PCB 组装测试覆盖矩阵列出一组已定义的故障条件，标明哪些已启用测试有证据表明能够检测各项条件，并揭示方法间的重叠和缺口。计算覆盖率时，应统计已覆盖的不同条件数并除以该定义集合的总数，而不是将不同测试的覆盖率百分比相加。
只有结合版本背景，矩阵结果才有意义。针对某一板卡版本、测试程序、治具和工作条件得出的结果，在设计或工艺变更后可能不再适用。测试通过也不能保证组装件没有缺陷，或在实际使用中可靠。
如果还在选择测试方法，请从边界扫描、飞针和功能测试的选择开始。ICT 测试指南对其中一种方法有更详细的说明。本文关注另一项交付物：跨方法的资料，用于记录所选测试覆盖哪些条件、覆盖依据是什么，以及哪些条件仍未覆盖。
定义“覆盖率”的含义
没有分子、分母和范围的覆盖率百分比很难解读。几种有用的度量常被混为一谈：
| 度量 | 统计内容 | 不能据此确定的内容 |
|---|---|---|
| 物理网络可测性 | 在定义的符合条件网络集合中，具有可用探测点的网络数 | 每条可访问网络都能进行有效电气测试 |
| 元件纳入率 | 在范围内元件集合中，纳入已启用测试的元件数 | 每个已纳入元件的所有相关故障都可检测 |
| 故障模型覆盖率 | 在定义故障全集中，获得检测依据的不同建模故障条件数 | 检出全集以外的故障，或现场失效概率 |
| 检验覆盖率 | 在检验范围中，实际检查的特征或检验条件数 | 电气功能，或不可见焊点的质量，除非其可被观测且已验证 |
| 功能要求覆盖率 | 在所选要求或状态中，按规定条件执行的要求或工作状态数 | 所有可能故障或所有真实世界工作条件 |
| 可靠性验证 | 在规定应力、时长和条件下关于性能的证据 | 直接替代生产缺陷覆盖率 |
例如，测试点可能使网络在物理上可访问，但电路拓扑、并联路径、探针接触、测试限值或禁用的测试程序仍可能导致无法进行有效测量。PCB 测试点指南讨论了可测性规划；矩阵还需进一步把可测性关联到具体可检测条件。
类似地，AOI 程序可能检查元件是否存在及其极性，却不能证明元件具有电气功能。IPC《IPC-A-610 电子组件的可接受性》是组装验收文件的一个例子；项目仍需约定适用版本和标准。仅有检验验收标准，并不能形成量化的跨方法故障全集。
按可观测条件选择方法
每种方法的观测位置各不相同。下表用于规划，并不保证某个系统或流程一定能检测特定缺陷。
| 方法 | 可能的作用 | 重要限定 |
|---|---|---|
| SPI | 在贴装和回流焊之前检查所定义的焊膏印刷特征 | 焊膏测量不能直接证明最终焊点状态。要将其计入建模条件的检测覆盖，必须有适用流程和证据。 |
| AOI | 检查可见特征，例如元件存在性、方向和部分焊点情况 | 可见性、照明、程序、元件几何和验收标准都会影响结果。不可见特征可能无法观察。 |
| X 射线检查 | 检查光学不可见的特征，包括封装下方的某些焊接结构 | 可检测性取决于缺陷、几何、设备和检验流程。X 射线图像不会自动构成电气或可靠性测试。 |
| ICT | 使用定义好的治具和程序测试可接触网络、短路及选定元件特性 | 探针可达性、电路拓扑、隔离、限值和启用的测试会限制覆盖范围。 |
| 飞针测试 | 无需专用针床治具，即可对可访问位置进行编程电气测量 | 探针可达性、测试顺序、电路影响和适用流程仍会限制可测内容。 |
| 边界扫描 | 通过配置好的扫描链对受支持的连接进行测试或观测 | 需要适用器件、扫描链访问、板卡状态、器件描述和测试向量；它不会自动检查每个内部焊点或电路。 |
| 功能测试 (FCT) | 在规定输入、负载和状态下验证指定板卡功能 | 功能通过只证明实际测试过的条件和验收限值。 |
边界扫描通过测试访问架构来测试或观测受支持连接；具体板卡是否能有效使用该方法仍取决于设计和测试流程。应针对项目确认适用标准及版本。
各方法的规划说明请参阅焊膏检验、PCB X 射线检查和PCB 功能测试。若未定义故障全集和证据，任何方法都没有可直接套用到其他组装件的通用覆盖率百分比。
计数前先建立故障全集
故障全集是覆盖率计算所考虑的条件清单。每一行都应描述一个可区分的条件，并提供足够上下文以判断测试能否检测。
有用的行应标明：
- 故障 ID 和位置： 元件位号、网络、焊点、电路或功能要求。
- 条件： 例如特定电阻端子开路，或在规定输入和负载下上电失败。
- 范围和假设： 板卡和 BOM 版本、工作状态、可访问性，以及模型是否假设单一故障。
- 候选方法： 可能观测该条件的测试。
- 认可的检测及证据： 启用的测试，以及支持该映射的证据。
- 处置： 已覆盖、有条件覆盖、未经验证或未覆盖，并为后续行动指定负责人。
故障清单可以同时包含物理缺陷和已定义功能失效，但应明确说明范围。避免使用“焊接不良”或“电源故障”这类含糊条目，因为它们可能掩盖多种不同机理和观测条件。
一行代表一个建模条件，不一定代表独立的物理事件。一个潜在缺陷可能导致多个所列症状，多个缺陷也可能同时出现。如果模型假设一次只发生一个故障，应记录该假设；同时故障可能掩盖或改变测试响应。
比较不同版本或供应商时，应保持分母和定义一致。较窄故障全集得出的较高百分比，不一定意味着覆盖更好。
示例：统计并集，而非百分比
假设某个示例组装件有以下八项范围内故障条件。本例假设 AOI 和 ICT 的检测映射已针对指定板卡版本、已启用程序及适用条件完成验证。此处只是算术示例，不是实际实验室结果报告。
| ID | 已定义的建模条件 | 认可 AOI 检测 | 认可 ICT 检测 |
|---|---|---|---|
| F1 | 带有可见极性标记的元件被反向安装 | 是 | 否 |
| F2 | 元件 C1 缺失 | 是 | 否 |
| F3 | 指定电阻端子出现可见开路，且 ICT 流程可以检测到电气开路 | 是 | 是 |
| F4 | 电阻 R2 缺失 | 是 | 是 |
| F5 | 封装下方两条指定网络短路，且 ICT 测量可从其他位置接入 | 否 | 是 |
| F6 | R3 的阻值错误；尽管电路中存在并联路径，ICT 测量仍可检测 | 否 | 是 |
| F7 | 指定的隐藏 BGA 连接开路 | 否 | 否 |
| F8 | 在指定输入和负载下电源无法启动 | 否 | 否 |
“否”表示本示例中不计入检测覆盖，并不是断言该方法在其他板卡或采用其他已验证流程时永远无法检测该条件。
分母是八项不同建模条件：
- AOI 检测 F1、F2、F3 和 F4：4/8 = 50%。
- ICT 检测 F3、F4、F5 和 F6：4/8 = 50%。
- F3 和 F4 是共有检测条件：2 项。
- 并集为 F1 至 F6：(4 + 4 − 2)/8 = 6/8 = 75%。
- 按本示例认可的 AOI 与 ICT 组合，F7 和 F8 仍未覆盖：2/8。
将 50% 与 50% 相加会重复统计共有条件。相乘也不能计算并集；这里没有假设故障或测试结果彼此独立。
本计算中的每个建模条件权重相同。75% 并非实际统计测试效能、设计验证结果，或产品避免现场故障的概率。F7 和 F8 的严重度也可能高于已覆盖条件。因此，即使每项只占一行，团队仍可能优先处理它们。
下一步是针对每项缺口调查合适的观测方法。例如，评估某个 X 射线流程能否检测已定义的 F7 条件，或 FCT 流程能否测试已定义的 F8 启动条件。不要仅因某种方法听起来适合，就把条件标记为“已覆盖”；应验证它在相关组装件和流程中的可检测性。
记录证据、条件和抽样
实用的矩阵应区分仅计划执行的测试与获得检测覆盖认可的测试。对于每个计入覆盖的单元格，应保留适合项目的证据引用，例如：
- 已启用的测试步骤、检验规则或功能测试序列及其版本。
- 适用的板卡、BOM、治具、软件和配置版本。
- 用于评估可检测性的缺陷表现方式或测试条件。
- 预期和观察到的指示、验收限值及相关已知良好行为。
- 限制条件，例如可见性、可达性、并联路径、电源状态或工作温度。
- 责任评审人和证据状态。
检测映射的可信度取决于证据的代表性。程序清单只能说明存在某项测试，不一定表明它能检测建模故障。反过来，一次演示也可能不足以证明其适用于所有变体或工艺条件。应记录证据范围和可信度，不要夸大其支持范围。
禁用测试不能计入当前覆盖率。 测试也可能是有条件的，例如需要特定治具、已安装选件、固件状态或扫描链配置。记录前置条件，并说明哪些生产流程满足该条件。
抽样会改变覆盖率的适用范围。如果每块板卡都接受 ICT、但仅抽取部分板卡进行 X 射线检查，X 射线映射只适用于受检板卡或定义的样本，不能自动适用于批次中的每块板卡。应记录总体、抽样规则和实际生产流程。同样，SPI 在回流焊前进行；应跟踪印刷阶段发现的问题及其纠正措施在后续流程中的状态，而不能把它视为最终焊点已通过电气测试的证明。
针对单件计算并集时，只组合在该单件上实际执行、且在已验证条件下应用的认可方法。应分别记录失败、维修和复测，以便理解最终处置。
使用矩阵弥补缺口
初版矩阵完成后，应结合风险评审未覆盖和有条件覆盖的行。解决方案不一定是增加测试，也可能是修改设计以改善可达性、完善流程、增加工艺控制、验证现有方法，或接受并记录剩余风险。
有用的缺口记录包括：
- 未覆盖条件及受影响的变体。
- 潜在影响及风险评估依据。
- 拟议的检测、预防或缓解措施。
- 措施负责人、目标决定和所需证据。
- 批准或豁免状态，包括约定的限制。
不要将风险评估伪装成等权重覆盖率百分比。一个不常建模但严重的电源故障，可能比多个容易检测的外观缺陷更需要关注。
当板卡布局、元件替代、锡膏工艺、测试可达性、治具、检验程序、固件或验收限值发生变化时，应重新评估受影响的行。需要何种程度的再验证，取决于变更和约定的管控措施。保留先前矩阵版本，以便将覆盖率声明追溯到其适用的组装件和程序。
在发布资料或询价中规定交付物
若能在生产发布前明确责任和交付物，矩阵最有用。请在询价或测试规划资料中列出以下字段：
| 字段 | 需提供或约定的信息 |
|---|---|
| 组装件身份 | 板卡版本、BOM 版本、已批准变体和相关元件替代料 |
| 数据和可达性 | 图纸、网络表、测试点信息、可访问面、机械限制及适用接口文件 |
| 故障范围 | 故障全集、排除项、单故障或多故障假设，以及范围内功能要求或状态 |
| 方法和流程 | 拟议检验和测试步骤、顺序、条件、抽样，以及每个步骤适用的单件 |
| 证据 | 所需的映射可信度、验证方法、证据引用，以及对未验证或禁用测试的处理 |
| 结果 | 所需矩阵格式、分子和分母、重叠、未覆盖行、测试结果和可追溯性 |
| 变更和处置 | 版本控制、再验证触发条件、维修和复测规则、缺口负责人及豁免权限 |
| 验收 | 适用检验标准、测试限值、功能要求和最终发布决定责任方 |
设计负责人通常掌握定义设计意图和功能要求所需的信息。测试开发人员需要映射并验证可执行测试。制造和质量团队需要管控实际生产流程、记录和处置。采购可以在商务协议中明确要求提供的证据和交接内容。应针对项目分配这些职责，而不要假定供应商报价包含所有活动。
讨论组装服务时，请查看 SMT 组装服务，并通过询价请求提供相关版本和覆盖要求。使用联系页面澄清拟定范围、证据和责任。任何测试能力或交付物均应在项目协议中确认。
常见问题
100% 故障模型覆盖率是否能保证质量？
不能。这表示在所述假设下，定义范围内的每项条件都获得了检测覆盖认可。未建模缺陷、证据不足和测试范围之外的条件仍可能存在。
物理测试点可达性可以作为故障覆盖率吗？
仅有可达性不够。它是部分电气测试的前提条件；有效检测还取决于电路、测试流程、限值和已启用程序。
矩阵中应如何显示禁用测试？
保留其记录，但不要计作当前检测覆盖。注明禁用原因，以及恢复并验证该测试还需满足哪些条件。
可以将检验和电气测试的百分比相加吗？
除非先处理重叠并确保分母相同，否则不可以。应统计实际测试组合覆盖的不同条件数。
谁来批准尚未覆盖的故障？
项目协议应指定该权限。处置前，相关设计、质量、制造和采购参与方都应了解该缺口，并记录剩余风险。