PCB测试点布局全攻略：从研发到量产的完整指南
PCB测试点布局全攻略：从研发到量产的完整指南
在PCB设计中，测试点（Test Point，简称TP）虽然看似简单，但其布局和设计却大有学问。从研发阶段的调试需求，到量产阶段的品质控制，测试点的合理布局不仅能提高工作效率，还能确保产品质量。本文将为您详细解析测试点在不同场景下的应用，以及具体的布局规范和设计要点。
测试点的重要性
研发部门在关注产品性能的同时，还需要通过一系列测试（如thermal、reliability、S&V、EMI/EMC等）来确保产品质量，并获取FCC、CE、BSMI、KCC等安规证书。然而，测试点对于这些测试的帮助并不大，反而会增加研发工作量和设计复杂性。因此，如果没有调试或检测的需求，研发部门通常不会主动添加测试点。
相比之下，工艺和品质控制部门更关注生产或量产时的良率，确保交付给客户的产品没有质量问题。因此，他们需要完整的流程和机制来检测产品的潜在不良，包括ICT（In-Circuit Test）、FCT（Functional Test）、OQA（Online Quality Assurance）等环节。对于这些部门来说，产品设计应该遵循DFM（Design for Manufacture）和DFT（Design for Testing）的原则。
测试点的用途分类
测试点的主要用途可以分为以下三类：
- 产品研发阶段：便于调试
- 产品生产（量产）阶段：用于ICT测试
- 产品返修时：便于检测
不同目的下，测试点的布局策略也有所不同。
研发阶段测试点布局
在研发阶段，推荐为以下网络添加测试点：
- 电源：给所有电源网络都加上测试点，因为电源问题是调试中最常见的问题之一。
- 重要控制信号：例如电源管理芯片的PowerOn（Power Enable/Power OK）信号。这些信号有助于观察时序，分析板子不正常工作的原因。
- 需要与外部接线的信号：例如I2C信号，可以用于与外部编程器相连，给右侧的芯片进行编程。
量产阶段的ICT测试
对于量产阶段是否需要满足每个网络至少有一个测试点的要求，主要取决于量产规模。如果年产量达到kk级，那么通过ICT快速检查PCBA品质是必要的。但对于产量较小的产品，很多公司会通过FCT阶段跑一些Diagnostic tool或测评软件来判断产品的好坏。
ICT测试原理与设备
ICT（In-Circuit Test）是一种类似于万用表的测试方式，通过探针接触PCB上的测试点，来检测PCBA线路的短路、开路以及器件的焊接情况。ICT测试设备中的探针非常昂贵，一套治具的价格可达十多万元。
ICT的致命缺点是市场反应速度慢，因为制作和调试ICT针床夹具往往需要1周甚至几周时间，且只能用于特定PCBA。市面上也有飞针测试仪，相对ICT更灵活，但测试速度较慢。
测试点设计规范
测试点间距
探针的行业规范为0.100”/2.54mm（价格最低，可靠性高）。对于这类探针，测试点之间的间距至少为0.100’’/2.54mm或更大。如果需要更小的间距，可以使用0.075‘’/1.91mm或0.050’/1.27mm的探针，但尺寸越小，价格越高。
测试点尺寸
测试点尺寸对治具的可靠性非常重要。建议使用⌀1.2mm的测试点，最小尺寸为⌀0.8mm。更小的尺寸会导致探针成本大幅上升。企业可以定义几种规范的测试点尺寸，如⌀1mm、⌀1.2mm、⌀1.6mm等。
测试点位置
测试点布局应遵循以下规则：
- 尽量散开摆放，避免集中在小区域内，以防PCB弯曲。
- 距离板边至少5mm。
- 距离定位孔至少4mm。
- 远离较高器件，避免干涉。
- 尽量将所有测试点放在同一面，以减少治具成本。
测试点类型
测试点可以设计成通孔（through-hole）或贴片（SMT）类型。通孔测试点的优点是定位更准确，两面都可以下针，但会占用更多PCB层的走线空间。在PCB尺寸越来越小的趋势下，SMT测试点被更广泛地应用。
测试点材质
测试点的常见材料有：
- ENIG（Electroless Nickel/Immersion Gold），俗称化学镀金
- HASL（Hot Air Solder Level），俗称喷锡
建议使用化学镀金，因为其电导率更高，虽然价格略贵。
Altium Designer中的测试点使用
在Altium Designer中，可以通过以下方式管理测试点：
- 标识测试点：双击需要作为测试点的焊盘或过孔，在属性中勾选测试点。
- 测试点相关规则：可以定义测试点的尺寸、间距、位置等规则，以及是否每个网络都需要一个测试点。
- 测试点管理器：功能较为有限，主要用于给已存在的Pad/Via添加测试点属性。
随着电子行业的发展，一些数据可能会过时，但本文提供的基本原理和设计思路仍然具有很高的参考价值。