【導讀】隨著各行業(yè)對高效完成大批量生產(chǎn)的需求日益增強，構建穩(wěn)健的測試策略也變得至關重要。此篇是德科技署名文章旨在深入探討簡易電路板生產(chǎn)制造領域中適用的創(chuàng)新測試方法，力求在保障質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)生產(chǎn)效率的最優(yōu)化。
摘要
隨著各行業(yè)對高效完成大批量生產(chǎn)的需求日益增強，構建穩(wěn)健的測試策略也變得至關重要。此篇是德科技署名文章旨在深入探討簡易電路板生產(chǎn)制造領域中適用的創(chuàng)新測試方法，力求在保障質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)生產(chǎn)效率的最優(yōu)化。
本文探討了制造商在PCBA（印刷電路板組件）電路板批量測試環(huán)節(jié)中所面臨的種種挑戰(zhàn)，并揭示了創(chuàng)新技術如何重塑電子制造業(yè)的格局。文章通過聚焦前沿測試方法、先進測試裝備及經(jīng)過優(yōu)化的精簡測試流程，系統(tǒng)闡述了促使PCBA測試理念革新的核心要素。通過這些改進，制造商有望提升測試效率、節(jié)約時間與成本、提高工作效率、提升產(chǎn)品品質(zhì)，并推動產(chǎn)量增長。
引言
當今，電子產(chǎn)品已滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設備、消費醫(yī)療設備及汽車電子等各類互聯(lián)電子產(chǎn)品的不斷興起，它們成為了不可或缺的存在。這些產(chǎn)品普遍具備一個共同特征：生產(chǎn)規(guī)模龐大，但電路板設計相對簡單。這一特點給制造商帶來了嚴峻挑戰(zhàn)，他們既需保持高效運轉(zhuǎn)的生產(chǎn)速度，又需對電路板進行大規(guī)模測試。因此，探尋一種更具成本效益的大規(guī)模生產(chǎn)和測試方式，成為了當務之急。
隨著科技的迅猛進步，市場對高性價比電子產(chǎn)品的需求急劇上升，也推動了整個社會對大規(guī)模生產(chǎn)制造的需求空前高漲。制造商正承受著革新生產(chǎn)工藝、削減成本及優(yōu)化生產(chǎn)周期的巨大壓力，急需解決上述挑戰(zhàn)，進而應對電子設備需求的持續(xù)增長。在此背景下，針對這些產(chǎn)品的在線測試流程也需與時俱進，緊密貼合行業(yè)發(fā)展的動態(tài)需求。
面對行業(yè)格局的持續(xù)變遷，制造商正站在轉(zhuǎn)型的十字路口。當前的首要任務是降低電子產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，同時提升運營效率和靈活性。他們需要克服多方面的挑戰(zhàn)，包括生產(chǎn)流程的精簡、運營成本的削減以及生產(chǎn)周期的加速等。為實現(xiàn)這一目標，制造商必須巧妙融合創(chuàng)新方法與先進技術，從而優(yōu)化在線測試流程，并確保電子產(chǎn)品的質(zhì)量與功能，如圖1所示。
圖 1： 包含多個測試站點的典型生產(chǎn)線
傳統(tǒng)測試方法面臨的困境與挑戰(zhàn)
近年來，整個市場對大批量生產(chǎn)PCB電路板的需求大幅增長，這就要求制造商必須簡化生產(chǎn)流程，以縮短生產(chǎn)周期。
確保生產(chǎn)高質(zhì)量的關鍵之一在于測試流程，尤其對于那些需要定期測試和閃存編程的電路板而言，這一環(huán)節(jié)至關重要。傳統(tǒng)的測試方案通常設置多個測試站點，包括在線測試（ICT）、閃存編程和功能測試。但這種方法因測試吞吐量受限，且需設置多個測試站點導致成本高昂，并不適用于大規(guī)模生產(chǎn)。
借助行業(yè)方法和解決方案，輕松應對大批量生產(chǎn)
為了應對大批量生產(chǎn)簡易電路板過程中出現(xiàn)的測試難題，一種有效的解決方案是采用電路板拼板生產(chǎn)技術。在制造業(yè)中，使用高多層PCB拼板已蔚然成風，這一技術能夠顯著提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)量。鑒于低成本電子產(chǎn)品往往體積小且簡單，因此可以將多塊這樣的電路板拼合成一個尺寸適中的面板，進而便于管理和操作。
PCB拼板技術是指制造商將多塊電路板組合成一塊，并將它們裝配成一個整體陣列。該技術通過將這些體積小、簡易的電路板拼合成一個尺寸適中的面板，使得它們在生產(chǎn)線上的傳輸更加經(jīng)濟高效。
通過拼板技術，操作人員只需加載一個面板文件，便能同時測試所有電路板。在組裝完成后的分割環(huán)節(jié)中，面板會被拆分成單獨的PCB，這一過程被稱之為裁板。隨后，每塊電路板都能輕松完成裁板或是從陣列中分離，然后進行封裝或是安裝到產(chǎn)品中。
在生產(chǎn)過程中，簡易電路板的組裝通常十分高效，這就要求測試環(huán)節(jié)也需具備較快的周轉(zhuǎn)速度，以確保與生產(chǎn)速度相匹配。
許多行業(yè)都在大量使用簡易的電路板器件，例如：
汽車電子元器件，例如傳感器電路板、控制器電路板和發(fā)動機控制單元（ECU）
醫(yī)療器械，例如血糖儀、血壓監(jiān)測儀和脈搏血氧儀
物聯(lián)網(wǎng)設備，例如智能音箱、智能門鎖和家庭安防系統(tǒng)
移動設備，例如智能手機、可穿戴設備和平板電腦
PCB拼板技術不僅使小型電路板能夠更好地適應標準生產(chǎn)流程，還顯著提升了生產(chǎn)效率。其優(yōu)勢包括節(jié)省時間與成本、提升工作效率、增強產(chǎn)品質(zhì)量以及提高產(chǎn)量。
PCB面板并行測試如何提高測試效率？
采用并行測試方法，可以同時測試多塊電路板。這種PCB面板并行測試的方式，能夠高效地進行在線測試，以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求（見表1）。
表 1：順序測試與并行測試的用時比較
舉例來說，如果單塊電路板的測試時間為6秒，那么為了滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求，就必須確保每6秒能測試4塊電路板，即每小時的測試總量需達到2,400塊。若測試人員每次僅測試一塊電路板，顯然無法滿足這一要求。因此，為了達到所需的測試吞吐量，制造商需考慮以下兩種方案：
購買4臺測試儀，但這需要配備更多操作人員并占用更大的測試場地
購買一臺能夠并行測試4塊電路板的測試儀
若使用一臺測試儀依次測試4塊電路板，所需時間將是單塊電路板測試時間的4倍，總計達16秒。但若能實現(xiàn)4塊電路板的并行測試，則整體測試時間可縮減至約6秒。相較于順序測試，這種方法能節(jié)省10秒的測試時長。
大規(guī)模并行測試——盡最大可能提高測試效率，縮短測試時間
對大批量簡易的PCBA執(zhí)行測試，需采用一種集ICT（在線測試）、閃存編程與功能測試于一體的測試系統(tǒng)，以滿足大批量生產(chǎn)的作業(yè)要求。而對電路板執(zhí)行大規(guī)模的并行測試，則能借助多個測試核心點位實現(xiàn)多塊電路板的同時測試。
在傳統(tǒng)的測試配置中，在線測試設備通常僅支持同時測試最多4塊電路板。但在追求高效能與大批量生產(chǎn)的制造環(huán)境中，對更多電路板執(zhí)行并行測試的需求日益增長。為了滿足這一需求，在線測試設備需具備同時測試10至20塊電路板的能力。
由于采用了更簡單且更緊湊的電路板設計，因此簡易的電子產(chǎn)品可以在一塊尺寸大小相宜的面板上布置20塊電路板。而具備大規(guī)模并行測試能力的在線測試設備，其配備的測試核心點位能夠同時對面板上的所有電路板進行測試。這種測試方式實際上是將多個測試設備的功能整合到了一個完整的系統(tǒng)中。
此外，大規(guī)模并行測試能夠顯著提升面板測試的密度，實現(xiàn)在同一塊面板上同時對更多電路板進行并行測試。這樣一來，對于額外的裝置、測試人員以及占地面積的需求便大大減少，進而降低成本并增強生產(chǎn)的可擴展性?？偟膩碚f，大規(guī)模并行測試相較于標準并行測試，在大批量生產(chǎn)制造領域展現(xiàn)出了更為顯著的優(yōu)勢。
表2展示了針對單塊電路板、集成了4塊電路板的PCB面板以及集成了6塊電路板的PCB面板所進行的基準測試結果。測試結果顯示，隨著PCB面板上電路板數(shù)量的增加，測試吞吐量也相應提升。這一成效得益于并行測試能夠同時對多個電路板進行測試，從而有效縮短了整體的測試時間。
表 2：順序測試與并行測試 PCBA 的測試時間
相較而言，順序測試一次只測試一塊電路板。由于需要對其完成所有測試才能開始測試下一塊電路板，因此測試速度比較慢，容易在測試流程中形成瓶頸，進而影響整體測試效率。而若采用并行測試，即同時檢測多個單元，則能有效縮短每個單元的測試時間。這一改進對于提升整體測試的吞吐量和效率具有重要意義，能夠極大地優(yōu)化測試流程。
結語
在簡易PCB的大批量生產(chǎn)制造中，為了優(yōu)化測試流程，制造商除了使用并行測試系統(tǒng)之外，還采用了拼板技術。此技術能夠?qū)⒊叽巛^小、結構較簡單的電路板整合為易于管理的拼板尺寸中，不僅提升了成本效益，還大幅縮短了裝載與測試所需的時間。同時，通過實施大規(guī)模并行測試，操作人員能夠同時對多塊電路板進行測試，這不僅確保了測試的高效進行，還簡化了功能測試的測量流程，并為應對大批量生產(chǎn)制造簡易電路板過程中遇到的挑戰(zhàn)，提供了經(jīng)濟高效的解決方案。因此，大規(guī)模并行測試已成為在電路板大批量生產(chǎn)環(huán)境中執(zhí)行測試不可或缺的核心方案，能夠迅速提供準確可靠的測試結果。
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作者：是德科技產(chǎn)品營銷經(jīng)理 Choon-Hin Chang
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