6.2 电子产品的检验-2 设备

电子产品制造技术主讲教师李水

第6章电子产品的调试与检验6.1电子产品的调试工艺6.2电子产品的检验6.3电子产品的质量管理26.2电子产品的检验1.电子产品检验的作用及检验的依据2.动态老化和静态老化的概念3.AOI、X射线及ICT的基本原理及作用教学目标1.掌握电子产品检验的作用及检验的依据；2.掌握动态老化和静态老化的概念；3.掌握AOI、X射线及ICT的基本原理及作用。4先介绍几个名词检验：对具体产品的质量检查并且判定生产过程或某一具体加工环节(如组装、焊接的等）的工作质量；调试：即调整与测试。调整各个单元电路的参数，以满足其性能指标要求，然后，对整个产品进行整体测试；试验：模拟产品的工作条件，对产品整体参数进行验证。56.2

电子产品的检验6.2.1检验的理论与方法

1.检验的概念检验：就是对产品的一个或多个质量特性进行观察、测量、试验，并将结果和规定的质量要求进行比较，以确定每项质量特性合格情况的技术性检查活动。简言之：检验就是对产品质量是否合格作出判定。62.检验的意义及作用①检验的意义产品质量是对用户负责及关系到企业生存的关键，而检验是产品质量的保证。②检验的作用符合性判定、质量把关、过程控制、提供信息、出具符合性证据。73.检验的依据检验是对产品的符合性作出判定，“符合性”中所包含的具体内容及要求，就是检验的依据。即检验的依据是标准和设计文件。目前有：国际标准：ISO标准、IEC标准；国家标准：强制性标准(GB),推荐性标准(GB/T)；行业标准：部颁标准及相关检验监督机构的标准；企业标准：企业内部标准，不低于国标和行标。86.2.2检验的分类1.按检验的阶段分（1）采购检验：包括检验和验证。检验又包括首批检验和批次检验分A、B、C类检验。（2）过程检验：有在制品、半成品或成品检验。（3）成品检验：是全面考核产品是否满足标准、设计、合同等要求的重要环节。主要包括对产品的外观、结构、功能、主要技术性能及安全、电磁兼容、环境适应等全方位检验和试验。9①定型试验：试制或小批量生产阶段进行。产品通过鉴定后才能正式生产。检验内容除包括交收试验的全部项目外，还应包括环境试验、可靠性试验、安全性试验和电磁兼容性试验。环境试验、可靠性试验、安全性试验和电磁兼容性试验均为国家强制执行标准。试验时可在试制样品中按照国家抽样标准进行抽样，或将试制样品全部进行。试验目的主要是考核试制阶段中试制样品是否已达到产品标准（技术条件）的全部内容。定型试验目前已较少采用，多采用技术鉴定的形式。10②老化试验：是对未包装、入库前的产品工作稳定性的检查。通过老化发现产品在制造过程中存在的潜在缺陷，把故障（早期失效）消灭在出厂之前。老化试验是非破坏性试验，分动态老化和静态老化。只接通电源，没有给产品注入信号，这种状态叫做静态老化；接通电源，同时还向产品输入工作信号，就叫做动态老化。11

老化的主要条件是时间和温度，根据不同情况，通常在室温下选择8h、24h、48h、72h或168h的连续老化时间；有时采取提高室内温度甚至把产品放入恒温的试验箱的办法，缩短老化时间。12产品动态老化13高温多功能综合老化系统14③最终产品检验：包括外观检验、功能检查和性能测试。④例行试验：例行试验内容与定型试验的内容基本相同，包括：电性能参数测量、安全检验、可靠性试验、环境试验、电磁兼容性试验。一般在下列情况之一时进行：正常生产过程中，定期或积累一定产量后，应周期性进行一次例行试验。长期停产后恢复生产时，出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时，应进行例行试验。

152.按检验的地点分固定场所检验和巡检。3.按检验的方法分（1）全数检验是对产品进行百分之百的检验。一般只对可靠性要求特别高的产品试制品在生产条件、生产工艺改变后生产的部分产品进行全数检验。（2）抽样检验从待检产品中抽取若干件产品进行检验，即抽样检验（简称抽检）。抽样检验是目前生产中广泛采用的一种检验方法。4.抽样检验的方法与应用目前我国采用GB/T2828，其与ISO2859对应。一般采用随机抽样。166.2.3检验仪器及设备有通用仪器和专用仪器两类。1.电子产品常用测量仪器及设备(1)电性能测量仪器及设备：电流表、电压表、欧姆表、功率计、示波器、低信、高信、失真仪、频率计、频谱分析仪等。(2)安全性能测量仪器及设备：耐压测量仪、兆欧表、接地电阻测量仪、泄露电流测量仪等。172.仪器设备的使用要求在标准规定的温度、湿度、大气压等环境条件下使用测量仪；摆放测量仪器，应便于操作和观察，并确保安全稳定;核查仪器的计量有效期、测试精度及测试范围应符合检验标准的要求；在检测开始和完成后，要分别检查仪器的工作是否正常，以免误测。186.2焊接后的仪器测试（AOI和X射线测试仪）SMT电路的小型化和高密度化，使检验的工作量越来越大，依靠人工目视检验的难度越来越高，判断标准也不能完全一致。目前，生产厂家在大批量生产过程中检测SMT电路板的焊接质量，广泛使用自动光学检测（AOI）或X射线检测技术及设备。这两类检测系统的主要差别在于对不同光信号的采集处理方式的差异。19SMT电路板的焊接检测设备——AOI自动光学测试仪20⑴AOI自动光学检测系统（90页）AOI（AutomaticOpticInspection）中文名为自动光学检测仪，是一种新型的测试技术，它是针对于可见的元器件缺漏检查、元器件识别、SMD方向检查、焊点检查、引线检查、反接检查等。AOI的结构：由工作台、CCD摄像系统、机电控制及系统软件四大部分构成。工作原理：将所摄取的图像进行数字化处理，然后与预存的“标准“进行比较，经过分析判断，发现缺陷并进行位置提示，同时生成图像文字，待操作者进一步的确认或送检修台检修。21AOI的工作原理模型22AOI系统可以完成的检查项目：一般包括元器件缺漏检查、元器件识别、SMD方向检查、焊点检查、引线检查、反接检查等。参考价格大约在0.6~17万美元之间，能够完成的检查内容与售价有关，有些只能完成上述项目中的二、三项。缺点：1.AOI系统的不足之处是只能进行图形的直观检验2.AOI系统的另一个缺点是价格昂贵。23

⑵X射线检测

PLCC、SOJ、BGA、CSP和FC芯片的焊点在器件的下面，用人眼和AOI系统都不能检验，只能用X射线检测法。检测原理：

X射线仪具有很强的穿透性，当射线照射到元器件内部时候，不同的物质对射线的吸收率不同，穿透的射线强度也不同，从而重新成像。检测过程：

X光检测仪的工作过程是X射线管产生X射线，穿过管壳内的一个铍窗，投射到印制电路板上。印制电路板上的元器件对X射线的吸收率因其材料的成分与比例不同而不同。穿过元器件的X射线被摄像机探测到后产生信号，通过增强器对该信号进行处理放大，通过图像分析软件进行分析处理，由计算机进行成像。24256.3在线检测（ICT）

6.3.1ICT（在线测试仪）简介“在线测试”这个概念是1959年美国的GE公司为检查生产的印制电路板而提出的，英文名为“InCircuitTesting”是指在线路板上测试。测试范围：元件安装过程引起的焊接短路、开路以及元件插装差错、插装方向差错、元件数值超出误差等。扩展的在线检测仪还可验证电路的运行功能。它是静态测试还是动态测试？26自动测试装置-ICT针床27设计的针床28正在检查中……29正在检查中……30ICT的结构如下页图所示。它由电脑、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。31ICT的基本结构32

电路测试针床示意图336.3.2ICT技术参数

1)最大测试点数表示设备最多能设多少个测试点。一般电阻、电容等元件只有两条引脚，每个元件只用两个测试点就够了。IC有多个引脚，每条引脚都需要设一个测试点。元件越多，电路板越复杂，需要测试点越多。因此，测试仪需要足够多的测试点数。目前ICT的最大测试点数可达2048点，已足够用了。2)可测试的元器件种类可以测试开、短路，电阻、电容、电感、二极管、三极管、稳压管、光耦、IC等多种元器件。

343)测试速度测试一块电路板的最少时间。测试速度与电路板的复杂程度有关。4)测试范围电阻的测试范围：一般0.05Ω～40MΩ；电容的测试范围：一般1pF～40000μF

电感的测试范围：一般1μH～40H5)测试电压、电流、频率测试电压一般为0～10V

测试电流一般为1μA～80mA

频率一般为1Hz～100KHz6)电路板尺寸最大的电路板尺寸一般为460×350mm35

6.3.3ICT测试原理

1）电阻测试电阻是测试其阻值。其工作原理是在电阻的测试针上加一个电流，然后测试这个电阻两端的电压，利用欧姆定律：

R=U/I算出该电阻的阻值。

2)电容测试电容是测量其容量。小电容的测试方法与电阻类似，不过是用交流信号，利用XC=U/I

同时，XC=1/(ωC)而得C=I/(Uω)=I/(2πfU)f是测试频率，U、I是测试信号的电压和电流有效值。大容量的电容测试用DC方法，即用直流电压加在电容两端，充电流随时间或指数减少的规律，在测试时加一定的延时时间就可测出其容量。

363)电感测试电感的测试方法和电容的测试类似，只用交流信号测试。4)二极管测试二极管正向测试时，加一正向电流在二极管上，二极管的正向压降为0.7V(硅材料管)，加一反向电流在二极管上，二极管压降会很大。5)三极管测试三极管分三步测试：先测试bc极和be极之间的正向压降，这和二极管的测试方法相同。再测试三极管的放大作用：在be极加一基极电流，测试ce极之间的电压。例如：b、e极加1mA电流时，c、e之间的电压由原来2V降到0.5V，则三极管处于正常的放大工作状态。

376)跳线测试跳线是跨接印制板做连线用的，只有通断两种情况。测试其电阻阻值就可以判断好坏。测试方法和测试电阻是相同的。7)IC测试一般地讲，对IC只测试其引脚是否会有连焊、虚焊的情况，至于IC内部性能如何是无法测试出来的。测试方法是将IC的各引脚对电源VCC引脚的正反向电压测试一遍，再将各引脚对IC接地端GND引脚的正反向电压测试一遍。与正常值进行比较，有不正常的可以判断该引脚连焊或虚焊。

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6.3.4ICT编程与调试

ICT的软件操作随生产厂家的不同而略有差异，大体上是类似的。测试软件一般存于电脑主机D盘中，测试软件一般分为测试统计资料、开短路测试、元件数值测试等。测试统计资料是ICT在测试产品中的产品质量统计表，会显示测试产品总数、不合格数、合格数、产品合格率及问题最多的几个元件等等，提供给品质检测人员分析。元件数值测试表是需要产品技术人员填写和编辑调试的。各元件数值测试时测试表的栏目如下图：

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B︱S%

Meas

Learn

T+

T-

T

Partname

LCIdealPin1Pin2WRg－DmsImaFreqOffsetG测试序号

测试误差

实际测试值

学习值

正误差范围负误差范围元器件类型元件图号

元件所在位置元件标称值测试高电位端针号测试低电位端针号测试方式测试量程测试值取平均值设定延时时间设定测试电流设定测试频率设定调零值功能调节G1/4～G5隔离点填写框40下面介绍几类元件的编程及调试方法。

1)电阻测试电阻元件编程在“T”处输入“R”，“partname”处输入元件图号，如R1。“Ideal”处输入标称值，如R1是10KΩ。在“Pin1”、“Pin2”输入其引脚相对应的针号。“%”、“T+”、“T-”处输入该电阻的误差范围，“W”处输入“I”测试方法(普通测试方法)。如果电阻在电路中与一个电解电容并联，则因“I”测试方法测试时间很快，电容充电需要一定时间，将会出现测试误差，只要将“W”栏中的“I”改为“V”，再加一定的延时时间“Dms”，如20ms，则测试结果就与实际值相同了。

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电阻测量时，有时因为电路关系，需加一隔离点。如右图所示，电阻R1和R2、R3并联，当在1、2针位测试R1的阻值时，测试结果不是1KΩ，而是500Ω。要解决这一问题，我们选择3号位增加一针号“3”，使“3”号针位的电位和1号针位的电位相等。那么R2、R3支路就不会使1号针位的电流分流了，测试结果也就准确了。“3”号针位就叫隔离点，编程对地“G”处填入“Y”，表示启动隔离功能。在“G1/4～G5”处填入“3”，表示“3”是隔离点。加隔离点测试电阻测试图42

12)电容测试有两种方法：小容量(100nf以下)的电容，用交流AC测试。在“T”处填入“C”，“Partname”处填入元件图号，“Ideal”填入标称容量，在“Pin1”、“Pin2”处填入引脚的对应测试针号，“W”处填入“A”，即AC测试方法，“Freq”处填入测试频率，默认为30KHz,“%”、“T+”、“T-”填入相应的误差值，其他按默认值。

大容量的电容，如电解电容在“W”处填入“D”，即DC测试方法，“Dms”处填入适当的延时时间，如30，表示延时30ms。3)二极管测试二极管是测试其正向压降和反向电压。正向测试时，“T”填入“D(二极管)”，“Partname”填入图号，“Ideal”填入压降,正向“0.7V”，反向“2.0V(设置的测试电压)”。“Pin1”填入高电位的测试针号，“Pin2”填入低电位的测试针号。正向测试后可以反向测试一次。

434)三极管测试三极管是测试其be、bc电极之间的正向压降，然后再测试其放大作用。正向压降的测试方法和二极管相同，不再重复。测试放大作用时，“Partname”填入Q-CE，“Ideal”填入“2.0V(用2V电压测试)”，“Pin1”填入C极的针号(NPN管)，“Part2”填入e极的针号(NPN管)，“G1/4”填入“1”，即“1”号针做输入基极电流用，“T”填入“T”。

5)电感类测试测试电感用交流(AC)测试方法，在“T”处填入“L”，“partname”填入元件图号，在“Ideal”填入标称电感量，在“Part1”、“Part2”填入相应的针号，“Dms”处填入延时时间，“—”处填入“