6.2 電子產(chǎn)品的檢驗-2 設備

電子產(chǎn)品制造技術主講教師李水

第6章電子產(chǎn)品的調(diào)試與檢驗6.1電子產(chǎn)品的調(diào)試工藝6.2電子產(chǎn)品的檢驗6.3電子產(chǎn)品的質(zhì)量管理26.2電子產(chǎn)品的檢驗1.電子產(chǎn)品檢驗的作用及檢驗的依據(jù)2.動態(tài)老化和靜態(tài)老化的概念3.AOI、X射線及ICT的基本原理及作用教學目標1.掌握電子產(chǎn)品檢驗的作用及檢驗的依據(jù)；2.掌握動態(tài)老化和靜態(tài)老化的概念；3.掌握AOI、X射線及ICT的基本原理及作用。4先介紹幾個名詞檢驗：對具體產(chǎn)品的質(zhì)量檢查并且判定生產(chǎn)過程或某一具體加工環(huán)節(jié)(如組裝、焊接的等）的工作質(zhì)量；調(diào)試：即調(diào)整與測試。調(diào)整各個單元電路的參數(shù)，以滿足其性能指標要求，然后，對整個產(chǎn)品進行整體測試；試驗：模擬產(chǎn)品的工作條件，對產(chǎn)品整體參數(shù)進行驗證。56.2

電子產(chǎn)品的檢驗6.2.1檢驗的理論與方法

1.檢驗的概念檢驗：就是對產(chǎn)品的一個或多個質(zhì)量特性進行觀察、測量、試驗，并將結果和規(guī)定的質(zhì)量要求進行比較，以確定每項質(zhì)量特性合格情況的技術性檢查活動。簡言之：檢驗就是對產(chǎn)品質(zhì)量是否合格作出判定。62.檢驗的意義及作用①檢驗的意義產(chǎn)品質(zhì)量是對用戶負責及關系到企業(yè)生存的關鍵，而檢驗是產(chǎn)品質(zhì)量的保證。②檢驗的作用符合性判定、質(zhì)量把關、過程控制、提供信息、出具符合性證據(jù)。73.檢驗的依據(jù)檢驗是對產(chǎn)品的符合性作出判定，“符合性”中所包含的具體內(nèi)容及要求，就是檢驗的依據(jù)。即檢驗的依據(jù)是標準和設計文件。目前有：國際標準：ISO標準、IEC標準；國家標準：強制性標準(GB),推薦性標準(GB/T)；行業(yè)標準：部頒標準及相關檢驗監(jiān)督機構的標準；企業(yè)標準：企業(yè)內(nèi)部標準，不低于國標和行標。86.2.2檢驗的分類1.按檢驗的階段分（1）采購檢驗：包括檢驗和驗證。檢驗又包括首批檢驗和批次檢驗分A、B、C類檢驗。（2）過程檢驗：有在制品、半成品或成品檢驗。（3）成品檢驗：是全面考核產(chǎn)品是否滿足標準、設計、合同等要求的重要環(huán)節(jié)。主要包括對產(chǎn)品的外觀、結構、功能、主要技術性能及安全、電磁兼容、環(huán)境適應等全方位檢驗和試驗。9①定型試驗：試制或小批量生產(chǎn)階段進行。產(chǎn)品通過鑒定后才能正式生產(chǎn)。檢驗內(nèi)容除包括交收試驗的全部項目外，還應包括環(huán)境試驗、可靠性試驗、安全性試驗和電磁兼容性試驗。環(huán)境試驗、可靠性試驗、安全性試驗和電磁兼容性試驗均為國家強制執(zhí)行標準。試驗時可在試制樣品中按照國家抽樣標準進行抽樣，或?qū)⒃囍茦悠啡窟M行。試驗目的主要是考核試制階段中試制樣品是否已達到產(chǎn)品標準（技術條件）的全部內(nèi)容。定型試驗目前已較少采用，多采用技術鑒定的形式。10②老化試驗：是對未包裝、入庫前的產(chǎn)品工作穩(wěn)定性的檢查。通過老化發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在制造過程中存在的潛在缺陷，把故障（早期失效）消滅在出廠之前。老化試驗是非破壞性試驗，分動態(tài)老化和靜態(tài)老化。只接通電源，沒有給產(chǎn)品注入信號，這種狀態(tài)叫做靜態(tài)老化；接通電源，同時還向產(chǎn)品輸入工作信號，就叫做動態(tài)老化。11

老化的主要條件是時間和溫度，根據(jù)不同情況，通常在室溫下選擇8h、24h、48h、72h或168h的連續(xù)老化時間；有時采取提高室內(nèi)溫度甚至把產(chǎn)品放入恒溫的試驗箱的辦法，縮短老化時間。12產(chǎn)品動態(tài)老化13高溫多功能綜合老化系統(tǒng)14③最終產(chǎn)品檢驗：包括外觀檢驗、功能檢查和性能測試。④例行試驗：例行試驗內(nèi)容與定型試驗的內(nèi)容基本相同，包括：電性能參數(shù)測量、安全檢驗、可靠性試驗、環(huán)境試驗、電磁兼容性試驗。一般在下列情況之一時進行：正常生產(chǎn)過程中，定期或積累一定產(chǎn)量后，應周期性進行一次例行試驗。長期停產(chǎn)后恢復生產(chǎn)時，出廠檢驗結果與上次型式檢驗有較大差異時，應進行例行試驗。

152.按檢驗的地點分固定場所檢驗和巡檢。3.按檢驗的方法分（1）全數(shù)檢驗是對產(chǎn)品進行百分之百的檢驗。一般只對可靠性要求特別高的產(chǎn)品試制品在生產(chǎn)條件、生產(chǎn)工藝改變后生產(chǎn)的部分產(chǎn)品進行全數(shù)檢驗。（2）抽樣檢驗從待檢產(chǎn)品中抽取若干件產(chǎn)品進行檢驗，即抽樣檢驗（簡稱抽檢）。抽樣檢驗是目前生產(chǎn)中廣泛采用的一種檢驗方法。4.抽樣檢驗的方法與應用目前我國采用GB/T2828，其與ISO2859對應。一般采用隨機抽樣。166.2.3檢驗儀器及設備有通用儀器和專用儀器兩類。1.電子產(chǎn)品常用測量儀器及設備(1)電性能測量儀器及設備：電流表、電壓表、歐姆表、功率計、示波器、低信、高信、失真儀、頻率計、頻譜分析儀等。(2)安全性能測量儀器及設備：耐壓測量儀、兆歐表、接地電阻測量儀、泄露電流測量儀等。172.儀器設備的使用要求在標準規(guī)定的溫度、濕度、大氣壓等環(huán)境條件下使用測量儀；擺放測量儀器，應便于操作和觀察，并確保安全穩(wěn)定;核查儀器的計量有效期、測試精度及測試范圍應符合檢驗標準的要求；在檢測開始和完成后，要分別檢查儀器的工作是否正常，以免誤測。186.2焊接后的儀器測試（AOI和X射線測試儀）SMT電路的小型化和高密度化，使檢驗的工作量越來越大，依靠人工目視檢驗的難度越來越高，判斷標準也不能完全一致。目前，生產(chǎn)廠家在大批量生產(chǎn)過程中檢測SMT電路板的焊接質(zhì)量，廣泛使用自動光學檢測（AOI）或X射線檢測技術及設備。這兩類檢測系統(tǒng)的主要差別在于對不同光信號的采集處理方式的差異。19SMT電路板的焊接檢測設備——AOI自動光學測試儀20⑴AOI自動光學檢測系統(tǒng)（90頁）AOI（AutomaticOpticInspection）中文名為自動光學檢測儀，是一種新型的測試技術，它是針對于可見的元器件缺漏檢查、元器件識別、SMD方向檢查、焊點檢查、引線檢查、反接檢查等。AOI的結構：由工作臺、CCD攝像系統(tǒng)、機電控制及系統(tǒng)軟件四大部分構成。工作原理：將所攝取的圖像進行數(shù)字化處理，然后與預存的“標準“進行比較，經(jīng)過分析判斷，發(fā)現(xiàn)缺陷并進行位置提示，同時生成圖像文字，待操作者進一步的確認或送檢修臺檢修。21AOI的工作原理模型22AOI系統(tǒng)可以完成的檢查項目：一般包括元器件缺漏檢查、元器件識別、SMD方向檢查、焊點檢查、引線檢查、反接檢查等。參考價格大約在0.6~17萬美元之間，能夠完成的檢查內(nèi)容與售價有關，有些只能完成上述項目中的二、三項。缺點：1.AOI系統(tǒng)的不足之處是只能進行圖形的直觀檢驗2.AOI系統(tǒng)的另一個缺點是價格昂貴。23

⑵X射線檢測

PLCC、SOJ、BGA、CSP和FC芯片的焊點在器件的下面，用人眼和AOI系統(tǒng)都不能檢驗，只能用X射線檢測法。檢測原理：

X射線儀具有很強的穿透性，當射線照射到元器件內(nèi)部時候，不同的物質(zhì)對射線的吸收率不同，穿透的射線強度也不同，從而重新成像。檢測過程：

X光檢測儀的工作過程是X射線管產(chǎn)生X射線，穿過管殼內(nèi)的一個鈹窗，投射到印制電路板上。印制電路板上的元器件對X射線的吸收率因其材料的成分與比例不同而不同。穿過元器件的X射線被攝像機探測到后產(chǎn)生信號，通過增強器對該信號進行處理放大，通過圖像分析軟件進行分析處理，由計算機進行成像。24256.3在線檢測（ICT）

6.3.1ICT（在線測試儀）簡介“在線測試”這個概念是1959年美國的GE公司為檢查生產(chǎn)的印制電路板而提出的，英文名為“InCircuitTesting”是指在線路板上測試。測試范圍：元件安裝過程引起的焊接短路、開路以及元件插裝差錯、插裝方向差錯、元件數(shù)值超出誤差等。擴展的在線檢測儀還可驗證電路的運行功能。它是靜態(tài)測試還是動態(tài)測試？26自動測試裝置-ICT針床27設計的針床28正在檢查中……29正在檢查中……30ICT的結構如下頁圖所示。它由電腦、測試電路、測試壓板及針床和顯示、機械傳動等部分組成。軟件部分是Windows操作系統(tǒng)和ICT測試軟件。電腦部分就是一臺普通的PC機，用其windows操作系統(tǒng)完成與測試軟件的接口和在顯示器上顯示、打印、統(tǒng)計等功能。測試電路分控制電路和開關電路?？刂齐娐肥强刂茖ο鄳脑骷y試其參數(shù)。電阻測試其阻值，電容測試其容量，電感測其電感量等。開關電路是接通需測試的相應元器件，由繼電器或CMOS半導體開關組成。31ICT的基本結構32

電路測試針床示意圖336.3.2ICT技術參數(shù)

1)最大測試點數(shù)表示設備最多能設多少個測試點。一般電阻、電容等元件只有兩條引腳，每個元件只用兩個測試點就夠了。IC有多個引腳，每條引腳都需要設一個測試點。元件越多，電路板越復雜，需要測試點越多。因此，測試儀需要足夠多的測試點數(shù)。目前ICT的最大測試點數(shù)可達2048點，已足夠用了。2)可測試的元器件種類可以測試開、短路，電阻、電容、電感、二極管、三極管、穩(wěn)壓管、光耦、IC等多種元器件。

343)測試速度測試一塊電路板的最少時間。測試速度與電路板的復雜程度有關。4)測試范圍電阻的測試范圍：一般0.05Ω～40MΩ；電容的測試范圍：一般1pF～40000μF

電感的測試范圍：一般1μH～40H5)測試電壓、電流、頻率測試電壓一般為0～10V

測試電流一般為1μA～80mA

頻率一般為1Hz～100KHz6)電路板尺寸最大的電路板尺寸一般為460×350mm35

6.3.3ICT測試原理

1）電阻測試電阻是測試其阻值。其工作原理是在電阻的測試針上加一個電流，然后測試這個電阻兩端的電壓，利用歐姆定律：

R=U/I算出該電阻的阻值。

2)電容測試電容是測量其容量。小電容的測試方法與電阻類似，不過是用交流信號，利用XC=U/I

同時，XC=1/(ωC)而得C=I/(Uω)=I/(2πfU)f是測試頻率，U、I是測試信號的電壓和電流有效值。大容量的電容測試用DC方法，即用直流電壓加在電容兩端，充電流隨時間或指數(shù)減少的規(guī)律，在測試時加一定的延時時間就可測出其容量。

363)電感測試電感的測試方法和電容的測試類似，只用交流信號測試。4)二極管測試二極管正向測試時，加一正向電流在二極管上，二極管的正向壓降為0.7V(硅材料管)，加一反向電流在二極管上，二極管壓降會很大。5)三極管測試三極管分三步測試：先測試bc極和be極之間的正向壓降，這和二極管的測試方法相同。再測試三極管的放大作用：在be極加一基極電流，測試ce極之間的電壓。例如：b、e極加1mA電流時，c、e之間的電壓由原來2V降到0.5V，則三極管處于正常的放大工作狀態(tài)。

376)跳線測試跳線是跨接印制板做連線用的，只有通斷兩種情況。測試其電阻阻值就可以判斷好壞。測試方法和測試電阻是相同的。7)IC測試一般地講，對IC只測試其引腳是否會有連焊、虛焊的情況，至于IC內(nèi)部性能如何是無法測試出來的。測試方法是將IC的各引腳對電源VCC引腳的正反向電壓測試一遍，再將各引腳對IC接地端GND引腳的正反向電壓測試一遍。與正常值進行比較，有不正常的可以判斷該引腳連焊或虛焊。

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6.3.4ICT編程與調(diào)試

ICT的軟件操作隨生產(chǎn)廠家的不同而略有差異，大體上是類似的。測試軟件一般存于電腦主機D盤中，測試軟件一般分為測試統(tǒng)計資料、開短路測試、元件數(shù)值測試等。測試統(tǒng)計資料是ICT在測試產(chǎn)品中的產(chǎn)品質(zhì)量統(tǒng)計表，會顯示測試產(chǎn)品總數(shù)、不合格數(shù)、合格數(shù)、產(chǎn)品合格率及問題最多的幾個元件等等，提供給品質(zhì)檢測人員分析。元件數(shù)值測試表是需要產(chǎn)品技術人員填寫和編輯調(diào)試的。各元件數(shù)值測試時測試表的欄目如下圖：

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B︱S%

Meas

Learn

T+

T-

T

Partname

LCIdealPin1Pin2WRg－DmsImaFreqOffsetG測試序號

測試誤差

實際測試值

學習值

正誤差范圍負誤差范圍元器件類型元件圖號

元件所在位置元件標稱值測試高電位端針號測試低電位端針號測試方式測試量程測試值取平均值設定延時時間設定測試電流設定測試頻率設定調(diào)零值功能調(diào)節(jié)G1/4～G5隔離點填寫框40下面介紹幾類元件的編程及調(diào)試方法。

1)電阻測試電阻元件編程在“T”處輸入“R”，“partname”處輸入元件圖號，如R1?！癐deal”處輸入標稱值，如R1是10KΩ。在“Pin1”、“Pin2”輸入其引腳相對應的針號?！?”、“T+”、“T-”處輸入該電阻的誤差范圍，“W”處輸入“I”測試方法(普通測試方法)。如果電阻在電路中與一個電解電容并聯(lián)，則因“I”測試方法測試時間很快，電容充電需要一定時間，將會出現(xiàn)測試誤差，只要將“W”欄中的“I”改為“V”，再加一定的延時時間“Dms”，如20ms，則測試結果就與實際值相同了。

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電阻測量時，有時因為電路關系，需加一隔離點。如右圖所示，電阻R1和R2、R3并聯(lián)，當在1、2針位測試R1的阻值時，測試結果不是1KΩ，而是500Ω。要解決這一問題，我們選擇3號位增加一針號“3”，使“3”號針位的電位和1號針位的電位相等。那么R2、R3支路就不會使1號針位的電流分流了，測試結果也就準確了?！?”號針位就叫隔離點，編程對地“G”處填入“Y”，表示啟動隔離功能。在“G1/4～G5”處填入“3”，表示“3”是隔離點。加隔離點測試電阻測試圖42

12)電容測試有兩種方法：小容量(100nf以下)的電容，用交流AC測試。在“T”處填入“C”，“Partname”處填入元件圖號，“Ideal”填入標稱容量，在“Pin1”、“Pin2”處填入引腳的對應測試針號，“W”處填入“A”，即AC測試方法，“Freq”處填入測試頻率，默認為30KHz,“%”、“T+”、“T-”填入相應的誤差值，其他按默認值。

大容量的電容，如電解電容在“W”處填入“D”，即DC測試方法，“Dms”處填入適當?shù)难訒r時間，如30，表示延時30ms。3)二極管測試二極管是測試其正向壓降和反向電壓。正向測試時，“T”填入“D(二極管)”，“Partname”填入圖號，“Ideal”填入壓降,正向“0.7V”，反向“2.0V(設置的測試電壓)”?！癙in1”填入高電位的測試針號，“Pin2”填入低電位的測試針號。正向測試后可以反向測試一次。

434)三極管測試三極管是測試其be、bc電極之間的正向壓降，然后再測試其放大作用。正向壓降的測試方法和二極管相同，不再重復。測試放大作用時，“Partname”填入Q-CE，“Ideal”填入“2.0V(用2V電壓測試)”，“Pin1”填入C極的針號(NPN管)，“Part2”填入e極的針號(NPN管)，“G1/4”填入“1”，即“1”號針做輸入基極電流用，“T”填入“T”。

5)電感類測試測試電感用交流(AC)測試方法，在“T”處填入“L”，“partname”填入元件圖號，在“Ideal”填入標稱電感量，在“Part1”、“Part2”填入相應的針號，“Dms”處填入延時時間，“—”處填入“