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In Circuit Tester简称ICT,即在线测试仪。是电子制造厂常用的PCBA(Printed- Circuit Board Assembly,印刷电路板组件)生产的测试设备。ICT分为主机和测试治具两大部分。针对不同产品测试治具需特别定制。ICT多配置在SMT制程的回焊炉后的工序,也有配置在DIP制程的波峰焊炉后的工序。
ICT测试主要是用来检测PCBA的线路开路、短路、所有零件的焊情况,可分为开路测试、短路测试、电阻测试、电容测试、二极管测试、三极管测试、场效应管测试、IC管脚测试等元器件的漏装、错装、参数值偏差、焊点连焊、线路板开短路等故障,并将故障是哪个组件或开短路位于哪个点准确告诉用户。ICT使用范围广,测量准确性高,对检测出的问题指示明确,即使电子技术水准一般的工人处理有问题的PCBA也非常容易。使用ICT能极大地提高生产效率,降低生产成本。
ICT是用ICT的金属探针接触PCB layout出来的测试点来进行测试的,这需要被测零件有测试点对应,如无测试点ICT将无法测试。对于只有一个测试点的零件,怎样形成电路回路进行ICT测试,是本文要讨论的问题。
1.PCBA上出现单一针点的原因
ICT对电路板上零件测试时需每一个零件都有相应的ICT测试针对应,即每个零件在PCBA上都有相应的节点与之对应且节点需可访问性。一般地说,也就是一个零件需有两个测试点。
PCB的结构尺寸限制;PCB Layout设计密度过大,高频线路的不容许和对测试的必要性认识不足是造成PCBA上出现单一针点的主要原因。如图1所示。
图1 PCBA上出现的单一测试点
此部位的R124有一端直接与一颗IC相连中间无节点空间造成无法植针,R124出现单一测试点,ICT将无法有效测试。
2.单一测试点ICT的解决方案
2.1用其它测试点代替
对单一测试点零件测试的方法就是采用其它测试针代替,如图2。
图2对单一测试点零件测试的方法就是采用其它测试针代替
如图2所示,因R124与U11A直接相连造成R124只有一根测试针与之对应,则R124将无法测试;又因R124与U11A相连,我们可以采用U11A脚位上某一测试针与R124上的现用的测试针组成一测试步聚进行测试,即测试针1与测试针3组成一测试回路。
为证明其可测性,在设计ICT测试治具时要先采用万用表对零件进行测量,取得数据(可采用电阻模式或也可采用电压模式),比较有零件时与无零件时的差别,针对差别采用相应的测试方法。因此也可采用电阻利用电压方法测量其电压值,电感采用电压方法测试其电压值等。
2.2测试方法举例
对于单一测试点的电阻我们通常采用与IC串联测试电压法(利用IC脚位与接地脚位之间的保护二极管关系),可测出电阻的缺件,空焊等不良现象。如图3。
因R182的一端接到12V上,而另一端直接接到U10的第14脚上,如不增加测试点则R182将无法测试,但可测试R182与U10接地脚之间的电压测试R182的空焊或缺件。(如图所示)
图3对于单一测试点的电阻,通常采用与IC串联测试其电压
针对这种情况,在制做ICT治具时步骤如下:
A.取一片ICT测试OK的PCBA板,先用万用表红表笔接触R182的+12V端,用黑表笔接触U10的接地脚(所对应的测试针为199),测量的电压为:1.1V,将万用表的红、黑表笔交换分别接触R182的两端,测量的电压为:0.5V。
B.R182下掉,用万用表参照方法2,测量的电压分别为:2.8V,0.48V。
C.依据方法1与方法2用万用表测量的值可得出:
采用万用表的红表笔接触R182的+12V端,黑表笔接触U10的接地脚,两者的测量电压分别为1.1V、2.8V相差1.7V,可测出R182的空焊或缺件。
而采用万用表的黑表笔接触R182的+12V端,红表笔接触U10的接地脚,两者的测量电压分别为0.5V、0.48V相差0.02V,将无法准确测出R182的空焊或缺件。
D.这样可依据以上的测量结论在ICT测试程序中加入相应的测试步聚。
如表1所示。表1中的1.74V为ICT测试出R182空焊或缺件时的电压,0.4V为R182焊接良好时的电压,与万用表测量的2.8V、1.1V有区别,但这不重要因我们的目的是当R182如出空焊或缺件时ICT可测试出。
表1 在ICT测试程序中加入相应的测试步骤
E.新增的测试步聚需特别注意的是:高点与低点(即电流流入点与电流出点)的位置。R182的+12V端应为高点(即985号测试针),而U10的接地脚(即199号测试针)为低点。反之将无法测试出R182空焊或缺件。
2.3上述测试方法的验证
如R182位置错打成其它阻值的电阻或电容等组件会如何呢?用以上的方法验证,结果如下表2:
表2 采用与IC串联测试电压法的验证数据
位置 零件值 ICT测试结果 位置 零件值 ICT测试结果
R182 4.7Ω 0.4V R182 330Ω 0.45V
4.7KΩ 1.74V 0.1UF 1.74V
10KΩ 1.73V 4.7UF 1.74V
1KΩ 1.736V 电感 0.42V
A.从表中可看出当R182错打成的阻值>=1KΩ时,其ICT的测试值大于1V与4.7Ω的0.4V有明显的差距,ICT可测试出。
B.当R182错打成的阻值<=330Ω时的测试量与4.7Ω的测试量相近ICT将无法测出。
C.而R182位置错打成电容时均可测。
D.打成电感时将无法测试。
E.当R182位置错打成的阻值大于R182的10倍时ICT可测出,错成电容也可测出但错成电感将无法测出。
F.单一测试针零件的一端与IC直接相连,另一端与一测试针相接(如R182),采用电压法可测性较高。
针对A条出现的电感将无法测出的情况,可以参考下面的电感单一测试点的测试。
2.4电感单一测试点的测试
以图4的电感L12为例:
图4 电感单一测试点的测试
A.线路图中可看出L12的第5、6、7、8脚与USB1相连,而第1、2、3、4脚直接与U6的A22、B22、D23、C23相连。造成L12第5、6、7、8有测试针对应分别为第136、137、138、139号测试针,而第1,2,3,4则无测试针。
B.在正常测试时,应分别测试脚1、8,2、7,3、6,4、8的导通状态。
C.但现无法测试其导通状态,应脚1、2、3、4无测试针。
D.利用L12与U6相连的关系,可分别测试L12的5、6、7、8脚位与U6接地脚之间的电压来判定L12各脚位是否空焊。
E.一片ICT测试OK的PCB板,在程序中增加相应的步聚,如下:
Part-N TYPE 高点 低点 隔离点 量测值
UL12_5_U U 136 GND/VCC 0 0.769
UL12_6_U6 U 137 GND/VCC 0 0.769
UL12_7_U6 U 138 GND/VCC 0 0.769
UL12_8_U6 U 139 GND/VCC 0 0.769
当L12各脚及U6相应脚位焊接良好情况下,测试值应为:0.769V左右,否则测试值则为:2.7V左右。以L12的第1、8脚及所连U6的A22脚说明:
当这3个脚位都焊接良好时,测试值为:0.769V。
若L12的第1、8脚及U6的A22脚位中的任一脚位空焊或不良测试值都为:2.7V。
这样可通过测试电压值的不同来判定各脚位焊接状态。
3.结论及措施:
通过上述举例,说明ICT对于单一测试针的零件通过串联测试还是可以测试出焊接的不良现象的。特别是对于焊接工艺性审查时发现的易短路空焊之单一测点零件处,可以做一些分析和实验,看看是否可以达到ICT的可测要求。但是并不是所有的单一测点零件都是可测的,因为一般地ICT的测点电压是1.7V,最高会达3.6V,故对于集成度越越来越高,功耗越来越低的低电压的芯片,在利用其管脚做测点时就要注意不要超过其耐压值,以防止对芯片的损伤。