PCB 組裝中 SMT 測試有哪些不同類型
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完整的電子解決方案為了縮小體積與節省空間,皆採用表面黏著元件。雖然 SMT 元件的功能與插件式(TH)元件相似,但因其體積小且可雙面組裝,通常成為首選。在開發大量生產時,成本更是首要考量——SMT 元件價格低廉,使我們能大量採用。然而,體積縮小也讓檢測與維修變得更加困難。產品上市前需經過多項測試,這些測試都與 PCB 及其元件息息相關。
組裝流程一開始,點膠機會先把電子元件擺放到 PCB 上。為了建立正確連接,元件必須精準定位。接著 PCB 進入回流銲接,利用高溫熔化銲膏,使元件與 PCB 形成牢固接合。完成後,PCB 會接受 SMT 測試,以找出任何組裝缺陷。測試可確保每顆元件都正確就位。今天我們將介紹 PCB 組裝中常見的各種 SMT 測試類型,以及它們在維護產品品質中所扮演的角色。
為何 SMT 測試如此重要?
若在製程早期發現問題,就能透過重工或停產來降低維修成本。為了確保最終產品達到高品質標準、提高可靠度並減少退貨,持續測試不可或缺。完善的 SMT 板階測試能確保組裝後的 PCB 如預期運作並符合設計規範。
PCB 組裝中的 7 大 SMT 測試類型:
1. 自動光學檢測(AOI):
回流銲接後,AOI 是常見的 SMT 測試設備。AOI 利用高解析度相機檢視銲點,檢查銲接品質與元件定位,可發現銲點偏移、虛銲、缺件等問題。AOI 是早期揪出缺陷的關鍵工具,其高速檢測相機還能以 3D 方式呈現缺陷。
2. 目視檢查
儘管 AOI 等自動化方法能找出許多缺陷,某些情況仍需人工目視。因為設備可能遺漏細微問題。操作員會使用顯微鏡或放大鏡進行手動 SMT 測試,通常檢查元件損傷或銲接品質。需經驗豐富的技術人員才能辨識偏移、銲橋、缺件等缺陷。
3. 銲膏檢測(SPI)
SPI 用於檢查 PCB 上銲膏印刷的品質,確保銲膏位置與體積正確。設備利用 3D 雷射掃描量測銲膏高度與形狀,在元件擺放前及早發現橋接或偏移等缺陷。銲膏印刷是後續銲接成功的基礎。
4. X 光檢測(AXI)
X 光檢測可看穿元件下方,找出隱藏銲點缺陷,常用於 QFN(無引腳方形扁平封裝)與 BGA(球柵陣列)等封裝。傳統缺陷檢測 方法對這類封裝效果有限。X 光能發現光學檢測無法看到的缺球、橋接、孔洞等問題,BGA 下方可能出現空洞、冷銲、枕頭效應等缺陷,必須透過 X 光確認銲點完整性。
5. 飛針測試
飛針測試無需針床或專用測試治具,適用於原型板與小量生產。所有元件組裝完成後進行,可驗證板階電性並即時發現問題。測試機透過軟體控制可移動探針,接觸測試點並施加或量測訊號。雖省去治具成本,設備本身昂貴,且單次可同時使用的飛針數量有限,吞吐量較低,但電性檢查能力與 ICT 相似。
6. 線上測試(ICT)
ICT 與飛針測試類似,但更適合大量生產,用於檢驗 PCB 上每顆元件與每條連線。測試使用針床同時接觸所有測試點,確認無開路、短路或元件值錯誤。ICT 需專用治具(俗稱針床),逐一量測每條網路與元件,可檢查元件是否存在、方向是否正確,並量測電阻、電容與二極體壓降。
7. 邊界掃描(JTAG 測試)
邊界掃描利用符合 JTAG(Joint Test Action Group)標準的 IC 內建測試功能。此測試流程於 2000 年代初由多家公司共同制定,旨在標準化測試方法。無需實體接觸即可驗證元件間的連接狀態。
結論:
每種測試方法都有特定目的,無論是檢測銲接缺陷或驗證電路功能。從基本的銲膏檢測(SPI)到先進的 X 光分析、自動光學檢測(AOI)與功能測試,現代SMT 產線 皆結合自動與手動檢查。這種多層次做法可同時發現常見與罕見缺陷,確保客戶滿意度、降低昂貴的市場退貨,並顯著減少生產錯誤。
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