为什么可测试性对PCB设计很重要？

PCB的设计不仅要关注功能实现、电气性能和可制造性，还必须考虑可测试性。可测试性指的是电路板在制造后能否快速、准确、低成本地进行功能验证、故障定位和质量检验。对很多产品来说，测试环节决定了交付效率和返修成本。

如果没有良好的可测试性，即使电路设计本身没有问题，也可能在量产中出现大量误判、漏测或返工，带来时间和金钱的浪费。特别是在自动化测试和批量测试中，可测试性设计是保障产线效率和质量的关键。

因此，从最初的原理图设计阶段开始，就应将可测试性作为一项核心考虑。

二、PCB测试的基本原理和类型

1. 电路板测试方式分类

PCB常见的测试方式主要有以下几种：

• ICT（In-Circuit Test，在线测试）：通过探针接触测试点，检测元件开路、短路、电阻、电容、电感等参数；
• FCT（Functional Test，功能测试）：模拟实际运行环境，检测整个电路的功能是否符合设计；
• Flying Probe Test（飞针测试）：适合小批量或原型板，不需针床，灵活性高；
• Boundary Scan（边界扫描）：通过芯片的JTAG接口进行逻辑级测试；
• AOI（自动光学检查）：通过相机检查焊接缺陷、器件错位、极性错误等；
• X-Ray测试：检测BGA焊点、夹层空洞等不可见缺陷。

每种测试方法都有不同的适用范围，设计中要根据产品特性和测试资源选择合适方式。

2. 可测试性设计的核心要点

提高PCB的可测试性，本质上就是在设计时提前考虑以下问题：

• 是否能为每个关键节点提供稳定的探测点；
• 是否保证了测试信号的隔离性与一致性；
• 是否为探针、夹具等物理结构预留了足够空间；
• 是否考虑了测试程序对电路状态的控制路径；
• 是否有易于自动化分析的信号结构。

这些设计细节决定了后续测试能否顺利开展。

三、提升可测试性的设计方法

1. 设置充分的测试点

测试点是测试系统连接电路的关键。设计中应在每个重要信号、电源轨、地线、控制信号、时钟线上设置测试点。

建议：

• 每个信号至少设置一个单独的探测点；
• 使用焊盘直径1.0 mm左右，便于针床或飞针探测；
• 测试点可用专用焊盘，也可在元件引脚上加标记；
• 对于密集区域，可使用Via-in-pad或微型测试点。

在布线密度较高时，测试点位置需要提前规划，避免后期无处可加。

2. 避免测试点遮挡或失效

如果测试点被元器件、贴片封装遮挡，将导致无法测试。所以需要：

• 将测试点放在器件外侧或空白区域；
• 与元件之间保持足够距离，一般不少于1.5 mm；
• 禁止将测试点布在BGA下方；
• 对于关键器件，可设计测试延长引出线。

此外，所有测试点表面应无阻焊覆盖，以保证探针接触可靠。

3. 保证测试点的电连接清晰

测试点必须连接在目标网络上，不能仅连接元件引脚或中间节点。为保证测试精度，建议：

• 避免多个测试点连接到同一网络；
• 为测试用的上拉、下拉电阻单独设置测试点；
• 电源和地的测试点要分布均匀，便于参考电位；
• 有屏蔽或保护电路的信号，应在前级设置测试点。

同时，不应出现悬空测试点，即与实际电路无连通的假焊盘。

4. 统一测试点布局，便于夹具制作

在量产测试中，常用针床夹具。为了简化夹具设计，提高对准精度，应使测试点分布整齐，排列规则。

设计建议：

• 测试点尽量排列成矩阵、行列；
• 区分模拟、数字、电源信号的区域；
• 将功能测试和ICT测试的点分开排布；
• 所有测试点应尽可能集中在同一面；
• 重要测试点使用定位孔或参考点对齐。

统一的布局不仅利于夹具定位，也有助于程序维护。

5. 设计测试控制信号

在FCT测试中，需要控制电路的运行状态。可以设置如下控制点：

• 强制复位引脚；
• 电源开关控制点；
• 模拟量输入点；
• 通信接口（如UART、I2C、SPI）测试引脚；
• 测试固件触发脚。

这些信号可通过跳线、拨码开关或测试点实现。设计中应明确测试路径与工作路径分离，避免测试状态干扰正常运行。

6. 为测试预留接口

复杂产品中，可以预留标准通信接口，便于调试和功能测试。常见接口包括：

• JTAG；
• UART串口；
• USB调试接口；
• SWD（ARM Cortex系列）；
• 特定的模拟接口。

这些接口既可用于测试，也可用于固件下载、调试分析。接口应结构稳固、易插拔、占位小。

7. 加入可测试性分析环节

使用EDA工具的DFT（Design for Testability）分析功能，可以在设计阶段评估测试覆盖率。

可以通过：

• 自动检查未设置测试点的网络；
• 分析相邻信号间串扰风险；
• 检查通孔阻焊影响；
• 模拟夹具探针接触区域；
• 生成测试点网表与BOM数据。

分析完成后再修改设计，有助于减少测试遗漏和后期返工。

四、可测试性设计中的常见错误与优化建议

错误1：没有测试点或过少

一些设计仅在电源和复位点加测试点，忽略了功能信号测试，后期无法有效判断问题。建议所有关键网络都加最少一个探针。

错误2：测试点被焊盘或元件遮住

如果测试点被贴片器件、热缩管、电容挡住，就算布了也无法探测。应确保测试点位置暴露，表面无遮挡。

错误3：测试点重叠或太密

测试点之间距离太近，会导致夹具探针干涉、短路。建议测试点中心距大于2 mm，必要时适当简化非关键信号点。

错误4：测试点位置不一致

如果相同产品的多个版本测试点位置变化，会造成夹具不兼容，增加测试成本。测试点布置应保持稳定性。

良好的可测试性不仅提升产线效率，也增强后期维修能力，是PCB产品设计不可或缺的一部分。在捷配PCB，我们随时为您的项目提供量身定制的高质量 PCB 制造和组装服务，为您的旅程提供支持。