主板功能测试介绍

主板作为笔记本电脑的核心组件，其性能和可靠性直接关系到笔记本电脑的质量和性能。由于笔记本电脑的故障绝大多数是由主板引起的，因此，在主板生产过程中，对其各个功能模块进行可靠的测试至关重要。主板功能测试指的是对主板提供模拟的运行环境，使其工作于各种设计状态，从而获取到各个状态的参数来验证目标板的功能好坏的测试方法(missing reference)。主板功能测试能够有效防止不良主板被装配到笔记本电脑中，增加返修成本。因此，主板功能的可靠测试已成为电脑生产过程中不可或缺的重要环节。下面是主板功能测试的相关介绍：

1. 测试目的

  • 确保主板的各个功能模块（如电源管理、连接接口、内存控制等）正常工作。
  • 发现主板潜在的问题，避免将不良主板装配到笔记本电脑中。减少返修成本，提升产品质量。

2. 测试流程

  • 准备阶段：配置测试环境。
  • 功能划分：将主板的不同功能模块进行分类，明确必测模块（如电源管理、内存接口等）和选测模块（如USB接口、网络功能等）。
  • 确定测试比例：必测模块所有主板均进行测试，选测模块需要设置主板测试比例，按照测试比例选择主板进行测试。
  • 执行测试：使用配置好测试环境和测试模块的自动测试机台进行功能测试。
  • 数据记录与分析：记录测试结果，与标准进行对比，识别问题。

3. 主要测试项目

  • 电源管理：检查电源输出是否稳定，包括电压和电流。
  • 数据传输接口：测试USB、HDMI等接口的连接和数据传输能力。
  • 网络功能：确认Wi-Fi、蓝牙等无线连接是否正常。
  • 内存接口：检测内存条的兼容性和读写性能。
  • 音频输出测试：检查音频接口的输出质量，确保声音正常。
  • BIOS功能测试：测试BIOS设置是否能够正常保存和加载，确认启动顺序。
  • 图形输出测试：检查集成显卡的输出质量，确认分辨率和刷新率的正常显示。

4.常见故障类型及原因

  • 无法启动 ：主板短路、CPU未安装好。

  • 蓝屏或系统崩溃：内存条故障、驱动程序问题、过热。
  • 周边设备不识别：接口损坏、驱动未安装、BIOS设置错误。
  • 不正常的温度：散热器未安装牢固。
  • 信号输出不正常：连接线损坏。

5. 测试设备

  • 使用自动测试机台进行高效、准确的检测。

6. 结果处理

  • 不合格的主板会被返修，只有合格主板才会进入笔记本电脑生产阶段。

工厂现行功能测试策略介绍

一个主流的典型笔记本电脑制造工厂（出于隐私考虑，以下简称为“Q工厂”）现行的功能测试策略是：针对不同型号的主板，由工程师给出主板的必测项和选测项以及相应的测试顺序，然后在测试机台进行测试项目和测试顺序设置，每一块主板都需要测试必测项，部分主板必测项和选测项全部进行测试，当设置的测试项目全部测完且出现不良时，才会对主板进行返修操作，而不是出现不良立即停止测试去返修，这是因为工程师需要根据功能测试的结果进行故障定位和修理。在测试过程中，工厂会计算测试项目的良率Y，当良率低于工厂设定的阈值时，会有工程师查看产线，进行排查或者其他操作。良率公式如下： \(Y=R_{nor}/R_{total}\) 其中，$R_{total}$指的是测试过该测项的主板数；$R_{nor}$指的是该测项测试通过的主板数。

主板功能测试策略优化的意义

由于Q工厂使用的固定的测试策略不能提前判断主板是否不良来对不良主板进行精准测试，因此会花费大量时间在选测项测试上，而由于测试时间有限，只有部分主板能进行选测项测试，导致主板存在漏检风险，增加了返修成本。

如果能够进行测试策略调整，对不良主板进行精准测试，则工厂只需保留一台功能测试机台，根据Q工厂实际设备等成本进行估算，预计最多可以节省305.4万美元的成本，这种高昂的成本证明了在Q工厂优化功能测试策略的经济价值。

在主板功能测试环节中，良好的功能测试策略可以降低测试花费的时间成本和测试成本，提高测试效率。质量预测可以根据自动化设备记录的生产数据，例如：锡膏厚度、体积、偏移，各功能模块测试结果等数据，预测主板的质量。当只对预测为质量不良的主板进行功能测试，可以节省大量的测试时间，同时精准的质量预测模型可以降低主板漏检率。因此通过质量预测的方法去制定出基于当前功能测试流程的最优测试策略，可以在不更新测试设备的前提下进一步提高测试效率，减少测试时间，降低主板漏检风险，为工厂节省成本，有重大的意义。

国内外研究现状

目前国内外对于主板功能测试的测试策略优化问题的相关研究较少。以“PCB功能测试策略”、“主板功能测试策略”、“PCB Function test Strategy”、“Mainboard Functional Test Strategy”为关键词在中国知网、谷歌学术搜索，从2000年至今，未找到相关的进行主板功能测试策略调整、优化的相关论文。以“PCB功能测试”、“主板功能测试”、“PCB Function test”、“Mainboard Functional Test”为关键词在中国知网、谷歌学术搜索，给出的基本都是与功能测试软件平台开发、测试台设计、功能测试的通用平台设计相关的论文[1], [2], [3], [4]。

相关研究较少主要原因有以下三点：第一，为了保护核心机密，工厂通常对主板生产数据实施严格的保密措施，这就导致学术界无法利用真实的工业数据进行深入分析，相关研究较少；第二，由于工业界只关注特定设备和操作的具体技术问题，导致缺乏对主板功能测试环节的理论分析，对于如何优化测试策略缺乏理论指导，因此往往根据经验采用保守的测试策略，以保证主板质量为首要目的；第三，工厂会对不同型号的主板设置不同的测试项目，导致主板需要针对性强的测试策略优化方案，这加大了优化测试策略的难度。

参考文献

  1. [1]D. Piumatti, S. Borlo, M. S. Reorda, and I. R. Bojoi, “Assessing the Effectiveness of Different Test Approaches for Power Devices in a PCB,” IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 9, no. 3, pp. 3671–3685, 2020.
  2. [2]许丽君, “一种PCB板测试系统的设计与实现,” 硕士, 电子科技大学, 2019.
  3. [3]S. S. Ramaprasad, G. N. Rajesh, K. N. S. Kumar, and P. R. Prasad, “Fully Automated PCB Testing and Analysis of SIM Module for Aircrafts,” in 2018 3rd IEEE International Conference on Recent Trends in Electronics, Information & Communication Technology (RTEICT), 2018, pp. 2016–2020.
  4. [4]程晶晶, “基于VxWorks的PSVR型主板自动测试系统设计与实现,” 硕士, 苏州大学, 2009.

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