在线测试机的系统架构及测试原理

在线测试机的系统架构及测试原理

<概述>

对于电子电路板插焊组合的厂家而言¸质量稳定与功能适用的『在线测试机』(In Circuit Tester¸简称ICT)¸是大家梦寐以求的·因为电子电路板上的电子零件动辄数十至数千个¸不管使用手动或自动插焊而言¸漏插、错插、冷焊、错位或零件故障¸可说很难避免·

上述不良状态¸若依赖人工检查既费时且不可靠¸虽然在成品出厂前通常会实施功能测试(Functional Test)来验证产品质量¸但是这种测试只能判断电子电路板的合格与否¸并无法指示不良的零件¸仍然须依赖训练有素的技术人员来检修之¸依然是费时且费工·

ICT最主要的功能是可以从电路板中¸精确的检验与指示出不良的零件¸并可说明其不良原因·因此若在电路板插焊完成时¸先执行ICT检验¸则可以解决大部份有关漏插、错插、冷焊、错位或零件故障等不良的事件¸藉以提升电路板制作之品管的能力·

<系统架构>

如图1所示为本公司所推展之ICT-3700NT『在线测试机』的系统架构图¸兹分别说明各单元的功能¸叙述如下:

一、直流量测板(DC Measurement Board):

1.产生定电流源(Constant Current Source).

2.产生定电压源(Constant Voltage Source).

3.执行隔离(Guarding)及高阻量测(High Resister Testing).

4.短路/开路比较(Open/Shirt Compare)及模拟数字转换(ADC).

5.执行电阻及电压量测.

二、交流量测板(AC Measurement Board):

1. 产生交流波型(AC Waveform)¸频率可由100Hz ~ 1MHz.

2. 接收AC信号经放大及滤波后转换成与有效值(RMS)之直流信

号.

3. 执行相位侦测(Phase Detecting).

4. 处理后之DC信号再送至直流量测板.

一、系统板(System Board):

1.连接个人计算机之界面卡( I/O Card).

2.经由两组50p扁平电缆传送1~27片开关板之解碼.

3.做为直流量测板及交流量测板与计算机间之界面.

二、功能板(Function Board):

1.执行集成电路扫瞄测试(IC Scan Testing).

2.配合惠普公司之HP TestJet¸执行集成电路量测.

3.执行自我测试(Self testing).

4.提供电路板功能测试(Functional Test)之电源与控制.

三、开关板(Relay Boards):

1.做为量测系统与针床之界面

2.交/直流信号源之传输·

3.量测信号之传输·

4.针点之选择·

四、个人计算机:

1. 主机: PC/AT及以上版本皆可适用·

2. 打印机: 为了解省空间之占用¸一般使用小型点矩阵印表

机(Dot Matrix Printer)¸如Star DP8340.

3. I/O卡: 做为量测系统与个人计算机间之传输界面·

4. 软件: 提供下述之功能:

(1) 电路板量测执行·

(2) 档案之读取、开启、储存、删除、及建立等处理·

(3) 系统及测试状态设定·

(4) 系统自我诊断·

(5) 探针坐标码侦测·

(6) 电路板短路/开路状态学习·

(7) 电路板欲测零件特性参数编辑·

(8) 屏幕画面编辑及调色·

(9) 报表及信息打印控制·

五、机构: 含压床及工作桌(如图2)¸说明如下:

1. 压床: 使用气压缸为动力¸带动压板及压条¸将待测电路板

均匀且紧密地与探针接合·

2. 工作桌: 用以摆置整个卡夹(Card Cage)、计算机及电源供应

器¸并做为压床的基座·

六、针床: 针床的制作须依据待测电路板的GERBAL File图文件¸来

设计安排探针的坐标位置·

七、电源供应器: 用以提供整个系统所需之直流电源¸如+5v、±

12v、+24v及+56v(高压用)等·

<量测原理>

一、隔离(Guarding)原理:

隔离为ICT很重要的一种应用技术¸乃是将待测零件相连接的零件给予隔离¸使待测零件的量测不受影响¸如图3所示¸应

用电压随耦器(Voltage Follower)之输出电压与其输入电压相

等¸及运算放大器之两输入端间虚地(Virture Grund)的原理¸

使得与待测零件相连的零件之两端同电位¸而不会产生分流来影

响待测零件之量测·

经由隔离之实施后¸流经R2的电流几近零¸不致影响R1之

量测·

二、电阻的测试原理:

1. 定电流测量法: 如图4所示¸为常被使用之电阻的测量法¸

须实施配合隔离配合之·

2.定电压测量法: 对于与大电容并联的电阻而言¸如果使用前

述之定电流测量法¸须要较长之充电时间¸

因此使用如图5所示¸应用运算放大器之反相

放大器原理¸实施定电压测量法较佳·

3.相位测量法: 当电阻与电容并联¸或电阻与电感并联时¸使

用相位测量法可一并测量出电阻与电容(或电

感) ; 此法为送出交流电压源至待测零件¸利

用相位差来分别量测出电阻与电抗所形成之电

压¸而计算出电阻与电容(或电感)之值·

三、电容的测试原理:

1. 交流定电压测量法: 如图6所示应用运算放大器(OPA)之反相

放大原理¸可计算出电容之值·

2. 直流定电流测量法: 对于较大值之电容(3uF以上)¸使用直流

定电流对电容充电¸由于充电电压与其

充电时间成线性关系¸故可由之斜率(如

图7所示)¸来计算出电容之值·

3. 相位测量法: 与上述量测电阻之相位测量法相同·

三、电感的测试原理: 使用上述之相位测量法·

四、二极管的测试原理:

1.普通二极管采用如图8a所示之顺向电压测量法¸来辨别

二极管的好坏·

2. 若为Zener二极管¸则采用如图8b所示之反向崩溃电压测量

法¸来辨别Zener二极管的好坏·

五、晶体管的测试原理:

如图9所示¸分别从晶体管的集极(Collector)与基极(Base )各送电压¸再由集极与射极之间的电压(Vce)¸来辨别晶体管的

好坏·

六、光耦合晶体的测试原理: 如图10所示¸

1. 输入端: 应用二极管的测试原理为之·

2. 输出端: 于输入端加上顺向电压¸由集极与射极之间的电压

(Vce)¸来辨别光耦合晶体的好坏·

七、集成电路扫瞄测试(IC Scan Testing) :

一般的集成电路(IC)在其输入端¸皆有电压夹止二极管(