電子產(chǎn)品制造技術(shù)主講教師李水

第6章電子產(chǎn)品的調(diào)試與檢驗(yàn)6.1電子產(chǎn)品的調(diào)試工藝6.2電子產(chǎn)品的檢驗(yàn)6.3電子產(chǎn)品的質(zhì)量管理26.2電子產(chǎn)品的檢驗(yàn)1.電子產(chǎn)品檢驗(yàn)的作用及檢驗(yàn)的依據(jù)2.動(dòng)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(xué)目標(biāo)1.掌握電子產(chǎn)品檢驗(yàn)的作用及檢驗(yàn)的依據(jù)；2.掌握動(dòng)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(gè)名詞檢驗(yàn)：對(duì)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(gè)單元電路的參數(shù)，以滿足其性能指標(biāo)要求，然后，對(duì)整個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行整體測試；試驗(yàn)：模擬產(chǎn)品的工作條件，對(duì)產(chǎn)品整體參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。56.2

電子產(chǎn)品的檢驗(yàn)6.2.1檢驗(yàn)的理論與方法

1.檢驗(yàn)的概念檢驗(yàn)：就是對(duì)產(chǎn)品的一個(gè)或多個(gè)質(zhì)量特性進(jìn)行觀察、測量、試驗(yàn)，并將結(jié)果和規(guī)定的質(zhì)量要求進(jìn)行比較，以確定每項(xiàng)質(zhì)量特性合格情況的技術(shù)性檢查活動(dòng)。簡言之：檢驗(yàn)就是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量是否合格作出判定。62.檢驗(yàn)的意義及作用①檢驗(yàn)的意義產(chǎn)品質(zhì)量是對(duì)用戶負(fù)責(zé)及關(guān)系到企業(yè)生存的關(guān)鍵，而檢驗(yàn)是產(chǎn)品質(zhì)量的保證。②檢驗(yàn)的作用符合性判定、質(zhì)量把關(guān)、過程控制、提供信息、出具符合性證據(jù)。73.檢驗(yàn)的依據(jù)檢驗(yàn)是對(duì)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(yàn)的依據(jù)。即檢驗(yàn)的依據(jù)是標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)文件。目前有：國際標(biāo)準(zhǔn)：ISO標(biāo)準(zhǔn)、IEC標(biāo)準(zhǔn)；國家標(biāo)準(zhǔn)：強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)(GB),推薦性標(biāo)準(zhǔn)(GB/T)；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：部頒標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)檢驗(yàn)監(jiān)督機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)；企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，不低于國標(biāo)和行標(biāo)。86.2.2檢驗(yàn)的分類1.按檢驗(yàn)的階段分（1）采購檢驗(yàn)：包括檢驗(yàn)和驗(yàn)證。檢驗(yàn)又包括首批檢驗(yàn)和批次檢驗(yàn)分A、B、C類檢驗(yàn)。（2）過程檢驗(yàn)：有在制品、半成品或成品檢驗(yàn)。（3）成品檢驗(yàn)：是全面考核產(chǎn)品是否滿足標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)、合同等要求的重要環(huán)節(jié)。主要包括對(duì)產(chǎn)品的外觀、結(jié)構(gòu)、功能、主要技術(shù)性能及安全、電磁兼容、環(huán)境適應(yīng)等全方位檢驗(yàn)和試驗(yàn)。9①定型試驗(yàn)：試制或小批量生產(chǎn)階段進(jìn)行。產(chǎn)品通過鑒定后才能正式生產(chǎn)。檢驗(yàn)內(nèi)容除包括交收試驗(yàn)的全部項(xiàng)目外，還應(yīng)包括環(huán)境試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)、安全性試驗(yàn)和電磁兼容性試驗(yàn)。環(huán)境試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)、安全性試驗(yàn)和電磁兼容性試驗(yàn)均為國家強(qiáng)制執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)時(shí)可在試制樣品中按照國家抽樣標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抽樣，或?qū)⒃囍茦悠啡窟M(jìn)行。試驗(yàn)?zāi)康闹饕强己嗽囍齐A段中試制樣品是否已達(dá)到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（技術(shù)條件）的全部內(nèi)容。定型試驗(yàn)?zāi)壳耙演^少采用，多采用技術(shù)鑒定的形式。10②老化試驗(yàn)：是對(duì)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(yàn)是非破壞性試驗(yàn)，分動(dòng)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(hào)，這種狀態(tài)叫做靜態(tài)老化；接通電源，同時(shí)還向產(chǎn)品輸入工作信號(hào)，就叫做動(dòng)態(tài)老化。11

老化的主要條件是時(shí)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(shí)間；有時(shí)采取提高室內(nèi)溫度甚至把產(chǎn)品放入恒溫的試驗(yàn)箱的辦法，縮短老化時(shí)間。12產(chǎn)品動(dòng)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(yàn)：包括外觀檢驗(yàn)、功能檢查和性能測試。④例行試驗(yàn)：例行試驗(yàn)內(nèi)容與定型試驗(yàn)的內(nèi)容基本相同，包括：電性能參數(shù)測量、安全檢驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)、電磁兼容性試驗(yàn)。一般在下列情況之一時(shí)進(jìn)行：正常生產(chǎn)過程中，定期或積累一定產(chǎn)量后，應(yīng)周期性進(jìn)行一次例行試驗(yàn)。長期停產(chǎn)后恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)，出廠檢驗(yàn)結(jié)果與上次型式檢驗(yàn)有較大差異時(shí)，應(yīng)進(jìn)行例行試驗(yàn)。

152.按檢驗(yàn)的地點(diǎn)分固定場所檢驗(yàn)和巡檢。3.按檢驗(yàn)的方法分（1）全數(shù)檢驗(yàn)是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行百分之百的檢驗(yàn)。一般只對(duì)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(jìn)行全數(shù)檢驗(yàn)。（2）抽樣檢驗(yàn)從待檢產(chǎn)品中抽取若干件產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)，即抽樣檢驗(yàn)（簡稱抽檢）。抽樣檢驗(yàn)是目前生產(chǎn)中廣泛采用的一種檢驗(yàn)方法。4.抽樣檢驗(yàn)的方法與應(yīng)用目前我國采用GB/T2828，其與ISO2859對(duì)應(yīng)。一般采用隨機(jī)抽樣。166.2.3檢驗(yàn)儀器及設(shè)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(shè)備(1)電性能測量儀器及設(shè)備：電流表、電壓表、歐姆表、功率計(jì)、示波器、低信、高信、失真儀、頻率計(jì)、頻譜分析儀等。(2)安全性能測量儀器及設(shè)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(shè)備的使用要求在標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)便于操作和觀察，并確保安全穩(wěn)定;核查儀器的計(jì)量有效期、測試精度及測試范圍應(yīng)符合檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)的工作量越來越大，依靠人工目視檢驗(yàn)的難度越來越高，判斷標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)光學(xué)檢測（AOI）或X射線檢測技術(shù)及設(shè)備。這兩類檢測系統(tǒng)的主要差別在于對(duì)不同光信號(hào)的采集處理方式的差異。19SMT電路板的焊接檢測設(shè)備——AOI自動(dòng)光學(xué)測試儀20⑴AOI自動(dòng)光學(xué)檢測系統(tǒng)（90頁）AOI（AutomaticOpticInspection）中文名為自動(dòng)光學(xué)檢測儀，是一種新型的測試技術(shù)，它是針對(duì)于可見的元器件缺漏檢查、元器件識(shí)別、SMD方向檢查、焊點(diǎn)檢查、引線檢查、反接檢查等。AOI的結(jié)構(gòu)：由工作臺(tái)、CCD攝像系統(tǒng)、機(jī)電控制及系統(tǒng)軟件四大部分構(gòu)成。工作原理：將所攝取的圖像進(jìn)行數(shù)字化處理，然后與預(yù)存的“標(biāo)準(zhǔn)“進(jìn)行比較，經(jīng)過分析判斷，發(fā)現(xiàn)缺陷并進(jìn)行位置提示，同時(shí)生成圖像文字，待操作者進(jìn)一步的確認(rèn)或送檢修臺(tái)檢修。21AOI的工作原理模型22AOI系統(tǒng)可以完成的檢查項(xiàng)目：一般包括元器件缺漏檢查、元器件識(shí)別、SMD方向檢查、焊點(diǎn)檢查、引線檢查、反接檢查等。參考價(jià)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(jià)有關(guān)，有些只能完成上述項(xiàng)目中的二、三項(xiàng)。缺點(diǎn)：1.AOI系統(tǒng)的不足之處是只能進(jìn)行圖形的直觀檢驗(yàn)2.AOI系統(tǒng)的另一個(gè)缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴。23

⑵X射線檢測

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

X射線儀具有很強(qiáng)的穿透性，當(dāng)射線照射到元器件內(nèi)部時(shí)候，不同的物質(zhì)對(duì)射線的吸收率不同，穿透的射線強(qiáng)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(gè)鈹窗，投射到印制電路板上。印制電路板上的元器件對(duì)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(jī)探測到后產(chǎn)生信號(hào)，通過增強(qiáng)器對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理放大，通過圖像分析軟件進(jìn)行分析處理，由計(jì)算機(jī)進(jìn)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(gè)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(cuò)、插裝方向差錯(cuò)、元件數(shù)值超出誤差等。擴(kuò)展的在線檢測儀還可驗(yàn)證電路的運(yùn)行功能。它是靜態(tài)測試還是動(dòng)態(tài)測試？26自動(dòng)測試裝置-ICT針床27設(shè)計(jì)的針床28正在檢查中……29正在檢查中……30ICT的結(jié)構(gòu)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(jī)械傳動(dòng)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(tái)普通的PC機(jī)，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(jì)等功能。測試電路分控制電路和開關(guān)電路?？刂齐娐肥强刂茖?duì)相應(yīng)的元器件測試其參數(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(guān)電路是接通需測試的相應(yīng)元器件，由繼電器或CMOS半導(dǎo)體開關(guān)組成。31ICT的基本結(jié)構(gòu)32

電路測試針床示意圖336.3.2ICT技術(shù)參數(shù)

1)最大測試點(diǎn)數(shù)表示設(shè)備最多能設(shè)多少個(gè)測試點(diǎn)。一般電阻、電容等元件只有兩條引腳，每個(gè)元件只用兩個(gè)測試點(diǎn)就夠了。IC有多個(gè)引腳，每條引腳都需要設(shè)一個(gè)測試點(diǎn)。元件越多，電路板越復(fù)雜，需要測試點(diǎn)越多。因此，測試儀需要足夠多的測試點(diǎn)數(shù)。目前ICT的最大測試點(diǎn)數(shù)可達(dá)2048點(diǎn)，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(shí)間。測試速度與電路板的復(fù)雜程度有關(guān)。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(gè)電流，然后測試這個(gè)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(hào)，利用XC=U/I

同時(shí)，XC=1/(ωC)而得C=I/(Uω)=I/(2πfU)f是測試頻率，U、I是測試信號(hào)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(shí)間或指數(shù)減少的規(guī)律，在測試時(shí)加一定的延時(shí)時(shí)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(hào)測試。4)二極管測試二極管正向測試時(shí)，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(huì)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(shí)，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(duì)IC只測試其引腳是否會(huì)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(duì)電源VCC引腳的正反向電壓測試一遍，再將各引腳對(duì)IC接地端GND引腳的正反向電壓測試一遍。與正常值進(jìn)行比較，有不正常的可以判斷該引腳連焊或虛焊。

38

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(jī)D盤中，測試軟件一般分為測試統(tǒng)計(jì)資料、開短路測試、元件數(shù)值測試等。測試統(tǒng)計(jì)資料是ICT在測試產(chǎn)品中的產(chǎn)品質(zhì)量統(tǒng)計(jì)表，會(huì)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(gè)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(shù)人員填寫和編輯調(diào)試的。各元件數(shù)值測試時(shí)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(hào)

測試誤差

實(shí)際測試值

學(xué)習(xí)值

正誤差范圍負(fù)誤差范圍元器件類型元件圖號(hào)

元件所在位置元件標(biāo)稱值測試高電位端針號(hào)測試低電位端針號(hào)測試方式測試量程測試值取平均值設(shè)定延時(shí)時(shí)間設(shè)定測試電流設(shè)定測試頻率設(shè)定調(diào)零值功能調(diào)節(jié)G1/4～G5隔離點(diǎn)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(hào)，如R1?！癐deal”處輸入標(biāo)稱值，如R1是10KΩ。在“Pin1”、“Pin2”輸入其引腳相對(duì)應(yīng)的針號(hào)?！?”、“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(gè)電解電容并聯(lián)，則因“I”測試方法測試時(shí)間很快，電容充電需要一定時(shí)間，將會(huì)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(shí)時(shí)間“Dms”，如20ms，則測試結(jié)果就與實(shí)際值相同了。

41

電阻測量時(shí)，有時(shí)因?yàn)殡娐逢P(guān)系，需加一隔離點(diǎn)。如右圖所示，電阻R1和R2、R3并聯(lián)，當(dāng)在1、2針位測試R1的阻值時(shí)，測試結(jié)果不是1KΩ，而是500Ω。要解決這一問題，我們選擇3號(hào)位增加一針號(hào)“3”，使“3”號(hào)針位的電位和1號(hào)針位的電位相等。那么R2、R3支路就不會(huì)使1號(hào)針位的電流分流了，測試結(jié)果也就準(zhǔn)確了?！?”號(hào)針位就叫隔離點(diǎn)，編程對(duì)地“G”處填入“Y”，表示啟動(dòng)隔離功能。在“G1/4～G5”處填入“3”，表示“3”是隔離點(diǎn)。加隔離點(diǎn)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(hào)，“Ideal”填入標(biāo)稱容量，在“Pin1”、“Pin2”處填入引腳的對(duì)應(yīng)測試針號(hào)，“W”處填入“A”，即AC測試方法，“Freq”處填入測試頻率，默認(rèn)為30KHz,“%”、“T+”、“T-”填入相應(yīng)的誤差值，其他按默認(rèn)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(dāng)?shù)难訒r(shí)時(shí)間，如30，表示延時(shí)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(shí)，“T”填入“D(二極管)”，“Partname”填入圖號(hào)，“Ideal”填入壓降,正向“0.7V”，反向“2.0V(設(shè)置的測試電壓)”?！癙in1”填入高電位的測試針號(hào)，“Pin2”填入低電位的測試針號(hào)。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(fù)。測試放大作用時(shí)，“Partname”填入Q-CE，“Ideal”填入“2.0V(用2V電壓測試)”，“Pin1”填入C極的針號(hào)(NPN管)，“Part2”填入e極的針號(hào)(NPN管)，“G1/4”填入“1”，即“1”號(hào)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(hào)，在“Ideal”填入標(biāo)稱電感量，在“Part1”、“Part2”填入相應(yīng)的針號(hào)，“Dms”處填入延時(shí)時(shí)間，“—”處填入“