編輯導語：在產品生產落地之前，產品測試可以幫助團隊完善設計，進而交付客戶更高質量的產品。硬件產品同樣如此。那么，硬件產品若想做好產品測試，可以從哪些方面進行考慮？本篇文章里，作者介紹了硬件產品測試的流程與注意事項，一起來看一下。

衛(wèi) Sir 在六月份組織了兩場不同品類整機產品的生產，雖然從 PCBA 功能到整機裝配都做了完整測試，但產品交付到客戶手中后，仍然遇到了一些產品質量導致的售后問題。

最近做了一下生產總結，主要原因如下：

• PCBA 制造廠為了節(jié)省成本將設計文件二次外發(fā)到江西小廠，出廠未做 AOI 及人工檢測；
• 整機裝配后未作老化測試，導致隱藏問題未及時檢出；
• 測試工裝設計不完善，組裝測試過分依賴人工，存在漏檢問題的情況。

如果你想交付客戶高質量的產品，你需要提前了解：

• 需要測試哪些內容？
• 如何測試？
• 可測試性設計：如何設計產品以使其更易于測試？

一、什么是可測試性設計？

電子設計包含兩個部分，設計本身以及設計的可測試性。

設計本身是指你前期專注于功能，保證制作的原型產品可以完美地工作。

你對原型感到滿意，并希望將其帶入一個新的高度 – 小批量生產，在該階段你可以從朋友或家人得到幫助。

假設你要制作 50 個單位的產品，你決定由自己制造：

1）制造 PCB 裸板

一般建議外發(fā)工廠，當然你也可以自己制板，但制板操作復雜，且只適合簡單的單面線路，衛(wèi) Sir 在學校期間曾手工批量制板 100 套，良品率較低，耗時長。

2）購買所需元器件

3）準備好焊接工位

你需要一長塊時間將諸如 0402 電阻電容、QFN 封裝和天線等焊接在裸板 PCB 上。

焊完之后，你需要進行測試，以確保在發(fā)送給朋友和家人之前它們能夠正常工作。

如果你從一開始就考慮到為可測試性而設計，在設計的所有關鍵功率和信號部分上添加了測試點或測試夾具接口，你將很容易對問題進行探查。

二、盡早測試，經常測試

許多制造商都有固定的流程來確保要制造的設計是正確的，在 PCB 制造過程中，有幾個步驟可減少缺陷。

最重要的兩個步驟是自動光學檢查 AOI 和電氣測試

AOI 將根據(jù)所提供的圖稿目視檢查設計，電氣測試將通過對 PCB 進行物理探測來測試是否有任何錯誤的開路或短路。

如果你的制造商做完 SMT，則通常會執(zhí)行另一個 AOI 來檢查焊點、零件方向和任何其他缺陷。

如果存在具有復雜覆蓋區(qū)的組件，例如，BGA 封裝芯片，則將執(zhí)行自動 X 射線來確認零件下方的焊點是否良好。

接著開頭 衛(wèi) Sir 介紹的例子，兩個批次整機產品的不良率都高達 20% 以上，排查問題后發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)問題都是 PCB 焊接不良導致（工廠沒有做上述相應測試）。

三、測試什么？

1. 供電

雖然每種設計都有其獨特的功能，但是通常有一個共同點，那就是電路板的供電方式。

你需要確認你的設計獲得了正確的供電電壓，如果你的電壓錯誤，將導致其他的設計工作異常甚至是損壞。

你可以通過一個簡單的萬用表進行一些初步探查，以確認設計中的所有電壓都可以達到你期望的數(shù)值，這是確保設計其余部分正常運行的第一步。

一般情況下還需要測試一下電流，尤其對于消費類電子對低功耗要求較高。

2. 微控制器及處理器

在萬物互聯(lián)時代，絕大多數(shù)電子設備都需要一個大腦，控制器價格便宜，并且可以控制系統(tǒng)按照預期的功能運行，你需要優(yōu)先確保其能正常工作。

3. 信號與傳感器

大多數(shù)設計都將包含某種信號，無論是將其作為微控制器的輸出，還是接收來自某些傳感器的信號。

4. 交互功能

用戶不會在乎設計“幕后”所發(fā)生的事情，他們更多地會關心按鈕是否可以正常工作、LED 是否如用戶手冊所描述的那樣工作。

你必須徹底測試所有面向用戶的組件，這包括按鈕、LED、斷碼屏、電容式觸摸屏，或者用戶將要與之交互以使你的產品適用于他們的任何東西。

四、測試方法

在設計階段，你就應盡可能早地去參觀一家生產與你要推向市場的產品相似的制造工廠，你會學到一些東西，以便未來可以為你節(jié)省時間和金錢。

要同時實現(xiàn)將產品廉價、快速地送到客戶手中，并確保它的高質量，幾乎是不可能的，但仍然有很多方法讓你可以接近該目標。

1. 測試計劃

就像創(chuàng)建要設計的原理框圖一樣，最好記下設計中需要測試的所有內容。

這使你可以查看全局，甚至可以集思廣益如何測試某些東西。

測試計劃也應在設計階段的早期完成，這將迫使你考慮在物理上布局 PCB 所需的內容，以促進高效而穩(wěn)健的測試。

2. 測試點

你的測試計劃應告訴你需要在設計中添加哪些測試點，測試點是 PCB 上的一個物理位置，測試夾具可以在其中輕松探查以進行測量。

最好不要依賴于探測組件的引腳或焊盤，空間允許的話，你可以將測試點的直徑設置為 1mm，并將它們彼此隔開至少 2.54mm。

這樣可以為手動或自動探測留出足夠的表面積和空間，最好將它們放在 PCB 的底部，以便于操作。

3. 系統(tǒng)編程

最終產品一般不會焊接用于燒錄固件的連接器，因為這樣會增加多余成本。

你需要一種高效的方法來對每塊 PCBA 板進行編程，而不必每次都焊接或拆焊連接器。

衛(wèi) Sir 最近生產就用到了下圖所示的接口方式，板上沒有額外的組件，占用空間小，可重復性高。

還有一種方式是在電路板上預留金手指接口，如下圖所示，會有一定的空間要求，生產時需要做燒錄工裝。

五、測試治具

對于較為簡單的設計，可能需要手動測試每塊 PCB 板。

請確保你有一個可靠的測試計劃，并且每個電路板都遵循該計劃。

人類通常在重復性方面很差，而人為錯誤則是真實的事情，請記住這一點。

正如衛(wèi) Sir 開頭介紹的，雖然做了充分測試，但最終交付客戶手中的產品難免會出現(xiàn)漏測試的情況。

通常用于大批量生產的另一種方法是設計和生產自動測試夾具。

測試治具本身就是產品，它可能不像你所生產的產品那樣令人賞心悅目，但它很可能也是一項復雜的設計。

1. 制造治具

我看過用 3D 打印部件制成的測試夾具，甚至看過用膠合板制成的測試夾具。

衛(wèi) Sir 也曾用硬紙板做過包裝盒壓印 LOGO 的貼裝治具，雖然很簡單但很有效，會大大提高生產效率。

無論測試夾具是由什么制成的，最重要的方面是它的堅固性和可重復性。

最常見的是，測試夾具將包括彈簧加載的插針，以及一種將被測單元（電路板）壓在插針上的方法。

良好的夾具將使你的電路板引腳與插針機械對齊，以實現(xiàn)最大的可重復性。

2. 自動化

除了與板上測試點接口的插針引腳外，還需要考慮其他方面，以使自動測試能力盡可能強大。

如果你的設計具有按鈕和 LED，則有兩種方法可以確認它們是否正常工作。

1. 讓操作員手動按下按鈕并在 LED 上看到提示，按照你的測試計劃，他們會知道何時按下它，以及評估測試是否通過。
2. 使該過程完全自動化，在測試夾具中，可以使用兩個螺線管物理按下按鈕以確保這些按鈕正常工作，使用顏色傳感器來確保 LED 是正確的顏色。

這增加了設計的復雜性，但是從長遠來看，由于測試是快速且可重復的，可以大大降低人工成本。

3. 測試界面

通常，測試夾具需要通過計算機操作運行，計算機根據(jù)你編寫的程序，執(zhí)行必要的測試，以告訴操作員你的電路板是否通過。

對于操作員來說，測試治具應該盡可能簡單。

操作員應該能夠按下按鈕，讓測試夾具執(zhí)行所有測試，然后在測試結束時獲得通過或失敗的指示。

你可以使用大圖標識的綠色、紅色或藍色 LED 的組合來指示正在發(fā)生的事情。

4. 做好治具備份

想象一下，你在批量制造，單個測試夾具損壞了，這將停止整個生產過程，你將不得不生產另一個夾具并將其運送到你的工廠。

制造商手中擁有多個測試夾具可以提高速度和效率，并且還可以降低生產突然停止的風險。

六、結論

對于批量生產，衛(wèi) Sir 建議你必須設計并使用測試夾具，測試夾具可以被認為是一個小小的機器人員工，是將優(yōu)質產品推向市場的最后一道防線。

它是你的小伙伴，不會接受任何不完美的東西，也不會抱怨，睡覺或在社交媒體上花費時間。

同時，它也可以大大降低你的人工成本。

多數(shù)情況下，電路板只是產品的一部分，當最終產品組裝好后，進行最終測試是明智的。

提前投資你的時間，你將獲得較少的退貨或客戶投訴。

#專欄作家#

衛(wèi)Sir，公眾號：簡一商業(yè)，人人都是產品經理專欄作家。關注智能硬件領域，擅長市場分析、產品設計開發(fā)、生產管理等，喜歡閱讀和爬山。

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