼片偏移或回流焊曲線。修正根本原因後，便可以避免缺陷持續累積。

全面電氣檢查

ICT 檢查電氣事實，因此可以捕捉攝影機無法發現的缺陷。攝影機可能看到一個外觀看似正常的電阻，但只有電氣測量才能發現其實際為 1 kΩ，而 BOM 要求的是 10 kΩ。

成功 ICT 覆蓋率的 DFM 要求

ICT 覆蓋率在佈局期間就已經決定，因為測試機只能測量能夠接觸到的網絡。三項關鍵因素是測試點位置、測試點周圍空間，以及電路板在治具下受壓時能否保持平整。

策略性測試點配置

要實現完整覆蓋，每個網絡都需要一個測試點；沒有測試點的網絡無法測量。四線元件每個網絡需要兩個測試點。主電源和接地網絡通常需要多個測試點，以將測試電流分散到多根探針並降低接觸電阻。應將測試點視為 PCB 設計的一部分，而不是後期添加項目。

單面治具成本較低且更容易對位，因此所有測試點通常應放在治具的同一側，通常是底面。若雙面都放置測試點，則需要在上下方都配置探針的蛤殼式治具。很多時候，稍微移動幾條走線就可以避免這種複雜度。即使是經常進行測試設計的人，也會遇到一些常見覆蓋率陷阱。每項問題都有直接的佈局修正方法：

• 過孔的阻焊層會遮住可供探針接觸的銅箔，因此應開啟阻焊，並將鑽孔控制在 ≤ 0.36 mm（14 mil）。
• 探針施加壓力時，可能以元件焊盤作為測試點，利用探針壓力暫時閉合裂開焊點；更好的做法是在短走線上放置專用測試焊盤。
• 對於電源軌測試點，應使用多個測試點，將測試電流分散到不同探針。
• 確保測試焊盤上沒有油墨，也沒有會覆蓋測試焊盤的絲印，並將銅箔與探針區域隔離。

元件間距和電路板佈局規則

探針尖端很小，但探針套筒或接收座並不小。因此，元件高度越高，所需間距也越大，因為探針板需要在高元件周圍預留避空槽。兩個未鍍通孔治具孔會套在導向針上，使所有探針同時對位。靠近板邊的焊盤可能落在治具密封邊上，因此需要向內移離板邊。

圖 5：ICT 測試點尺寸、間距、淨空和板邊退讓

治具穩定性和機械應力控制

每根彈簧探針的推力約為 1–2 N，而一個治具可能安裝數百根彈簧探針。假設電路板使用 400 根探針，每根探針施加 1.5 N，總力約為 600 N，相當於 60 kg 人員的重量。如果支撐不均勻，這個負載會使電路板彎曲，而彎曲可能令元件裂開。

最先因彎曲失效的通常是陶瓷電容和 BGA 焊點。多層陶瓷電容可能在內部裂開，而裂紋可能數週後才導致故障。BGA 焊盤可能撕裂焊盤下方的樹脂，這種缺陷稱為焊盤破裂。治具因此會將下壓手指直接放在探針群上方，讓作用力互相抵消，避免彎曲電路板。

我們的零缺陷交付專業測試能力

實際目標是分層檢查，因為沒有任何單一測試可以保證零缺陷出貨。在 JLCPCB，這種分層檢查從裸板階段開始，並持續到整個組裝流程，每一層都捕捉其他檢查遺漏的問題。

客製 ICT 治具設計和工程

客製 ICT 治具會根據製作電路板時使用的相同 CAD 資料進行設計。探針圖根據測試點座標繪製，治具板則按照探針位置鑽孔，每根探針再連接至測試機通道。這意味著，如果焊盤被修改，治具也需要重新製作；大量 PCB 生產通常會使用針床測試。

JLCPCB 在裸板階段進行電氣測試。原型和小批量產品使用飛針測試，大批量產品則使用針床治具測試。組裝完成的電路板會接受焊膏檢查、2D／3D AOI、X-ray 檢查、飛針測試和功能測試（FCT）。

多階段品質保證：整合 ICT、AOI 和 AXI

從回流焊到功能測試，不同自動化檢查會發現不同類型的故障。典型生產線通常按以下順序安排：

圖 6：從 SPI 到功能測試的多階段 PCBA 檢查線

• 由於 AOI（自動光學檢查）不需要接觸電路板，通常是第一個流程。攝影機用於判斷元件是否存在、位置、極性和可見焊料圓角，但無法判斷隱藏焊點是否存在，也無法確認電阻數值。
• AXI（自動 X-ray 檢查）會檢查 BGA、QFN 和 LGA 封裝本體，以及下方的焊點。它可以透過密度顯示缺球、橋接和空洞，但無法確認焊接良好的元件是否具有正確數值。
• ICT 記錄電氣結果。它可以證明「電流按照網絡表指定的路徑流動」，但元件數值和功能仍需要其他測試確認。

JLCPCB 在組裝期間提供 2D 和 3D AOI（詳見AOI 檢查原理），並對底部端接封裝使用 X-ray。如果在上述步驟中完成 ICT，通過功能測試後，剩餘問題便主要是產品是否能正常工作。

嚴格的一站式製造和可追溯性

一站式製造意味著同一供應商負責製造電路板、採購元件和完成組裝。所有資料都會對應到特定批次；如果 ICT 發現元件數值錯誤，就可以快速找出供料器使用的料卷。JLCPCB 透過其元件庫提供元件，因此每個已貼裝元件都有明確零件編號。

電路板級可追溯性需要將識別資料印刷在電路板上。JLCPCB 可以加入 2D 條碼、序號或兩者，條碼可使用 QR Code 或 Data Matrix，尺寸有 5 × 5 mm、8 × 8 mm 或 10 × 10 mm（197、315 或 394 mil 正方形）。如果設計已經包含測試點和清晰網絡表，就可以進入製造。你可以將Gerber 檔案上傳至網站，並立即取得 Gerber、組裝和檢查服務報價。

電路測試常見問題

結論

使用電路測試的優勢，在於它可以原位測量每個元件，並精確指出故障位置，讓維修更快，也能從根本原因處理問題。在電路板進入治具前，應先完成測試點規劃、確保高元件周圍有足夠淨空，並設計治具，使探測力不會彎曲電路板。

ICT 不再是獨立的唯一方案。隨著電路板密度增加，它通常會與邊界掃描和 X-ray 一起使用。良好設計可以在不大幅增加測試成本的情況下，維持測試可及性。準備量產電路板時，JLCPCB 的製造、組裝和檢查服務可以在設計階段就將測試計劃納入流程。