编辑导语：在电子硬件产品的开发过程中，我们需要更加关注很多细节。与软件产品不同，硬件产品在后续的变化中没有那么灵活，所以我们在生产过程中需要经过很多测试；本文分享了硬件产品生产线的测试方案设计。让我们来看看。
电子产品的生产过程比较复杂，尤其是PCBA的生产过程容易出现问题，所以需要做充分的测试来保证装配过程的顺利进行。
工厂测试和研发有很大的区别；d测试。研发。d测试用于检查设计是否正确，因此也称为“设计验证测试”。
在不同的情况下，投入工厂测试的精力会有很大的差异。
*有时候测试很简单，只需要技术人员在产品组装后打开，检查是否能正常工作；
*而且有些工厂测试需要下大力气，仔细检查产品的每一个细节，确保出厂前一切正常。
在很大程度上，测试投入的精力取决于：
*制造过程中出现问题的可能性；
*产品出厂后出现问题时要支付的价格。
比如一个便宜的玩具偶尔出现故障可能不是什么大不了的事情，只要不存在安全问题，那么我们可能就不会投入太多精力去测试这类产品。
但是对于一个控制汽车刹车的电脑模块，需要在最严格的工厂进行测试，因为这个模块一旦出现问题，后果会非常严重，必须投入大量精力进行检查，才能避免出现任何问题。
在一些大型工厂，投入测试的精力有时等于设计和开发产品的精力。
PCBA有三个基本测试，即在线测试“ICT”、功能测试“FCT”和老化测试，这三个测试与所开发的产品密切相关。
接下来，分别介绍这三个测试。
#一.在线测试信通技术
ICT(在线测试)通过分析组件的电气特性，如每个焊点的电阻，来检查PCBA工艺是否正确。
大规模在线测试通常使用针床测试仪，该测试仪将大量探针同时放入PCBA，有些测试使用数千个探针。
各种测试信号被注入一些探针，然后其他探针测量响应。
这些探头通常是弹簧加载的，并安装在一个称为测试夹具的特殊板上，该夹具通常是为特定的PCBA定制的。
每个探针通过电路板上的导电垫连接到待测电路，一般满足以下条件：
*电路板上专门用于测试的焊点；
*电路板设计人员用来将信号从一个PCB层传输到另一个PCB层的路径。该路径也可以用作测试点。
针床测试仪。
测试用焊盘和过孔，探针通过焊盘和过孔连接到印刷电路板。
测试时，电路板和测试夹具准确连接在一起，然后启动测试软件运行预编程程序。
检查电路板是否有问题，包括：
*电路；
*开路，例如引脚与焊点分离；
*组件方向(有时AOI无法检测到此错误)；
*组件值；
*部件缺陷；
*信号完整性问题，例如，信号在电路板上传输到目的地时是否被过度削弱。
有经验的设计人员和开发人员在设计产品电路板时，会尽最大努力让探针接触到电路板上的每一个电触点。
然而，由于各种限制，这种想法往往没有实现，例如电路板的尺寸。
因为在线测试可以电访问每个组件的所有或大部分引脚，它还可以编程、校准和调整闪存等设备，并执行功能测试。
#二。FCT功能测试
与检查各部件是否正确焊接到指定位置相比，功能测试主要关注电路板的高级功能。
例如，在做功能测试时，可能需要将测试固件加载到待测PCBA的处理器中，让处理器在内存和外围设备上运行诊断程序，然后通过串口将测试结果输出到个人电脑。
计算机会根据诊断结果在屏幕上显示“通过”(绿色)或“未通过”(红色)字样，并将详细的检测结果记录在数据库中以供进一步分析。
功能测试的目标是检查电路板上的各种元件是否能作为一个整体一起工作，也可以测试那些在线测试时由于探针不能接触而无法检测到的电路。
例如，当测试点无法访问芯片的引脚时，您可以通过对引脚执行操作来测试引脚的功能。只有当引脚正确焊接到电路板并正常工作时，操作才能成功。
功能测试的缺点是检查电路板的连接往往不如在线测试彻底。最安全的方法是同时做在线测试和功能测试。
功能测试可以作为在线测试的一部分，也可以作为单独的步骤。它通过串口、USB、以太网或其他接口与PCBA通信。
对于大多数产品，直到设备完全组装后，才会进行最终的功能测试。
在大多数情况下，功能测试将在产品制造过程中的某个时刻进行。
例如，在多板系统中，每个PCBA可能需要执行功能。
测试，以保证其组装正确，最后组装完成后，再把系统作为一个整体进行测试，确保全部电路板被正确地组装在一起。# 三、老化测试
在某些情况下，要求电路板在接受功能测试时能够运行几个小时、几天甚至更长时间，有时是在比较极端的条件下进行，比如高温环境。
## 1\. 老化测试的意义和目的
随着电子技术的发展，电子器件的集成化程度越来越高、结构越来越细微、工序越来越多、制造工艺越来越复杂，这样在制造过程中会产生潜伏缺陷。
对于一个性能良好的电子产品，不但要求具备较高的性能指标，而且还要有较高的稳定性，通过老化可以筛选出电子元器件故障。
在电子产品加工过程中，由于经历了复杂的加工工序，同时使用了大量的元器件物料，即便你的设计再好，也将引入各种缺陷。
无论是加工缺陷还是元器件缺陷，都可分为明显缺陷和潜在缺陷：
* 明显缺陷指那些导致产品不能正常工作的缺陷，例如，短路、断路。
* 潜在缺陷导致产品暂时可以使用，但在使用中缺陷会很快暴露出来，产品不能正常工作，例如，焊锡不足，产品虽然可以用，但轻微振动可能就会使焊点断路。
明显缺陷可通过常规检验手段（ 在线检测 ICT、功能测试 FT 等 ）加以发现，潜在缺陷则无法用常规检验手段发现，而是运用老化的方法来剔除。
如果老化方法效果不好，则未被剔除的潜在缺陷将最终在产品运行期间以失效（或故障）的形式表现出来，从而导致产品返修率上升，维修成本增加。
通过高温老化可以使元器件的缺陷、焊接和装配等生产过程中存在的隐患提前暴露，提前鉴别和剔除产品工艺引起的早期故障。
老化还有一个更重要的目的（和测试一样）：
通过老化使产品加工工艺不断改进，使产品品质不断改进，改进到不需要老化为止。
老化结合可靠性测试，并与失效分析相结合，即对老化过程中失效的器件进行根本原因（ROOT CAUSE）分析：
* 确定器件的失效是物料选择的问题；
* 还是设计应用不当；
* 还是生产加工过程造成的损伤，并进一步改进；
* 经过 2-3 个循环，产品稳定下来，就可以逐步减少老化时间直至取消。
## 2\. 老化的定义
严格意义上来讲，老化是指采用高温方法对产品施加环境应力。
而环境应力筛选（ ESS：Environment Stress Screen
）则不仅包括高温应力，还包括其他很多应力，例如，温度循环、随机振动、恒定高温等。
所以，老化是属于环境应力筛选的一种。
但现在很多公司已经把“老化”这个词的意义扩展了，老化就等同环境应力筛选，环境应力筛选俗称为老化。
老化是通过对电子产品施加加速环境应力，如，温度应力、电应力、潮热应力、机械应力等，促使潜在缺陷加速暴露成故障，达到发现和剔除潜在缺陷的目的。
老化不能损坏好的部件或引入新的缺陷，老化应力不能超出设计极限。
## 3\. 老化的原理
老化的理论基础是电子产品的故障率曲线，简称浴盆曲线。
1）早期失效期
元件在开始使用时，它的故障率很高，但随着元件工作时间的增加，故障率迅速降低。
故障率曲线属于递减型，这个阶段产品故障的原因大多由于设计、材料、制造、安装过程中的缺陷造成的。
为了缩短这一阶段的时间，产品在投入运行之前进行试运行，以便于及早发现、修正和排除缺陷。
2）偶然失效期
这一阶段的特点是故障率较低，而且比较稳定，故障率曲线属于恒定型，这段时间是产品的有效寿命期，人们总希望延长这一时期，即在容许的费用内延长使用寿命。
3）耗损失效期
这一阶段的故障率随时间的延长而急速增加，故障率曲线属于递增型。
到这一阶段，大部分元件开始失效，说明元件的耗损已经严重，寿命即将终止，若能够在这个时期到来之前维修设备，替换或维修某些耗损的部件，就能将故障率降下来延长使用寿命，推迟耗损失效期的到来。
老化是以剔除早期故障为目标，其理想的老化点为图中的 D 点，D 点的选择主要靠经验数据。
图中的 A、B、C 表示老化程度的不同，A 点表示老化不足，老化后仍有较大比率的缺陷流入市场，而 E 点则是过老化，这样增加了老化成本，缩短了产品使用寿命。
## 4\. 产品老化方案
1）常温通电老化
常温 25℃ 下，产品通电并加负载进行老化，根据产品特点确定老化时间，一般选择 48-72 小时，此方案对功耗较大的产品经常采用。
2）加热通电老化
将产品在一定的环境温度下，通电老化，根据产品特点确定老化时间，一般选择 24-36 小时，温度通常选用 40℃-45℃。
此方案对产品中，部分器件耐温较低（低于50℃）经常采用。
3）加热通电老化（高温）
将产品在一定的环境温度下，通电老化，根据产品特点确定老化时间，一般选择 12 小时，温度通常选用 60℃-65℃。此方案在产品老化中采用较多。
主要有以下优点：
* 老化时间短，节约时间；
* 老化工作温度较高，能充分暴露出产品中的一些不足，包括器件质量、焊接质量等；
* 配合一些通电动态试验，能监控整个老化过程中的工作状态是否正常。
## 5\. 产品老化示例
你根据产品实际要求，决定采用加热通电（高温）老化的方式，并针对老化过程中的失效器件进行失效分析及可靠性分析，有两点好处：
* 一方面，可以改进以及提升产品可靠性；
* 另一方面可以为生产时所需要的老化方案积累数据。
老化流程如下：
1）试验箱条件
高温试验是为了验证产品在高温情况下其使用、运输及贮存的能力。
所以在实际测试的过程中需要模拟高温条件进行试验，你要确保满足外部温度环境可调的要求。
对试验箱需有如下要求：
* 需要明确试验箱温度测量范围，温度波动度，空间温度差等主要指标；
* 试验样品的尺寸和数量相比，试验箱应该足够大，试验样品能够完全纳入试验箱的工作空间
2）老化等级
GB/T 2424.2-2008 提供了如下所示的时间严酷等级标准：
* 2h；
* 16h；
* 72h；
* 96h；
* 168h；
* 240h；
* 336h；
* 1000h；
若试验的时间过短，试验效果会打折扣。若试验的时间过长，则会消耗更多的人力成本和时间成本。
基于目前试验效果和试验成本的考虑，测试时间选择 72 小时。
3）测试方案
①初始检验
初始检验分为两部分：
产品生产的常规测试以及上机测试，所有进行高温试验的产品均需要通过以上两种测试方可开始高温试验。
初始检验的必要性：
初始检验的目的是为保证进行高温测试的产品本身是合格的，不会因为存在不合格产品而影响高温试验的结果。
生产的常规测试，主要是对产品的基本功能进行了验证，上机测试则模拟了产品出厂前进行的相关测试。
生产常规测试：
高温试验所使用产品需要按照实际生产流程进行，所有产品均需要具有唯一序列号。
序列号共包括三个部分：
生产的常规测试按照“生产测试方案”进行初始测试，并出具测试报告，保证整个测试过程具有可追溯性。
②老化测试方案
烧入测试程序，并搭建好测试平台。为了保障所得试验数据具有统计学意义，需个准备至少 10 套进行抽测。
将产品放入高温试验箱，上电开始运行，记录放入时间。
关闭试验箱并开始升温，设定目标温度，记录开始升温时间以及温度达到目标温度的时间。
目标温度达到后开始进行试验，试验持续时间为 72 小时，白天工作时间需要两小时检查一次并记录温度及产品运行状态。
夜间运行时实验室应有人值班，4 小时检查一次并记录温度及产品运行状态。
试验持续时间满足 72 小时后，试验箱开始复温，复温方式采取自然冷却方式，复温至常温后产品停止供电，时间应至少持续一个小时，结束测试。
试验完成后需要对产品进行性能检测，冷却 2 小时后进行生产的常规测试。
生产的常规测试按照“生产测试方案”进行，并出具测试报告，以及与初始检验的测试结果进行对比，判断高温试验前后是否产生变化。
作者：卫Sir，公众号：简一商业
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