檢驗(yàn)規(guī)格與焊性，測(cè)試點(diǎn)之于PCB電路板的作用

對(duì)學(xué)電子的人來(lái)說(shuō)，在電路板上設(shè)置測(cè)試點(diǎn)（test point）是在自然不過(guò)的事了，尤其是當(dāng)電子元器件數(shù)量過(guò)多無(wú)法一一檢測(cè)的時(shí)候。可是對(duì)學(xué)機(jī)械的人來(lái)說(shuō)，測(cè)試點(diǎn)是什么呢？可能還是無(wú)法理解它的作用。

我記得我第一次進(jìn)PCBA加工廠工作當(dāng)制程工程師的時(shí)候，還曾經(jīng)為了這個(gè)測(cè)試點(diǎn)問(wèn)過(guò)好多人才了解它。基本上設(shè)置測(cè)試點(diǎn)的目的是為了測(cè)試電路板上的零組件有沒(méi)有符合規(guī)格以及焊性，比如說(shuō)想檢查一顆電路板上的電阻有沒(méi)有問(wèn)題，最簡(jiǎn)單的方法就是拿萬(wàn)用電表量測(cè)其兩頭就可以知道了。 　　
可是在大量生產(chǎn)的工廠里沒(méi)有辦法讓你用電表慢慢去量測(cè)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）自動(dòng)化測(cè)試機(jī)臺(tái)的出現(xiàn)，它使用多根探針（一般稱之為「針床（Bed-Of-Nails）」治具）同時(shí)接觸板子上所有需要被量測(cè)的零件線路，然后經(jīng)由程控以序列為主，并列為輔的方式循序量測(cè)這些電子零件的特性，通常這樣測(cè)試一般板子的所有零件只需要1~2分鐘左右的時(shí)間可以完成，視電路板上的零件多寡而定，零件越多時(shí)間越長(zhǎng)。 　　

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(huì)壓毀一些電子零件，反而適得其反，所以聰明的工程師就發(fā)明了「測(cè)試點(diǎn)」，在零件的兩端額外引出一對(duì)圓形的小點(diǎn)，上面沒(méi)有防焊（mask），可以讓測(cè)試用的探針接觸到這些小點(diǎn)，而不用直接接觸到那些被量測(cè)的電子零件。 　　

早期在電路板上面還都是傳統(tǒng)插件（DIP）的年代，的確會(huì)拿零件的焊腳來(lái)當(dāng)作測(cè)試點(diǎn)來(lái)用，因?yàn)閭鹘y(tǒng)零件的焊腳夠強(qiáng)壯，不怕針扎，可是經(jīng)常會(huì)有探針接觸不良的誤判情形發(fā)生，因?yàn)橐话愕碾娮恿慵?jīng)過(guò)波峰焊（wave soldering）或是SMT吃錫之后，在其焊錫的表面通常都會(huì)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(huì)造成探針的接觸不良，所以當(dāng)時(shí)經(jīng)?？梢?jiàn)產(chǎn)線的測(cè)試作業(yè)員，經(jīng)常拿著空氣噴槍拼命的吹，或是拿酒精擦拭這些需要測(cè)試的地方。 　　

其實(shí)經(jīng)過(guò)波峰焊的測(cè)試點(diǎn)也會(huì)有探針接觸不良的問(wèn)題。后來(lái)SMT盛行之后，測(cè)試誤判的情形就得到了很大的改善，測(cè)試點(diǎn)的應(yīng)用也被大大地賦予重任，因?yàn)镾MT的零件通常很脆弱，無(wú)法承受測(cè)試探針的直接接觸壓力，使用測(cè)試點(diǎn)就可以不用讓探針直接接觸到零件及其焊腳，不但保護(hù)零件不受傷害，也間接大大地提升測(cè)試的可靠度，因?yàn)檎`判的情形變少了。 　　

不過(guò)隨著科技的演進(jìn)，電路板的尺寸也越來(lái)越小，小小地電路板上面光要擠下這么多的電子零件都已經(jīng)有些吃力了，所以測(cè)試點(diǎn)占用電路板空間的問(wèn)題，經(jīng)常在設(shè)計(jì)端與制造端之間拔河，不過(guò)這個(gè)議題等以后有機(jī)會(huì)再來(lái)談。測(cè)試點(diǎn)的外觀通常是圓形，因?yàn)樘结樢彩菆A形，比較好生產(chǎn)，也比較容易讓相鄰探針靠得近一點(diǎn)，這樣才可以增加針床的植針密度。 　　

使用針床來(lái)做電路測(cè)試會(huì)有一些機(jī)構(gòu)上的先天上限制，比如說(shuō)：探針的最小直徑有一定極限，太小直徑的針容易折斷毀損。 　　

針間距離也有一定限制，因?yàn)槊恳桓樁家獜囊粋€(gè)孔出來(lái)，而且每根針的后端都還要再焊接一條扁平電纜，如果相鄰的孔太小，除了針與針之間會(huì)有接觸短路的問(wèn)題，扁平電纜的干涉也是一大問(wèn)題。 　　

某些高零件的旁邊無(wú)法植針。如果探針距離高零件太近就會(huì)有碰撞高零件造成損傷的風(fēng)險(xiǎn)，另外因?yàn)榱慵^高，通常還要在測(cè)試治具針床座上開(kāi)孔避開(kāi)，也間接造成無(wú)法植針。電路板上越來(lái)越難容納的下所有零件的測(cè)試點(diǎn)。 　　 由于板子越來(lái)越小，測(cè)試點(diǎn)多寡的存廢屢屢被拿出來(lái)討論，現(xiàn)在已經(jīng)有了一些減少測(cè)試點(diǎn)的方法出現(xiàn)，如 Net test、Test Jet、Boundary Scan、JTAG等；也有其它的測(cè)試方法想要取代原本的針床測(cè)試，如AOI、X-Ray，但目前每個(gè)測(cè)試似乎都還無(wú)法100%取代ICT。 　　

關(guān)于ICT的植針能力應(yīng)該要詢問(wèn)配合的治具廠商，也就是測(cè)試點(diǎn)的最小直徑及相鄰測(cè)試點(diǎn)的最小距離，通常多會(huì)有一個(gè)希望的最小值與能力可以達(dá)成的最小值，但有規(guī)模的廠商會(huì)要求最小測(cè)試點(diǎn)與最小測(cè)試點(diǎn)間距離不可以超過(guò)多少點(diǎn)，否則治具還容易毀損。