针床式ICT 与飞针式ICT 的优缺点对比
17一、针床式在线测试(In-Circuit Test,简称 ICT) 定义:通过定制化的测试治具(针床夹具),利用探针阵列与PCB上的测试点接触,实现电路连通性、元件参数等全面测试。 优点: 测试效率高 测试精度与可靠性高 自动化程度高 长期成本低(...
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一、ICT的基本概念与应用场景
定义:
ICT(In-Circuit Test,在线测试)是一种针对PCB(印刷电路板)及焊接在其上的电子元件进行电气性能检测的技术,通过直接接触电路板上的测试点(焊盘),对元件参数、电路连接等进行自动测试。
应用场景:
主要用于电子制造业的生产环节,如PCB组装(PCBA)后的质量检测,可快速定位焊接不良、元件失效、线路短路/开路等问题,提高生产效率和良品率。
二、ICT测试的核心硬件组成
1. ICT测试机
– 核心控制单元,包含处理器、测试程序存储器和数据采集系统。
– 可生成测试信号(如电流、电压)并接收反馈信号,通过算法分析判断电路状态。
2. 测试探针板(Fixture)
– 由数百至上千个探针(Pogo Pin)组成,探针尖端精准接触电路板上的测试点。
– 探针通过导线与测试机的信号源和测量模块连接,形成电气通路。
3. 电源与信号源
– 提供测试所需的直流电源或交流信号(如正弦波、方波),用于激励被测电路。
4. 数据采集与分析模块
– 实时采集测试点的电压、电流、阻抗等参数,与预设标准值对比,生成测试报告。
三、ICT测试的核心原理与流程
(一)测试前的准备:编程与夹具设计
1. 测试程序开发
– 基于电路板的原理图和PCB设计文件,定义每个测试点对应的元件参数、测试条件(如测试电压、电流范围)。
– 示例:对电阻R1的测试程序需设定“测试电流1mA,预期电阻值100Ω±5%”。
2. 探针板设计
– 根据测试点位置布局探针,确保每个测试点对应一个探针,且探针压力适中(避免损伤焊盘)。
(二)测试执行流程
1. 电路板安装
– 将PCBA固定在测试夹具上,探针通过机械压力与测试点紧密接触,形成电气连接。
2. 开路与短路测试(连通性测试)
– 原理:通过测试机向电路施加低电压(如5V)或小电流,测量各测试点之间的阻抗。
– 判断逻辑:
– 开路(Open):阻抗大于阈值(如10MΩ),说明线路断开或元件未焊接;
– 短路(Short):阻抗小于阈值(如1Ω),说明线路或元件间异常导通。
3. 元件参数测试
– 针对电阻、电容、电感、二极管、晶体管等元件,通过施加激励信号并测量响应,判断元件是否符合规格。
– 具体测试方法:
元件类型 | 测试原理 | 示例 |
电阻 | 施加恒定电流,测量两端电压,计算阻值(R=V/I)。 | 对 100Ω 电阻,通 1mA 电流,若电压为 0.1V±5% 则合格。 |
电容 | 施加交流信号(如 1kHz 正弦波),测量容抗(Xc=1/(2πfC)),计算电容值。 | 对 10μF 电容,实测值需在 9.5μF~10.5μF 范围内。 |
二极管 | 施加正向电压(如 0.7V),测量正向电流;施加反向电压,测量反向漏电流。 | 正向电流应大于 1mA,反向漏电流应小于 1μA。 |
电感 | 施加交流信号,测量感抗(XL=2πfL),计算电感值,或通过 LC 谐振电路测试。 | 对 100μH 电感,在 10kHz 频率下感抗应约为 6.28Ω。 |
4. 边界扫描测试(Boundary Scan,如JTAG)
– 针对IC芯片的引脚连接测试,通过芯片内部的边界扫描单元(BSC)发送测试信号,检测引脚与电路板的焊接质量。
(三)测试结果分析与故障定位
– 测试机根据预设标准判断每个测试点的结果(Pass/Fail),并生成报告。
– 若发现故障(如某电阻阻值超标),系统会标记具体位置(如“R10阻值偏大”),便于维修人员快速定位。
四、ICT测试的优势与局限性
1. 优势
– 高效率:可同时测试数百个元件,单块电路板测试时间通常在几秒到一分钟内。
– 高精度:对元件参数的测量精度可达±1%~±5%,适用于精密电路检测。
– 自动化:无需人工干预,减少人为误差,适合批量生产。
2. 局限性
– 测试点依赖:需在PCB上预留测试点,可能增加电路板设计复杂度。
– 功能测试不足:仅能检测元件参数和连通性,无法验证电路整体功能(需配合功能测试FT)。
– 复杂芯片测试困难:对BGA、QFN等封装的芯片,难以通过探针直接接触测试。
通过以上原理,ICT实现了对电路板电气性能的高效检测,是电子制造业质量控制的关键环节之一。
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