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5.1电子产品的检验5.2焊接后的仪器测试（AOI和X射线测试仪）5.3在线检测(ICT）第5章电子产品生产中的检验与调试教学目标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ICT的基本原理及作用。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。5.1电子产品的检验5.1.1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。2.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之关键，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。3.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。5.1.2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还有分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。①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。②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。老化的主要条件是时间和温度，根据不同情况，通常在可以室温下选择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。产品动态老化高温多功能综合老化系统③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。2.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：产品制造全过程中，对全部单一成品、半成品的质量特性进行逐个检验为全数检验。检验后，根据检验结果对单一产品作出合格与否的判定。（2）抽样检验：是根据数理统计的原则所预先制定的抽样方案，从交验批中抽出部分样品进行检验，根据这部分样品的检验结果，按照抽样方案的判断规则，判定整批产品的质量水平，从而得出该批产品是否合格的结论，并决定是接收还是拒收该批产品，或采取其它处理方式。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。5.1.3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。2.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。•SMT电路板的焊接检测设备AOI自动光学检测系统SMT电路板的焊接检测设备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。⑴AOI自动光学检测系统AOI的工作原理与贴片机、SMT印刷机所用的光学视觉系统的原理相同，基本有两种，即设计规则检验法（DRC）和图形识别方法。DRC法是按照一些给定的设计规则来检查电路图形，它能从算法上保证被检测电路的正确性，统一评判标准，并具有高速处理数据、编程工作量小等特点，但它对边界条件的确定能力较差；图形识别法是将已经储存的数字化设计图形与实际产品图形相比较，检查精度取决于系统的分辨率和检查程序的设定。这种方法用设计数据代替DRC方法中的预定设计原则，具有明显的优越性，但其采集的数据量较大，对系统的实时性反映能力的要求较高。AOI的工作原理模型AOI的主要功能有：①检查电路板有引线的一面，保证引线焊端排列和弯折适当；②检查电路板正面，判断是否存在元器件缺漏、安装错误、外形损伤、安装方向错误等现象；③检查元器件表面印制的标记质量等。AOI系统允许正常的产品通过，发现电路板装配焊接的缺陷，便会记录缺陷的类型和特征，并向操作者发出信号，或者触发执行机构自动取下不良部件送回返修系统。AOI系统还会对缺陷进行分析和统计，为主控计算机调整制造过程提供依据。AOI系统使用方便、调整容易。目前市场上出售的AOI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。AOI系统的不足之处是只能进行图形的直观检验，检测的效果依赖系统的分辨率，它不能检测不可见的焊点和元器件，也不能从电性能上定量地进行测试，条件好的企业一般更多地装备了在线测试（ICT）设备。AOI系统的另一个缺点是价格昂贵。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，现在的X射线检测设备大致可以分成以下三种：·X射线传输测试系统——适用于检测单面贴装了BGA等芯片的电路板，缺点是不能区分垂直重叠的焊点。·X射线断面测试或三维测试系统——它克服了上述缺点，可以进行分层断面检测，相当于工业CT机。·X射线和ICT结合的检测系统——用ICT在线测试补偿X射线检测的不足之处，适用于高密度、双面贴装BGA等芯片的电路板。5.2在线检测（ICT）5.2.1ICT（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。ICT是是一种利用电脑技术，在大批量生产的电子产品生产线上，测试电路板上元器件是否正确及其参数、电路板装配是否正确的测试仪器。由于它不是模拟测试电路的功能、性能，所以也叫其为电路板的静态测试。设计的针床正在检查中……正在检查中……在线测试仪在我国的应用起步比较迟，但其发展速度却很快，随着SMT产品在我国的发展，在元器件小型化、安装高密度的今天，传统的通过功能检测发现故障现象，再由熟练的技术工人找出故障原因的方法已不能满足批量生产的需要。而在线检测仪可以在很短的时间内，以很高的准确率发现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，因此具有很高的实用性，特别适用于大规模、多品种产品的生产检测需要。ICT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。ICT的基本结构测试用针床是用于接通ICT和被测电路板的一块工装板。工装板上根据电路板上的每一测试点的位置安装了一根测试针，测试针是带弹性可伸缩的，被测电路板压在针床上时，测试针和针床以及连接电缆，把电路板上每一个测试点连接到测试电路上。图见下页。当压板上的塑料棒压住电路板往下压一段距离时，针床上测试针受到压缩力而良好地使测试点与测试电路连接，也就是被测元器件接入与测试电路。机械传动部分包括气动压板、行程开关等机构。ICT是用压缩空气通过汽缸将压板压下、升上的。行程开关是当压板下压到指定的位置时该开关断开气路，压板停止下压动作。电路测试针床示意图5.2.2ICT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。3)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460×350mm6.2.3ICT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。3)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。6)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