วิธีทดสอบ PCB แบบครบถ้วน: AOI, X-ray, ICT, Flying Probe และอื่นๆ

ความสำคัญของการทดสอบ PCB

การทดสอบเป็นขั้นตอนที่ขาดไม่ได้ในกระบวนการผลิต PCB และ PCBA คุณภาพ ตามมาตรฐาน IPC-A-610 การทดสอบช่วยให้มั่นใจว่าผลิตภัณฑ์มีคุณภาพตามข้อกำหนด ลดต้นทุนการซ่อมแซม และป้องกันการเรียกคืนสินค้า

> "ในอุตสาหกรรมการแพทย์และยานยนต์ ความล้มเหลวของ PCB อาจหมายถึงชีวิต การทดสอบ 100% ไม่ใช่ทางเลือก แต่เป็นข้อบังคับ ผมเคยเห็นลูกค้าประหยัดเงินล้านจากการตรวจพบ Defect ก่อนส่งมอบ" — Hommer Zhao, ผู้เชี่ยวชาญ PCB

ประเภทของข้อบกพร่องใน PCB

วิธีการทดสอบหลักในอุตสาหกรรม

1. Visual Inspection (การตรวจสอบด้วยสายตา)

การตรวจสอบพื้นฐานที่สุดแต่ยังคงมีความสำคัญ:

Manual Visual Inspection (MVI)

• ใช้แว่นขยายหรือกล้องจุลทรรศน์
• เหมาะสำหรับ Prototype หรือปริมาณน้อย
• ตรวจสอบ Silkscreen, Solder mask, Physical damage
• ข้อจำกัด: ช้า, ขึ้นกับประสบการณ์ผู้ตรวจ

เกณฑ์การตรวจสอบตาม IPC-A-610

2. AOI (Automated Optical Inspection)

AOI เป็นการตรวจสอบด้วยกล้องความละเอียดสูงและซอฟต์แวร์ AI:

หลักการทำงาน:

1. กล้องถ่ายภาพ PCB ความละเอียดสูง
2. ซอฟต์แวร์เปรียบเทียบกับ Golden sample
3. ตรวจจับความแตกต่างและแจ้งเตือน

สิ่งที่ AOI ตรวจสอบได้:

ข้อดีของ AOI:

• เร็ว (3-10 วินาทีต่อบอร์ด)
• ไม่ต้องสัมผัส PCB
• บันทึกข้อมูลได้
• ใช้หลัง Reflow ได้ทันที

ข้อจำกัดของ AOI:

• ไม่เห็นใต้ Component (BGA, QFN)
• ไม่ทดสอบการทำงานจริง
• False positive/negative possible
• ต้อง Program สำหรับแต่ละ Design

3. X-ray Inspection

การตรวจสอบด้วยรังสี X-ray สำหรับจุดบัดกรีที่มองไม่เห็น:

ประเภทของ X-ray Inspection:

สิ่งที่ X-ray ตรวจสอบได้:

• BGA solder balls: Void, misalignment, bridging
• QFN bottom pads: Connection integrity
• Through-hole fill: Barrel fill quality
• Hidden defects: Cold solder inside joints
• Counterfeit detection: IC die verification

เมื่อไหร่ต้องใช้ X-ray:

4. ICT (In-Circuit Test)

ICT ทดสอบวงจรไฟฟ้าโดยตรงด้วย Bed-of-nails fixture:

หลักการทำงาน:

1. วาง PCB บน Test fixture
2. Probes สัมผัสจุดทดสอบ
3. วัดค่าทางไฟฟ้าของทุก Component
4. ทดสอบ Opens, Shorts, Component values

สิ่งที่ ICT ทดสอบได้:

ข้อดีของ ICT:

• ความแม่นยำสูงมาก (>99%)
• เร็ว (10-30 วินาที)
• ครอบคลุม
• บันทึกข้อมูลได้

ข้อจำกัดของ ICT:

• ต้องลงทุน Fixture (5,000-50,000 บาท)
• ต้องมี Test points ใน Design
• ไม่เหมาะสำหรับ Prototype
• เวลาพัฒนา Fixture 1-3 สัปดาห์

5. Flying Probe Test

Flying Probe ใช้ Probe ที่เคลื่อนที่ได้แทน Fixed fixture:

หลักการทำงาน:

1. หัว Probe เคลื่อนที่ไปยังจุดทดสอบ
2. วัดค่าทางไฟฟ้า
3. เคลื่อนที่ไปจุดถัดไป
4. ทำซ้ำจนครบทุกจุด

เปรียบเทียบ Flying Probe vs ICT:

เหมาะสำหรับ:

• Prototype และ Pre-production
• Low-volume production
• Design ที่เปลี่ยนบ่อย
• ไม่มี Test points เพียงพอ

6. Functional Test (FCT)

FCT ทดสอบการทำงานจริงของ PCB Assembly:

ประเภทของ Functional Test:

สิ่งที่ FCT ตรวจสอบ:

• Power consumption
• I/O functionality
• Communication interfaces
• Sensor readings
• RF performance
• Timing and speed

ข้อดีของ FCT:

• ตรวจสอบการทำงานจริง
• จับ Defect ที่ ICT พลาด
• สร้างความเชื่อมั่น

ข้อจำกัด:

• ต้องพัฒนา Test program
• ต้องมี Test fixture
• เวลาทดสอบนาน
• ต้นทุนพัฒนาสูง

7. Burn-in Test

การทดสอบภายใต้สภาวะที่รุนแรงเพื่อหา Early-life failures:

ประเภท Burn-in:

• Static Burn-in: จ่ายไฟอย่างเดียว
• Dynamic Burn-in: ทำงานจริงขณะทดสอบ
• HAST: Highly Accelerated Stress Test

สภาวะทดสอบ:

ใช้สำหรับ:

• Medical devices
• Aerospace
• Automotive
• Military applications

เปรียบเทียบวิธีการทดสอบแบบรวม

Defect Coverage Comparison

Cost & Time Comparison

กลยุทธ์การทดสอบตามประเภทงาน

สำหรับ Prototype

แนะนำ:

1. Visual inspection
2. Flying Probe หรือ Basic continuity test
3. Functional test (manual)

เหตุผล: ต้นทุน Setup ต่ำ, ความยืดหยุ่นสูง

สำหรับ Low Volume (100-1,000 pcs)

แนะนำ:

1. AOI (หลัง Reflow)
2. X-ray sampling (สำหรับ BGA)
3. Flying Probe
4. FCT (ถ้าจำเป็น)

สำหรับ High Volume (>10,000 pcs)

แนะนำ:

1. SPI (Solder Paste Inspection)
2. AOI (หลัง placement + หลัง Reflow)
3. X-ray (สำหรับ BGA, sampling)
4. ICT
5. FCT
6. Final visual inspection

สำหรับ High-Reliability (Medical, Automotive, Aerospace)

ข้อบังคับ:

1. 100% AOI
2. 100% X-ray (ถ้ามี BGA/QFN)
3. 100% ICT หรือ Flying Probe
4. 100% FCT
5. Burn-in (ตามข้อกำหนด)
6. Final inspection ตาม IPC-A-610 Class 3

Test Coverage Optimization

Design for Testability (DFT)

เพื่อให้ทดสอบได้ง่ายและครอบคลุม ควรออกแบบดังนี้:

1. Test Points

• เพิ่ม Test point ทุก Net ที่สำคัญ
• ขนาด Test pad ≥ 1mm
• เว้นระยะห่าง ≥ 2.54mm
• วางด้านเดียวถ้าเป็นไปได้

2. JTAG/Boundary Scan

• ใส่ JTAG connector
• Chain หลาย IC เข้าด้วยกัน
• ใช้สำหรับ Complex digital designs

3. Built-in Self Test (BIST)

• ออกแบบให้ IC ทดสอบตัวเองได้
• ลดเวลาและค่าใช้จ่ายในการทดสอบ

4. Accessibility

• หลีกเลี่ยง Component ทับ Test point
• ให้ Probe เข้าถึงได้ง่าย
• เผื่อพื้นที่สำหรับ Fixture

รายละเอียดเพิ่มเติมที่ คู่มือ DFM

บริการทดสอบของเรา

เรามีอุปกรณ์ทดสอบครบครัน:

บริการที่ครอบคลุม

• การทดสอบ PCB และ PCBA
• การประกอบ BGA พร้อม X-ray
• บริการ Turnkey ครบวงจร

---

พร้อมให้เราทดสอบ PCB ของคุณหรือยัง?

ส่ง Design มาวันนี้ รับคำแนะนำด้านการทดสอบฟรี!

ขอใบเสนอราคาการทดสอบ →

บทความที่เกี่ยวข้อง

• DFM Checklist สำหรับการผลิต PCB
• เปรียบเทียบ BGA vs QFP vs QFN
• คู่มือไฟล์ Gerber ฉบับสมบูรณ์
• เปรียบเทียบ SMT vs THT Assembly

แหล่งอ้างอิง

• IPC-A-610 Acceptability of Electronics Assemblies
• IPC-9252 Requirements for Electrical Testing
• J-STD-001 Requirements for Soldered Assemblies
• SMTA - Surface Mount Technology Association