|
| |
| ICT在線(xiàn)測試儀原理摘要： 本文介紹在線(xiàn)測試的基本知識和基本原理。 1 慨述 1.1 定義 ICT在線(xiàn)測試儀，ICT，In-Circuit Test，是通過(guò)對在線(xiàn)元器件的電性能及電氣連接進(jìn)行測試來(lái)檢查生產(chǎn)制造缺陷及元器件不良的一種標準測試手段。它主要檢查在線(xiàn)的單個(gè)元器件以及各電路網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)、短路情況，具有操作簡(jiǎn)單、快捷迅速、故障定位準確等特點(diǎn)。 飛針ICT基本只進(jìn)行靜態(tài)的測試，優(yōu)點(diǎn)是不需制作夾具，程序開(kāi)發(fā)時(shí)間短。 針床式ICT可進(jìn)行模擬器件功能和數字器件邏輯功能測試，故障覆蓋率高，但對每種單板需制作專(zhuān)用的針床夾具，夾具制作和程序開(kāi)發(fā)周期長(cháng)。 1.2 ICT的范圍及特點(diǎn) 檢查制成板上在線(xiàn)元器件的電氣性能和電路網(wǎng)絡(luò )的連接情況。能夠定量地對電阻、電容、電感、晶振等器件進(jìn)行測量，對二極管、三極管、光藕、變壓器、繼電器、運算放大器、電源模塊等進(jìn)行功能測試，對中小規模的集成電路進(jìn)行功能測試，如所有74系列、Memory 類(lèi)、常用驅動(dòng)類(lèi)、交換類(lèi)等IC。 它通過(guò)直接對在線(xiàn)器件電氣性能的測試來(lái)發(fā)現制造工藝的缺陷和元器件的不良。元件類(lèi)可檢查出元件值的超差、失效或損壞，Memory類(lèi)的程序錯誤等。對工藝類(lèi)可發(fā)現如焊錫短路，元件插錯、插反、漏裝，管腳翹起、虛焊，PCB短路、斷線(xiàn)等故障。 測試的故障直接定位在具體的元件、器件管腳、網(wǎng)絡(luò )點(diǎn)上，故障定位準確。對故障的維修不需較多專(zhuān)業(yè)知識。采用程序控制的自動(dòng)化測試，操作簡(jiǎn)單，測試快捷迅速，單板的測試時(shí)間一般在幾秒至幾十秒。 1。3意義 在線(xiàn)測試通常是生產(chǎn)中第一道測試工序，能及時(shí)反應生產(chǎn)制造狀況，利于工藝改進(jìn)和提升。ICT在線(xiàn)測試儀測試過(guò)的故障板,因故障定位準，維修方便，可大幅提高生產(chǎn)效率和減少維修成本。因其測試項目具體，是現代化大生產(chǎn)品質(zhì)保證的重要測試手段之一。 ICT測試理論做一些簡(jiǎn)單介紹 1基本測試方法 1.1模擬器件測試 利用運算放大器進(jìn)行測試。由“A”點(diǎn)“虛地”的概念有： ∵Ix = Iref ∴Rx = Vs/ V0*Rref Vs、Rref分別為激勵信號源、儀器計算電阻。測量出V0，則Rx可求出。 若待測Rx為電容、電感，則Vs交流信號源，Rx為阻抗形式，同樣可求出C或L。 1.2 隔離（Guarding） 上面的測試方法是針對獨立的器件，而實(shí)際電路上器件相互連接、相互影響，使Ix笽ref，測試時(shí)必須加以隔離（Guarding）。隔離是在線(xiàn)測試的基本技術(shù)。 在上電路中，因R1、R2的連接分流，使Ix笽ref ，Rx = Vs/ V0*Rref等式不成立。測試時(shí)，只要使G與F點(diǎn)同電位，R2中無(wú)電流流過(guò)，仍然有Ix=Iref，Rx的等式不變。將G點(diǎn)接地，因F點(diǎn)虛地，兩點(diǎn)電位相等，則可實(shí)現隔離。實(shí)際實(shí)用時(shí)，通過(guò)一個(gè)隔離運算放大器使G與F等電位。ICT測試儀可提供很多個(gè)隔離點(diǎn)，消除外圍電路對測試的影響。 1.2 IC的測試 對數字IC，采用Vector（向量）測試。向量測試類(lèi)似于真值表測量，激勵輸入向量，測量輸出向量，通過(guò)實(shí)際邏輯功能測試判斷器件的好壞。 如:與非門(mén)的測試 對模擬IC的測試，可根據IC實(shí)際功能激勵電壓、電流，測量對應輸出，當作功能塊測試。 2 非向量測試 隨著(zhù)現代制造技術(shù)的發(fā)展，超大規模集成電路的使用，編寫(xiě)器件的向量測試程序常?；ㄙM大量的時(shí)間，如80386的測試程序需花費一位熟練編程人員近半年的時(shí)間。SMT器件的大量應用，使器件引腳開(kāi)路的故障現象變得更加突出。為此各公司非向量測試技術(shù)，Teradyne推出MultiScan；GenRad推出的Xpress非向量測試技術(shù)。 2.1 DeltaScan模擬結測試技術(shù) DeltaScan利用幾乎所有數字器件管腳和絕大多數混合信號器件引腳都有的靜電放電保護或寄生二極管，對被測器件的獨立引腳對進(jìn)行簡(jiǎn)單的直流電流測試。當某塊板的電源被切斷后，器件上任何兩個(gè)管腳的等效電路如下圖中所示。 1 在管腳A加一對地的負電壓，電流Ia流過(guò)管腳A之正向偏壓二極管。測量流過(guò)管腳A的電流Ia。 2 保持管腳A的電壓，在管腳B加一較高負電壓，電流Ib流過(guò)管腳B之正向偏壓二極管。由于從管腳A和管腳B至接地之共同基片電阻內的電流分享，電流Ia會(huì )減少。 3 再次測量流過(guò)管腳A的電流Ia。如果當電壓被加到管腳B時(shí)Ia沒(méi)有變化（delta），則一定存在連接問(wèn)題。 DeltaScan軟件綜合從該器件上許多可能的管腳對得到的測試結果，從而得出精確的故障診斷。信號管腳、電源和接地管腳、基片都參與DeltaScan測試，這就意味著(zhù)除管腳脫開(kāi)之外，DeltaScan也可以檢測出器件缺失、插反、焊線(xiàn)脫開(kāi)等制造故障。 GenRad類(lèi)式的測試稱(chēng)Junction Xpress。其同樣利用IC內的二極管特性，只是測試是通過(guò)測量二極管的頻譜特性（二次諧波）來(lái)實(shí)現的。 DeltaScan技術(shù)不需附加夾具硬件，成為首推技術(shù)。 2.2 FrameScan電容藕合測試 FrameScan利用電容藕合探測管腳的脫開(kāi)。每個(gè)器件上面有一個(gè)電容性探頭，在某個(gè)管腳激勵信號，電容性探頭拾取信號。如圖所示： 1 夾具上的多路開(kāi)關(guān)板選擇某個(gè)器件上的電容性探頭。 2 測試儀內的模擬測試板（ATB）依次向每個(gè)被測管腳發(fā)出交流信號。 3 電容性探頭采集并緩沖被測管腳上的交流信號。 4 ATB測量電容性探頭拾取的交流信號。如果某個(gè)管腳與電路板的連接是正確的，就會(huì )測到信號；如果該管腳脫開(kāi)，則不會(huì )有信號。 GenRad類(lèi)式的技術(shù)稱(chēng)Open Xpress。原理類(lèi)似。 此技術(shù)夾具需要傳感器和其他硬件，測試成本稍高。 3 Boundary-Scan邊界掃描技術(shù) ICT測試儀要求每一個(gè)電路節點(diǎn)至少有一個(gè)測試點(diǎn)。但隨著(zhù)器件集成度增高，功能越來(lái)越強，封裝越來(lái)越小，SMT元件的增多，多層板的使用，PCB板元件密度的增大，要在每一個(gè)節點(diǎn)放一根探針變得很困難，為增加測試點(diǎn)，使制造費用增高；同時(shí)為開(kāi)發(fā)一個(gè)功能強大器件的測試庫變得困難，開(kāi)發(fā)周期延長(cháng)。為此，聯(lián)合測試組織（JTAG）頒布了IEEE1149.1測試標準。 IEEE1149.1定義了一個(gè)掃描器件的幾個(gè)重要特性。首先定義了組成測試訪(fǎng)問(wèn)端口（TAP）的四（五〕個(gè)管腳：TDI、TDO、TCK、TMS，（TRST）。測試方式選擇（TMS）用來(lái)加載控制信息；其次定義了由TAP控制器支持的幾種不同測試模式，主要有外測試（EXTEST）、內測試（INTEST）、運行測試（RUNTEST）；最后提出了邊界掃描語(yǔ)言（Boundary Scan Description Language），BSDL語(yǔ)言描述掃描器件的重要信息，它定義管腳為輸入、輸出和雙向類(lèi)型，定義了TAP的模式和指令集。 具有邊界掃描的器件的每個(gè)引腳都和一個(gè)串行移位寄存器（SSR）的單元相接，稱(chēng)為掃描單元，掃描單元連在一起構成一個(gè)移位寄存器鏈，用來(lái)控制和檢測器件引腳。其特定的四個(gè)管腳用來(lái)完成測試任務(wù)。 將多個(gè)掃描器件的掃描鏈通過(guò)他們的TAP連在一起就形成一個(gè)連續的邊界寄存器鏈，在鏈頭加TAP信號就可控制和檢測所有與鏈相連器件的管腳。這樣的虛擬接觸代替了針床夾具對器件每個(gè)管腳的物理接觸，虛擬訪(fǎng)問(wèn)代替實(shí)際物理訪(fǎng)問(wèn)，去掉大量的占用PCB板空間的測試焊盤(pán)，減少了PCB和夾具的制造費用。 作為一種測試策略，在對PCB板進(jìn)行可測性設計時(shí)，可利用專(zhuān)門(mén)軟件分析電路網(wǎng)點(diǎn)和具掃描功能的器件，決定怎樣有效地放有限數量的測試點(diǎn)，而又不減低測試覆蓋率，最經(jīng)濟的減少測試點(diǎn)和測試針。 邊界掃描技術(shù)解決了無(wú)法增加測試點(diǎn)的困難，更重要的是它提供了一種簡(jiǎn)單而且快捷地產(chǎn)生測試圖形的方法，利用軟件工具可以將BSDL文件轉換成測試圖形，如Teradyne的Victory，GenRad的Basic Scan和Scan Path Finder。解決編寫(xiě)復雜測試庫的困難。 用TAP訪(fǎng)問(wèn)口還可實(shí)現對如CPLD、FPGA、Flash Memroy的在線(xiàn)編程（In-System Program或On Board Program）。 4 Nand-Tree Nand-Tree是Inter公司發(fā)明的一種可測性設計技術(shù)。在我司產(chǎn)品中，現只發(fā)現82371芯片內此設計。描述其設計結構的有一一般程*.TR2的文件，我們可將此文件轉換成測試向量。 ICT測試要做到故障定位準、測試穩定，與電路和PCB設計有很大關(guān)系。原則上我們要求每一個(gè)電路網(wǎng)絡(luò )點(diǎn)都有測試點(diǎn)。電路設計要做到各個(gè)器件的狀態(tài)進(jìn)行隔離后，可互不影響。對邊界掃描、Nand-Tree的設計要安裝可測性要求。 |
