AI與HPC時代 如何以飛針測試提升PCBA品質

飛針測試可分為兩大種類：

(一) BBT飛針測試：

於尚未上零件的PCB空板，透過飛針導通量測，判斷每個線路之間有無開路(Open)、短路(Short)等異常，提高產品可靠度檢查，簡稱BBT ( Bare Boards Test : PCB without components)。

(二) ICT飛針測試：

ICT飛針測試，簡稱ICT ( In Circuit Test : PCB with components)，即在PCB已安裝元件的情況下進行的測試，這也是飛針測試應用的重點。可精確的測量元件引腳與焊盤間的各項電性數值，確切的區分良品、空冷焊和元件異常情況。ICT測試的範疇包括多種元件，主要有電阻（Resistor）、電容（Capacitor）、二極體（Diode）、MOSFET(金屬氧化物半導體場效電晶體)、Jumper（短路帽／跳線帽）、Relay（繼電器）、Voltage regulator（穩壓器 / 電壓調節器）。這種測試方式可以判斷PCB上的各個元件是否在上板過程中發生故障，提供關鍵的測試數據，有助於確保製程品質及元件功能正常運作。

以下我們將針對宜特提供的ICT飛針測試，列點說明此服務如何在可靠度實驗階段為工程師提供快速的測試和反饋，以縮短產品上市時間，提高競爭力。

(一) 宜特ICT飛針測試三大優點：

1. 不需開模客製ICT治具：
   宜特建置的ICT飛針測試的程式軟體極具靈活性，能快速應對多種需求。不需要開模客製ICT治具，即可完成PCBA測試。即使當PCBA需要改版，或需要新增或減少某些被動元件時，也無需修改治具，這大大節省了時間成本及額外的成本開銷。
2. 高覆蓋率：
   宜特可靠度實驗室透過適當的測試程式和裝置設計，可實現相對高的ICT飛針覆蓋率，確保測試的全面性。特別是在PCBA的功能測試和連通性測試方面，面對硬體干涉的挑戰時，精心設計的測試程式和裝置是提高覆蓋率的關鍵。
3. PCB變形補償機制：
   考量到PCB製造過程中可能產生的微量變形（Warpage）而影響飛針測試，宜特提供的ICT飛針測試採用雷射掃描技術，在區塊性掃描PCB板彎翹時，能夠補償探針的下針深淺度，以確保飛針測試的準確和可靠性。

(二)飛針測試的四大使用時機：

1. 生產流程中驗證元件功能：
   ICT飛針測試能夠在主被動元件SMT（Surface-mount technology，表面黏著技術）上板後，利用上電測試、連通性測試和元件測試等測試，確保元件是否正常運作，避免將損壞或不良的元件用於實驗，並可釐清並過濾元件上板(PCBA)的問題，提高了生產的良率，並進一步確保可靠度實驗過程的整體品質。
2. 故障排除：
   實驗過程出現異常時，飛針測試可以協助進行上件板的故障排除。遇到零件品質有疑慮，或產品批次不同，但使用同型號實驗的板子，即可調閱實驗前飛針測試數據，比對數據差異並加以分析。此外，ICT飛針測試亦適用於返修故障板的檢查和維修。
3. BIB板子老化確認：
   經過高溫實驗一段時間後，板子及元件難免會有老化問題，可以利用比對實驗前飛針測試數據，找出老化的零件。
4. 實驗流程階段：
   在汽車電子產品驗證中常見的BLR (Board Level Reliability，板階可靠度實驗)測試，其實驗目的為評估半導體元件在SMT上板後的可靠度和耐久度。在此階段亦可運用ICT飛針測試來比對實驗前後量測數值，針對高溫、高濕、高震動等重複性高的實驗專案，ICT飛針測試能夠立即進行量測，因此較不受環境外在因素的影響而改變，可最佳化生產流程的可靠度和品質。

接著，我們將分享宜特可靠度驗證實驗室，如何運用ICT飛針測試找出零件上板的故障點。以下將以四大案例為各位說明。

(一) Pin to Pin短路問題

當產品發現有線路短路的異常情形，需確認是PCB本身異常或是元件導致，本案例(圖三)為Pin to Pin(引腳對引腳)的短路問題，以肉眼評估，難以找出異常點，但透過飛針對PCB上的線路進行測試，即能輕易抓出哪條線路存在短路異常。相較之下，若採用人工檢測，將花費大量時間和成本，運用飛針機可快速、精準的發現問題，而後續僅需解決溢錫狀況即可。

另一起案例(圖四)為產品socket(晶片測試插座)上的引腳發現有線路短路的異常情形，運用飛針測試排除了PCBA的異常後，最終發現了其機構件存在的問題。

(二) 被動元件損壞導致電阻量測異常

因PCBA上的被動元件損壞導致電阻異常，若以傳統方法客製ICT測試治具需耗時數天至數週，運用ICT飛針測試透過探針精確接觸待測元件上的測試點位，進而量測被動元件(電阻、電容)，即可快速發現元件數值是否異常。

(三) Jumper錯位導致導通異常

先進製程中PCBA上的電子元件通常繁雜、密集，即使僅有一顆Jumper未上件，也會導致異常。在這種情況下，使用飛針進行開路和短路測試，精確的測試各個連線點之間的連通性，快速且有效的方法找出問題所在。一旦找到了開路或短路的問題點，只需補回Jumper即可解決問題，無需對整個PCBA進行大範圍的檢查，節省了時間和人力成本。

(四) 腳位空焊問題導致量測到異常電壓

宜特可靠度驗證實驗室以ICT飛針測試進行Voltage regulator量測時，發現導通出現異常，即可精準定位出空焊的IC腳位位置。