ICT测试原理.docx

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ICT测试原理

派捷电子科技

参考资料

编者：

Sunmer

一．测试原理

二．硬体架构与功能

三．系统自我诊断与DEBUG功能

四．关于DEBUG

五．常见ICT误判情况

六．ICT操作的一些修正方式，及日常维护

在认识ICT之前首先了解ICT基本概念：

1．ICT：

在线测试机（InCircuitTester）,电气测试使用的最基本仪器.如同一块功能强大的万用表,但它能对在线电路板上的元件测试进行有效得隔离（Guarding）而万用表不能。

2．ICTTest主要是靠测试探针接触PCBlayout出来的测试点来检测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（testjet`connectcheck）等其它通用和特殊元器件的漏装、错装、参数值偏差、焊点连焊、线路板开短路等故障，并将故障是哪个元件或开短路位于哪个点准确告诉用户。

（对元件的焊接测试有较高的识别能力）

3．ICT测试与AOI测试区别:

AOI技术则不需要针床，在计算机程序驱动下，摄像头分区域自动扫描PCB，采集图像，测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出PCB上缺陷。

极短的测试程序开发时间和灵活性是AOI最大的优点。

AOI除了能检查出目检无法查出的缺陷外，AOI还能把生产过程中各工序的工作质量以及出现缺陷的类型等情况收集，反馈回来，供工艺控制人员分析和管理。

但AOI系统也存在不足，如不能检测电路错误，同时对不可见焊点的检测也无能为力。

并且经过我们的调研，我们发现AOI测试技术在实际应用过程中会存在一些问题：

1）AOI对测试条件要求较高，例如当PCB有翘曲，可能会由于聚焦发生变化导致测试故障。

而如果将测试条件放宽，又达不到测试目的。

2）AOI靠识别元件外形或文字等来判断元件是否贴错等，若元件类型经常发生变化（如由不同公司提供的元件），这样需要经常更改元件库参数，否则将会导致误判。

VSICT则AOI无法进行电性方面的检测,但ICT只要电路板每个电气节点都有置针,皆可测试其电气性能。

4．ICT测试与ATE测试区别：

5．ICT测试与AXI测试区别：

AXI技术是目前一种相对比较成熟的测试技术，其对工艺缺陷的覆盖率很高，通常达97%以上。

而工艺缺陷一般要占总缺陷的80%-90%，并可对不可见焊点进行检查，VSICTAXI技术也不能测试电路电气性能方面的缺陷和故障。

6．ICT测试与FUNCTION测试区别:

ICT测试又为静态测试（不通电）,FUNCTION测试又为动态测试（通电）,如:

测板Short，FUNCTION测试很容易将元件烧坏。

ICT能够有效地查找在PCBA组装过程中发生的各种缺陷和故障，但是它不能够评估整个线路板所组成的系统在时钟速度时的性能。

而功能测试就可以测试整个系统是否能够实现设计目标，它将线路板上的被测单元作为一个功能体，对其提供输入信号，按照功能体的设计要求检测输出信号。

这种测试是为了确保线路板能否按照设计要求正常工作。

所以功能测试最简单的方法，是将组装好的某电子设备上的专用线路板连接到该设备的适当电路上，然后加电压，如果设备正常工作,就表明线路板合格。

这种方法简单`投资少VSICTFT不能自动诊断故障。

一．测试原理

●Open/Short测试：

将一片Sample板置于Fixture上，进行Pin对Pin学习（学习标准20Ω），Test时进行比较R〈10Ω判为Short，R〉80Ω判为Open。

即Short:

10ΩLrean:

20ΩOpen:

80Ω此标准为系统默认设置（可更改）。

对电子测量有帮助的电路分为两类：

1`产生测量参数（电压`电流）；2`用来制约电路中已有的电压和电流。

●GUARDING

A

R1

Rx

R2G

B

万用表量测电阻Rx时，∵Lx=Is-I1≠Is∴Vx/Is≠Rx。

若在将A点电位Va，送到G点，令Vg=VaIr1=（Va-Vg）/R1

∴Ir1=0Is=Ix∴Rx=Vx/Is

电阻测量是由电压,电流测量推算而来的.欧姆表本身要给被测器件提供激源（电压`电流）.这样被测电阻不需是电路的一部分就可以进行测量,这也意味着假如电阻是电路的一部分就必须撤去其他电压源（或电流源）,功率电源或电池必须关断（或从电路断开.否则,电流或电压将使读数不正确）

电阻R（MODED1、D2）

直流定电流源：

根据欧母定理V=IR，得Rx=Vx/Is。

所以当量出AB端电压Vx则可算出Rx.

（定电流围：

0.1UA-50MA）Vx=?

IsRx

AB

电阻R/C（MODEV5、CV）

直流定电压源：

根据欧母定理V=IR，得Rx=Vs/Is=0.05V或0.1V/I

Rx所以当量出Ix，则可算出Rx值。

Vs=0.1v，0.05v

I=?

ACB

电阻R/L（MODEP1、P2、P3、P4、P5）

相位法测试：

交流电压一定Vs，籍相位法辅助Rx=1/|Y`|Cosθ

Vs

Rx

Ix=?

ALB

电阻R（MODEXR）

25V电压源，量测验1M以上大电阻。

2．*电容C（MODEA1A2A3A4A5）

交流定电压：

交流电压一定Vs，Vs/Lx=Zc=1/2πfCx

得：

Cx=Ix/2πfVs

CxVs

Ix

*电容C/R（MODEP1P2P3P4P5）

相位法测试：

|Y`|Sinθ=|Ycx|,即ωCx’Sinθ=ωCx

得：

Cx=Cx’Sinθ（Cx’=Ix’/2πfVs）

CxVs=0.1v，0.05v

Ix

ABR

*电容C3UF以上大电容（MODEDC）

直流定电流：

C=ΔT/ΔV*I

*电感L（MODEA1A2A3A4A5）

Vs/Ix=Zl=2πfLx得：

Lx=Vs/2πfIx

Vs

ALIxBL/R（MODEP1P2P3P4P5）

相位法测试：

|Y`|Sinθ=|Ycx|,即Sinθ/ωCx’=1/ωCx得：

Lx=Lx’/Sinθ（Lx’=Vs/2πfIx’）

Vs

Lx

Ix

R

3．*二极体、稳压管、电晶体Bc,Be、IC

4．

ABAB

二极管

二极管是一种二端器件，当其为反向偏压（阳极电压相对阴极为负）时里现高电阻；当其为正向偏压时,呈现为低电压降的低电阻，二极管的的正向电压降与二极管的类型有关，通常小于１Ｖ。

硅：

0.6v-0.7v,锗管：

0.25-0.4v肖特基阻挡型：

0.4-0.5v发光二极管：

1.5-2.5v

二极管量测时两端的电压表测量，Ｖs应大于二极管的正向电压降。

但又不能太大以免有过量电压或电流损坏二极管。

顺向偏压测试：

一般电压源为2.2V，然后量测试其两端电压。

顺向：

0.7v左右,反向：

2.2v。

二极管的的正向电压降与二极管的类型有关，通常小于１Ｖ。

硅：

0.6v-0.7v,锗管：

0.25-0.4v肖特基阻挡型：

0.4-0.5v发光二极管：

1.5-2.5v

图A图B图C

稳压管

如果加于二极管的反向电压不断增加，将达到二极管的击穿点。

并有一个反向大电流．二极管击穿点的电压称为齐纳电压．该电压在这种状态下是一个常数，齐纳二极管特地设计在这种状态下工作．如图，所示齐纳二极管的典型伏—安特性．如果齐纳二极管加以正向偏压，则它便相当于一个普通的整流二极管．加以反向偏压时．最大电流受到二极管额定功率的限制．为了使稳压器正常的工作，二极管必须加以反向偏压，在称为电流弯曲点的最小直流电流处工作．齐纳二极管的齐纳电压值可以做到3V至250V，额定功率为1/4到50瓦。

晶体管

晶体管可易于通过检验基极与发射极、基极与集电极和集电极与发射极各结的压降来测试．基极与发射板结和基极与集电极结由二极管组成．电压表读数由基极与发射极和基极与集电极结之间的二极管作用（某一极性时为高阻值反向极性时为低阻值）组成．当电压表跨接在集电极与发射极结上时，电表两个方向都读出高阻位

可控硅

可控硅整流器（也称PNPN三端晶体闸流管）是一种作为控制开关的半导体器件，以最少量的控制功率来控制大量的功率．可控硅整流器是一种三端器件，由阳极、阴极和控制极组成。

如图，如果可控硅整流器加以正向偏压（阳极电压相对阴极为正），则器件将保持断开（作为开路开关），直到施加一个最小的控制极电流（IsI）为止．当加入控制极电流时，可控硅整流器将导通，并维持导通直到阳极与阴极间电压为反向的（可控硅整流器变为反向偏压的）或电流减小到规定的最小值为止，此最小电流值称为保持电流（Ih）。

当可控硅整流器导电时，控制极失去对可控硅整流器的控制。

确定可控硅整流器工作中的一个重要参数之一是使可控硅整流器导通所需的控制极电流，控制极电流控制可控硅整流器导通时的正向偏压．

场效应管

场效应管是一种半导体器件，它利用电场控制电流，而不要直接加偏流．有两种基木类型的场效应管：

结型场效应管（JFET）和金属氧化物半导体型场效应管（MosFET）．场效放管的特性与普通晶体管不同，它的输入电阻很大，通常在几百兆欧围．与普通的晶体管相比，场效应管的主要优点是有可能进行不耗功率的控制．

场效应管按导电沟道半导体材料/导电方式的不同

JFET/MOSFET耗尽型测试原理:

通过改变栅源极负电压Vgs大小来改变PN结耗尽层的宽度,如增大负偏压Vgs.耗尽层将变宽,使导电沟道变窄,沟道电阻增大.从而使漏极电流Id减小,如果继续增大负偏压两个PN结会延伸靠拢,阻断导电沟道,使Id减小到零,管子截止.这种情况称为”夹断”.图B/图C

NAMELCSTDACT+%-%MDABG

图AQ10.7V3030DT32

Q10.2V3V3070N231

图B/C

Q13V3V3030PF231

Q10.2V0.1V3090N231

ICT测试技术之IC测试

到目前为止，ICT在测试IC部份可分为三种方式：

ICclampingdiodetest、ICscan、ICTestjet,此三种测试方法以ICclampingdiodetest最为常用,绝大多数皆有此功能。

ICScan功能是PTI公司针对IC测试中死角而自行成功开发出的一种测试方案，ICTestjet是美捷伦公司针对SMDIC接脚开路难以完整侦测的问题，成功的研发出AgilentTestJetTechnology的技术以因应用于IC空焊测试。

ICclampingdiodetest

ICClampingDiode的测试方法是以IC的每一支脚对该ICVCCPIN，或以IC的每一支脚对IC的GNDPIN两端

点、或以IC相邻的两支为两端点，做低压功能测试。

其测试程式的产生是用自动学习的方法。

在制作程式时，使用软体IC脚位编辑（IC’sPinEdit）功能，把IC的每一支脚位相应的探针键入，并指定那一PIN是VCCPIN和GNDPIN即可

其测试原理：

根据IC制造厂家封装每支脚对GND/VCC的保护二极管来测试,可辅助测试出IC空焊,反向。

ICScan

ICSCAN技术侦测SMDIC脚断路（PINOPEN）的方法，因为每一支脚（PIN）的测试都是利用IC的三支脚（Pin）來测试，因此即使是在汇流排（Bus）上的脚（Pin）也能侦测。

其学习原理：

如图

step1:

A点=--0.9vB点=0v

量电流,得:

I1=I3+I4

step2:

A点=--0.9vB点=--1.2v

量电流,得:

I2

step3:

I=I1-I2

I>0得Good

I≤0得Bad

注:

①B点一定为独立脚②送电压量电流③数位IC可测④两颗IC截止电压不同,无法测试

ICTestjet

利用放置在治具上模的感测板（SensorPlate）压贴在待测的IC上，（感测板的形状和面积与待测IC外壳相同），利用量测感测板的铜箔与IC脚框（frame）之间的电容量侦测接脚的开路。

系统由测试点送一個200mV,10KHz的信号到IC的接脚上，信号经过ICframe与感测板之间的电容耦合（Coupling）到感测板上再经过架在感测板上的放大器接到64Channel的Signalconditioningcard做选择和放大信号的工作，最后接到系统的TestJetBoard去量测信号的强度。

如果IC的接脚有开路情况系统会因侦测不到信号而得知其为开路。

PTI816NTICT系统上配备了此技术，大幅提升了数字电路板的可侦测率。

计算机主机板、适配卡或传真机、调制解调器的机板皆可得到满意的测试效果。

AgilentTestJetTechnology也可用来侦测各种插座的接脚断路，不论是Insertiontype或是SMDtype皆可侦测。

如图↓

从目前应用情况来看采用两种或以上技术相结合的测试策略正成为发展趋势。

因为每一种技术都补偿另一技术的缺点：

从

ICclampingdiodetest技术和ICSCAN技术结

合起来测试的情况来看，它们皆不用增加另外的

测试配件。

ICSCAN为PTI免费追加的功能，

不受IC封装/高度影响且能测试出IC并联之情况

特别用于IT产品。

如：

主机板BGA、声卡、显示

卡…另一方面ICScan与Testjet技术主要针对于SMDIC测试其空焊、虚焊…，ICTestjet确认元件是否存在，但不能确认元件是否正确，方向和数值是否正确。

采用两种以上的测试方式可以保持目前的高测试覆盖围，而减少ICT测试不良率。

二．硬件架构与功能

PTI816系列量测板采用四层板结构，分别

DCBoard:

直流信号源，量测电阻、二极体、三极体…….

ACBoard:

交流信号源，量测电容、电感

SYSBoard:

输入输出信号的控制、转换

ICScanFunctionBoard:

系统自检，ICScan功能，TESTJET功能测试

1．RelayBoard:

四层板，采用ReedRelay,阻小，杂散电容小，耐高压大电流等。

系统自我诊断与Debug功能

2．系统自检

TESTSELF.STD为系统自检程式，程式中包括一些类比电阻、电容与电感…….

*若自检发现电阻测试不通过，或者1V、4V、8V、24V电压不过为DCBoard损坏，若单一电阻有问题，则为DCBoard上某个一档位不良。

*若电容或电感自检不良，为ACBoard损坏；若某一电容、电感不良，则ACBoard相应档位坏。

*SYSBoard损坏，则所有元件测试均不良。

3．DEBUG功能（开关板自检）

自检RelayBoard时，荧光屏上会显示“MPX　ＯＫ”，否则会显示相应开关板的Ｒelay坏掉。

如：

Ｏpen或Short

ShortonA74（B2,P10）

故障原因

开关类别补充说明第N个Relay

补充说明第N片

第N个

以上如果发现1项或2项异常，请作好必要的相关记录。

并尽快通知PTI。

附4：

瓷电容误差：

F：

±1%R：

-20%+100%

G：

±2%S：

0%+20%

H：

±2.5%T：

-10%+50%

J：

±5%Z：

-20%+80%

K：

±10%M：

±20%

二．关于DEBUG

★Debug程式的先后顺序：

1．治具固定：

关闭光电保护开关，将治具固定在压床上。

注-①气缸行程，使探针被下压制2/3。

②上下双面测试架构固定上模时，切换主画面于零件编辑画面。

之后再打开光电保护开关。

2．排线连接：

将RelayBoard与治具连接起来。

注-排线与治具牛角一一对应。

3．读程式：

将磁片中的测试程式C:

\COPYA:

\*.*C:

\data目录下，并进入测试系统调出相应程式。

注-程式包括ΧΧ.dat、ΧΧ.pin、ΧΧ.nal。

（主画面—L）

4．Open/Short学习：

拿一片良品板，置于治具上Learning。

注-OPSDelay为120以上。

（主画面——L）

5．排序：

进入EDIT（COMPONENTS）下，按实际值排序。

跳线-电阻-电容-电感-二极体-三极-IC；此排序方式在测试时既稳定、又快。

（ALT+S）

6.扫描：

程式扫描（SCAN）在Components下击EndCtrl+F9回车。

7.元件Debug

8.学习IC

ICClampingDiode（ALT+I）、IC_SCAN（ALT+W）、ICTESTJET（ALT+X）

9.存盘：

存储程式。

F3

程式的DEBUG

Debug的原因：

新编写好的程式在实际SCAN时，因信号的选择、元件线路或回路的影响、测试针号的有误，个别Step会不良（量测值超出±%）。

R的调试:

根据R的大小，系统自动调整测试电流的大小。

（0.1UA-50MA）

F9：

单步调试ALT+F9：

整页调试F5：

对调AB点

F10：

自动GuardingALT+H：

查看串联元件

ALT+J：

查看并联元件选择相应MODE及AB点

R/C：

CVV5及Dly（TM）

R/D：

D2V5

R/R：

STD值为并联阻值

R/L：

P1、P2、P3、P4、P5；根据Zx=2πfL,当L一定时，若f越高，则Zx越大，对R的影响越小。

C的调试：

3uf至300uf，系统信号源既有交流也有直流，300uf以上为DCMode

470pf以下小电容A4A5及OFFSET，470pf至3ufA3A2A1

F9：

单步调试ALT+F9：

整页调试F5：

对调AB点

F10：

自动GuardingALT+H：

查看串联元件

ALT+J：

查看并联元件选择相应MODE及AB点

C/C：

STD值为并联容值

C/R：

A1、A2、A3、A4、A5；根据Zc=1/2πfC,当C一定时，f越高，Zc越小，则R的影响越小。

C/L：

P1、P2、P3、P4、P5；根据Zx=2πfL,当L一定时，若f越高，则Zx越大，对C的影响越小。

C/D：

DCAB的位置A1、A2、A3、A4、A5可作良好测试。

D、Q、IC的调试：

F9：

单步调试ALT+F9：

整页调试

F5：

对调AB点

正向：

0.7V左右（顺向偏压）反向：

2V以上（反向截止）

D/C：

LV加电压及加Dly

D/D:

CM除正向导通测试，还须作电流测试。

Zener的调试：

ACT值要大于Zener崩溃电压+30%-+50%。

若测试不出崩溃电压可加档、加Dly，10V-48V的Zener可用HV。

Q的ce极：

需判断Q的类型（NPN、PNP），A点相同（NPN）B点相同（PNP）

为了使ce极饱合导通，NPN的偏置电压0.6v—1vPNP的偏置电压2.5v-1.8v，反向截止在0.5v以上（否则调整ACT值）。

特殊测试方法:

稳压管7805:

小电阻四线量测:

1.当测量很小的电阻时,探针与排线…的电阻可能引入明显的误差,电流Is流

过这些杂散电阻并产生跨于电阻的电压,由于电压表在测量中将含有R1,R2的电压,所以杂散电阻加到未知电阻Rx上会产生误差.

2.4线欧姆技术运用两条附加的测试针,来免除这种误差:

电流Is流过一组分开的探针至未知电阻,这些探针/排线也有杂散电阻,流过未知电阻Rx的电流为恒流源并保持恒定;另外两支测试针是电压表的测试探针,监视未知电阻上的电压,所以其两端没有电压降.（没有电流过这两根测试针）因而电压表可精确地测试出Rx的值.

放电步骤:

ACT为ode

电容极性:

三．常见ICT误判情况

1．ICT盲点：

①特殊IC（个别IC对GND、VCC无保护二极体）

②单点测试（如排插、插座、个别单个测试点的元件）

③并联10个以上的电容并联（示电容的精密度作调整）

见附页4

④并联15倍以上小电阻的大电阻

⑤D/L或D/10Ω以下，D不可测

⑥跳线并联

⑦压敏电阻/滤波器

⑧IC部功能测试

⑨

⑩

2．压床行程不足。

探针压入量程为2/3

3．PCB板定位柱松动，造成探针偏离焊盘

4．PCB上测试点/裸铜板/有机可焊保护剂/助焊剂/label/过穿孔绿油未打开/吃锡不良

5．PCB制程不良：

如未洗板导致PCB上松香过多探针接触不良

6．探针不良（如针头钝化、老化、阻抗过高……）

7．元件厂商变更（如小电容、IC之TESTJET）可加大±%，更改TESTJET值

8．未Debug良好

9．ICT自身故障

四．ICT操作的一些修正方式及维护

●修正

1．程式问题：

1上线治具与待测板的版本是否有改动，若更改应对照差异表达式

2样板是否正确：

开关、VR是否调到正常位置

3查板上针点号否正确

4观察清除GUARDING之后变化

5改变模式

6改变+、—档位或AB点位置

7GUARDING

8放电

9延长时间

10改变MODE

11修正标准值或改变误差值

2．硬体问题：

1findpin

2测试点是否准确（采用蓝胶布、透明胶）查看

3开关板是否良好

●日常维护

1一般GUARD点不超过3个，最好1、2个即可

2无用之GUARD点需去除

3可GUARDING的元件为电阻、电容，一般大电容GUARDING无效

4电阻GUARDING一般对地70%有效

5电容GUARDING一般对VCC70%有效

6GUARDING一般找串联小电阻（大于20Ω）、串联大电容

7若GUARDING元件时，串联跳线或电感可视为同点

8大电容并联测试偏大解决方式：

ACTUALΧ70%>STANDARDΧ下限值