目录:
一、什么是ICT
二、ICT在哪使用
三、ICT如何测试
1、隔离(Guarding)原理
2、电容器测试原理
3、电感器测试原理
4、普通二极管测试方法(MODE D)
5、晶体管的测量原理 (三端点)(MODE TR)
6、短/开路的测试原理
1)学习短路表 2)短/开路测试
前置知识:电路分析-清华王歆杰、运算放大器应用汇总
一、什么是ICT
ICT是In-Circuit Tester的缩写,它是一种利用电脑技术,在大批量生产的电子产品生产线上,测试电路板上元器件是否正确及其参数、电路装配是否正确的测试仪器。由于它不是模拟测试电路的功能、性能,所以也被称为电路板的静态测试。
可针对电阻、电容、电感、二极管、三极管等常见电子元件的规格、短路、断路搭配各厂家的测试技术进行测试判断。除此之外,还能在测试过程中对IC进行烧录(单片机为什么能直接烧录程序?)。
ICT的结构基本上由电脑、测试电路、测试压板及针床和显示、机械传动等部分组成。软件部分是Windows操作系统和ICT测试软件。
电脑部分就是一台普通的PC机,用其Windows操作系统完成与测试软件的接口和在显示器上显示、打印、统计等功能。
测试电路分为控制电路和开关电路。控制电路是控制对相应的元器件测试其参数。电阻测试其阻值、电容测试其电容量、电感测其电感量等。开关电路是接通需测试的相应元器件,由继电器或CMOS半导体开关组成。
测试用针床是用于接通ICT和被测电路板的一块工装板。工装板上根据电路板上的每一测试点的位置安装了一根测试针,测试针带弹性可伸缩,被测电路板压在针床上时,测试针和针床以及连接电缆,把电路板上每一个测试点连接到测试电路上。
当压板上的塑料棒压住电路板往下压一段距离时,针床上测试针受到压缩力而良好地使测试点与测试电路连接,也就是被测元器件接入测试电路。
机械传动部分包括气动压板、行程开关等机构。ICT用压缩空气通过汽缸将压板压下、抬升。行程开关是当压板下压到指定的位置时该开关断开气路,压板停止下压动作。
二、ICT在哪使用
ICT使用于SMT制程的后端,通常是SMT线的后面(Reflow回流焊制程之后),经过ICT的测试将SMT制程不良筛选出来,并且可提前警示SMT生产良率是否异常。
由于ICT需对电路板上不同位置的电子元件进行测试,因此对应不同产品必须制作ICT测试治具来搭配,而测试治具因ICT厂商、机型不同又有真空式、气压式的型式,一般使用不同规格数量的探针(尺寸、形状、直径)来接触电路板或电子元件,所以电路板电子元件密度过高而无空间可布针时即可能无法使用ICT。
三、ICT如何测试
1、隔离(Guarding)原理
隔离是ICT测量中很重要的一种应用技术,将待测零件相连接的零件给予隔离,使待测零件的测量不受影响,如下图所示,应用运算放大器设计的电压跟随器,使输出电压(VG)与其输入电压(VA)相等,根据运算放大器的两输入端间虚地(Virtual Ground)的原理,使得与待测零件相连的零件的两端等电位,而不会产生分流影响待测零件的测量,如同是将待测零件相连接的零件给予隔离。
经由隔离的措施后,流经R2的电流几近零,不致影响R1的测量。
隔离(Guarding)基本原理图
由于VG = VA,因此流过电阻R3的电流I3 = 0,所以R1 = Vm/I1。
定电流测量法
如下图所示,为测量大电阻而应用欧姆定律:R = V/I,提供定电流源至待测电阻,再由其两端所测量的电压值计算待测电阻值。
定电流/电压测量法
如下图所示,为常被使用的电阻测量法,它是应用反相放大器(Inverting Amplifier)原理:Vo = -Vi*Rf/R,计算出待测电阻Rdut = -Vi*Rf/Vi。
2、电容器测试原理
如上图所示应用运算放大器(OPA)之反相放大原理:Vo = -V*R/Xc,其中Xc = 1/(2πfC)乃电容所产生的电抗,f为交流定电压的频率,再以角频率 ω = 2πf 来代表,则可由公式:C = -Vo/(V*ω*R)计算电容值。
定电流测量(MODE C)
当电容值为10uF以上时,计算机会自动设定DC电容测量法。此法是用DC定电流来使待测电容充电,然后由充电的时间可计算电容值。
如上图所示,由于充电电压与其充电时间成线性关系,故可以由其斜率计算待测电容值。
3、电感器测试原理
如上图所示,应用运算放大器(OPA)的反相放大原理:Vo = -V*R/XL,其中 XL = 2πfL 为电感所产生的电抗,f为交流定电压的频率,再以角频率 ω = 2πf 来代表,则可由公式:L = -V*R/(ω*V0)计算电感值。
4、普通二极管测试方法(MODE D)
二极管采用如下图所示的正向电压测量法,来辨别二极管的好坏,正常的硅(Silicon)二极管的正向电压约为0.7V,而锗 (Germanium)二极管的正向电压约为0.3V。
5、晶体管的测量原理 (三端点)(MODE TR)
晶体管的测量方法如下图,从晶体管的基极(Base)输送脉冲波电压,由于晶体管工作于饱和状态( Saturation Status)时集极与射极之间所测量的电压 (Vce)会小于0.2V,因此可藉此辨别晶体管的好坏。
6、短/开路的测试原理
1)学习短路表
学习短路表即Learning Short Pin Group Table的缩写。
短/开路(Open/Short)的测试数据可由学习一个良品的电路板而得。当学习时,计算机会测量任意两个测试点(Test Point)之间的阻值,然后产生一个短路表(Short Pin Group Table),学习时,任意两点间的阻值小于20Ω(初始值)即被判定两点间为短路,否则为开路。
2)短/开路测试
短/开路测试是根据上述短路表的资料来做测试;先做短路测试(Short Test)再做开路测试(Open Test),说明如下 :
(1)开路测试是测试在同一短路群(Short Pin Group)里的每一测试点间(Test Point)是否有断路现象,判别开路的基准阻值是80Ω(初始值);也就是说任意二点间的阻值如果大于80Ω,则被判定为开路错误(Open Fail)。
(2)短路测试是测试任意一短路群的测试点和其它短路群的测试点之间,是否有短路现象,判别短路的基准是5Ω(初始值);也就是说,如果任意两点间的阻值是小于5Ω,则被判定为短路错误( Short Fail)。
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