定義:通過定制化的測試治具(針床夾具),利用探針陣列與PCB上的測試點接觸,實現(xiàn)電路連通性、元件參數(shù)等全面測試。
優(yōu)點:
測試效率高
測試精度與可靠性高
自動化程度高
長期成本低(批量場景)
缺點:
治具成本與周期壓力大
對PCB設(shè)計要求嚴(yán)格
小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟(jì)
維護(hù)成本較高
二、飛針式在線測試(Flying Probe In-Circuit Test,簡稱飛針 ICT)
定義:通過可移動的探針(飛針)代替固定治具,利用機械臂控制飛針逐點接觸測試點,實現(xiàn)電路測試。
優(yōu)點:
靈活性與適應(yīng)性強
初始成本低
對PCB設(shè)計限制少
測試覆蓋范圍廣
缺點:
測試速度慢
復(fù)雜電路測試效率更低
機械精度要求高
高端機型成本仍較高
三、優(yōu)缺點對比表格
對比維度 | 治具 ICT(針床式) | 飛針 ICT |
測試效率 | 快(并行測試,適合批量) | 慢(逐點測試,適合小批量) |
初始成本 | 高(治具定制費用) | 低(無需治具,設(shè)備成本中低) |
靈活性 | 低(設(shè)計變更需重制作治具) | 高(軟件修改測試程序即可) |
PCB 設(shè)計要求 | 需預(yù)留測試點,間距≥0.5mm | 測試點靈活,可接觸元件引腳 |
適合場景 | 大批量成熟產(chǎn)品(如家電主板、汽車電子) | 小批量、研發(fā)樣品、高密度 PCB(如手機板) |
維護(hù)成本 | 探針磨損需定期更換 | 機械臂、飛針校準(zhǔn)成本較高 |
測試精度 | 高(接觸穩(wěn)定) | 中高(依賴機械精度) |
四、應(yīng)用場景建議
優(yōu)先選擇針床ICT | 產(chǎn)品批量大(≥5000塊)、設(shè)計穩(wěn)定、測試點數(shù)量固定,如消費電子主板、工業(yè)控制板的規(guī)模化生產(chǎn)。 |
優(yōu)先選擇飛針I(yè)CT | 小批量生產(chǎn)(≤1000塊)、研發(fā)階段樣品測試、高密度或復(fù)雜PCB(如BGA元件密集),或需要頻繁變更設(shè)計的產(chǎn)品。 |
通過兩者的優(yōu)缺點對比,企業(yè)可根據(jù)產(chǎn)品特性、生產(chǎn)規(guī)模和成本預(yù)算,選擇更適配的測試方案,或結(jié)合使用(如飛針用于研發(fā)驗證,治具用于批量生產(chǎn)),以優(yōu)化測試效率與成本。
]]>一、核心定義與技術(shù)原理
AOI(自動光學(xué)檢測)
定義:通過光學(xué)攝像頭對PCB(印刷電路板)上的元器件焊接、貼裝位置等進(jìn)行圖像采集,再與標(biāo)準(zhǔn)圖像或CAD數(shù)據(jù)比對,自動識別缺陷的設(shè)備。
技術(shù)原理:
利用光源(如紅/綠/藍(lán)三色光、紅外光)照射PCB,攝像頭獲取高分辨率圖像。
基于模板匹配、邊緣檢測、灰度分析等算法,對比實測圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像的差異,判斷是否存在缺陷(如元件偏移、焊錫不足、極性反置等)。
典型檢測精度:±5μm,可識別01005超微型元件的貼裝誤差。
首件檢測
定義:在批量生產(chǎn)前,對首塊(或前幾塊)PCB進(jìn)行全面檢查,確認(rèn)生產(chǎn)工藝參數(shù)是否正確的過程,分為人工首件和自動首件。
技術(shù)原理:
人工首件:操作人員依據(jù)BOM表(物料清單)、坐標(biāo)文件等,使用萬用表、放大鏡等工具,逐一對元件型號、值(如電阻阻值、電容容值)、貼裝位置進(jìn)行核對。
自動首件:通過專用設(shè)備(如PTI-500X全自動首件測試儀)掃描PCB,結(jié)合Gerber文件和BOM數(shù)據(jù),自動比對元件參數(shù)(如阻值、容值)與貼裝位置,精度可達(dá)±1%。
二、檢測階段與目的
維度 | AOI | 首件檢測 |
檢測階段 | 批量生產(chǎn)過程中(中后段) | 批量生產(chǎn)前(前段) |
核心目的 | 實時監(jiān)控生產(chǎn)質(zhì)量,剔除不良品 | 驗證工藝參數(shù)(如貼片機坐標(biāo)、爐溫曲線)是否正確,避免批量性錯誤 |
缺陷定位 | 快速標(biāo)記缺陷位置(如 X-Y 坐標(biāo)、缺陷類型) | 全面排查工藝設(shè)置問題(如鋼網(wǎng)開口尺寸、貼片壓力) |
預(yù)防重點 | 焊接缺陷(如橋接、虛焊)、元件偏移 | 元件錯料(如 0603 電阻錯貼為 0805)、極性錯誤、參數(shù)不符 |
三、檢測內(nèi)容與能力對比
AOI的檢測范圍
焊接質(zhì)量 | 焊錫缺陷:少錫、多錫、橋接、虛焊 |
貼裝精度 | 元件偏移(X/Y軸偏移量>5%元件尺寸)、旋轉(zhuǎn)角度(>5°)、立碑(曼哈頓現(xiàn)象) |
元件存在性 | 漏貼、反貼(如IC方向錯誤)、破損(通過邊緣輪廓識別) |
首件檢測的核心項目
元件參數(shù)準(zhǔn)確性 | 電阻阻值(如100Ω±5%)、電容容值(10μF±10%)、電感感量,通過萬用表或LCR表實測。例:首件檢測發(fā)現(xiàn)某0402電阻實測值為1kΩ,而BOM要求10kΩ,判定為錯料。 |
貼裝位置與極性 | 對比Gerber文件中的元件坐標(biāo),檢查是否偏移(如IC貼裝偏移>0.1mm);通過絲印層與元件標(biāo)記比對,確認(rèn)極性(如電解電容、二極管方向) |
工藝參數(shù)驗證 | 確認(rèn)鋼網(wǎng)開孔是否匹配元件尺寸(如01005元件對應(yīng)鋼網(wǎng)開口0.08mm×0.12mm),回流焊爐溫是否達(dá)到元件焊接要求(如峰值溫度230±5℃) |
四、設(shè)備與效率差異
AOI設(shè)備特點
硬件配置:多相機架構(gòu)(如頂部相機+側(cè)面相機),支持3D檢測(如Solder Paste Inspection,SPI)。
檢測速度:1-3秒/PCB(取決于元件數(shù)量),適合高速流水線。
典型場景:安裝在回流焊后,對成品PCB進(jìn)行100%全檢,剔除焊接不良品。
首件檢測設(shè)備特點
硬件配置:自動首件測試儀集成高精度掃描頭(分辨率10-20μm)和多通道測試探針,支持飛針測試(無需夾具)。
檢測速度:5-15分鐘/PCB(取決于元件數(shù)量),適合中小批量生產(chǎn)。
典型場景:新工單上線、設(shè)備換型(如更換貼片機程序)后,對前3-5塊PCB進(jìn)行首件檢測,確認(rèn)無誤后再批量生產(chǎn)。
五、質(zhì)量控制中的協(xié)同作用
二者不可相互替代,需協(xié)同應(yīng)用
首件檢測解決“批量生產(chǎn)是否可行”的問題,聚焦工藝參數(shù)的初始正確性;
AOI解決“生產(chǎn)過程是否穩(wěn)定”的問題,聚焦實時缺陷剔除與過程優(yōu)化。
在高端電子產(chǎn)品(如汽車電子、醫(yī)療設(shè)備)的SMT制程中,通常要求“首件全檢+AOI 100%檢測”,以確保零缺陷交付。
定義: ?
ICT(In-Circuit Test,在線測試)是一種針對PCB(印刷電路板)及焊接在其上的電子元件進(jìn)行電氣性能檢測的技術(shù),通過直接接觸電路板上的測試點(焊盤),對元件參數(shù)、電路連接等進(jìn)行自動測試。
應(yīng)用場景: ?
主要用于電子制造業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié),如PCB組裝(PCBA)后的質(zhì)量檢測,可快速定位焊接不良、元件失效、線路短路/開路等問題,提高生產(chǎn)效率和良品率。
二、ICT測試的核心硬件組成
1. ICT測試機 ?
– 核心控制單元,包含處理器、測試程序存儲器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
– 可生成測試信號(如電流、電壓)并接收反饋信號,通過算法分析判斷電路狀態(tài)。
2. 測試探針板(Fixture) ?
– 由數(shù)百至上千個探針(Pogo Pin)組成,探針尖端精準(zhǔn)接觸電路板上的測試點。
– 探針通過導(dǎo)線與測試機的信號源和測量模塊連接,形成電氣通路。
3. 電源與信號源 ?
– 提供測試所需的直流電源或交流信號(如正弦波、方波),用于激勵被測電路。
4. 數(shù)據(jù)采集與分析模塊 ?
– 實時采集測試點的電壓、電流、阻抗等參數(shù),與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值對比,生成測試報告。
三、ICT測試的核心原理與流程
(一)測試前的準(zhǔn)備:編程與夾具設(shè)計
1. 測試程序開發(fā)
– 基于電路板的原理圖和PCB設(shè)計文件,定義每個測試點對應(yīng)的元件參數(shù)、測試條件(如測試電壓、電流范圍)。
– 示例:對電阻R1的測試程序需設(shè)定“測試電流1mA,預(yù)期電阻值100Ω±5%”。
2. 探針板設(shè)計
– 根據(jù)測試點位置布局探針,確保每個測試點對應(yīng)一個探針,且探針壓力適中(避免損傷焊盤)。
(二)測試執(zhí)行流程
1. 電路板安裝
– 將PCBA固定在測試夾具上,探針通過機械壓力與測試點緊密接觸,形成電氣連接。
2. 開路與短路測試(連通性測試)
– 原理:通過測試機向電路施加低電壓(如5V)或小電流,測量各測試點之間的阻抗。
– 判斷邏輯:
– 開路(Open):阻抗大于閾值(如10MΩ),說明線路斷開或元件未焊接;
– 短路(Short):阻抗小于閾值(如1Ω),說明線路或元件間異常導(dǎo)通。
3. 元件參數(shù)測試
– 針對電阻、電容、電感、二極管、晶體管等元件,通過施加激勵信號并測量響應(yīng),判斷元件是否符合規(guī)格。
– 具體測試方法:
元件類型 | 測試原理 | 示例 |
電阻 | 施加恒定電流,測量兩端電壓,計算阻值(R=V/I)。 | 對 100Ω 電阻,通 1mA 電流,若電壓為 0.1V±5% 則合格。 |
電容 | 施加交流信號(如 1kHz 正弦波),測量容抗(Xc=1/(2πfC)),計算電容值。 | 對 10μF 電容,實測值需在 9.5μF~10.5μF 范圍內(nèi)。 |
二極管 | 施加正向電壓(如 0.7V),測量正向電流;施加反向電壓,測量反向漏電流。 | 正向電流應(yīng)大于 1mA,反向漏電流應(yīng)小于 1μA。 |
電感 | 施加交流信號,測量感抗(XL=2πfL),計算電感值,或通過 LC 諧振電路測試。 | 對 100μH 電感,在 10kHz 頻率下感抗應(yīng)約為 6.28Ω。 |
4. 邊界掃描測試(Boundary Scan,如JTAG)
– 針對IC芯片的引腳連接測試,通過芯片內(nèi)部的邊界掃描單元(BSC)發(fā)送測試信號,檢測引腳與電路板的焊接質(zhì)量。
(三)測試結(jié)果分析與故障定位
– 測試機根據(jù)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)判斷每個測試點的結(jié)果(Pass/Fail),并生成報告。
– 若發(fā)現(xiàn)故障(如某電阻阻值超標(biāo)),系統(tǒng)會標(biāo)記具體位置(如“R10阻值偏大”),便于維修人員快速定位。
四、ICT測試的優(yōu)勢與局限性
1. 優(yōu)勢
– 高效率:可同時測試數(shù)百個元件,單塊電路板測試時間通常在幾秒到一分鐘內(nèi)。
– 高精度:對元件參數(shù)的測量精度可達(dá)±1%~±5%,適用于精密電路檢測。
– 自動化:無需人工干預(yù),減少人為誤差,適合批量生產(chǎn)。
2. 局限性
– 測試點依賴:需在PCB上預(yù)留測試點,可能增加電路板設(shè)計復(fù)雜度。
– 功能測試不足:僅能檢測元件參數(shù)和連通性,無法驗證電路整體功能(需配合功能測試FT)。
– 復(fù)雜芯片測試?yán)щy:對BGA、QFN等封裝的芯片,難以通過探針直接接觸測試。
通過以上原理,ICT實現(xiàn)了對電路板電氣性能的高效檢測,是電子制造業(yè)質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。
]]>一、ICT測試介紹
定義:利用測試機、測試治具(如針床 ),接觸電路板測試點,施加電壓、信號等,檢測元器件性能與電路連接狀態(tài),屬靜態(tài)測試(不上電模擬實際功能,聚焦元件本身及焊接、連接問題 )。
作用:及時發(fā)現(xiàn)電路板開短路、缺件、錯件、焊接不良等問題,定位精準(zhǔn),助力提升產(chǎn)品良率、降低維修成本,還能反饋生產(chǎn)環(huán)節(jié)(如SMT制程 )缺陷,輔助工藝改進(jìn) 。
二、測試要點
測試點設(shè)計
1、覆蓋性:盡量100%覆蓋信號網(wǎng)絡(luò),包括器件空管腳,全面檢測電路;優(yōu)先選同一面布局,縮減測試治具復(fù)雜度與成本。
物理特性:測試焊盤直徑常用30mil或40mil(過大占走線空間,過小增加成本 );焊盤需阻焊開窗,保證探針接觸良好;測試點中心間距≥50mil(過近難測試、成本高 ),到過孔距離宜20mil(最小12mil );避開貼片器件,防探針接觸不良 。
2、可選類型:專用測試焊盤、元器件通孔管腳、過孔均可作為測試點,設(shè)計時靈活選用 。
測試流程與參數(shù)
1、前期準(zhǔn)備:依據(jù)電路板布局、元件位置,定制測試治具(含測試針床 ),確保探針精準(zhǔn)接觸測試點;預(yù)設(shè)測試程序,涵蓋各元件測試參數(shù)(如電阻阻值范圍、電容容值標(biāo)準(zhǔn)等 )。
2、信號施加與檢測:通過探針給測試點加電壓、信號(數(shù)字或模擬,依元件特性定 ),采集反饋數(shù)據(jù),與標(biāo)準(zhǔn)值對比,判斷元件(電阻、電容、電感、二極管、三極管、IC等 )是否正常,以及電路連接(有無開短路、錯接 )是否合格 。
3、隔離技術(shù):因電路板元件相互連接,測試時需用隔離技術(shù)(如運算放大器構(gòu)建電壓跟隨器 ),使待測元件不受外圍電路分流影響,保證測量精準(zhǔn) 。
故障處理:測試系統(tǒng)標(biāo)記異常元件/連接點,輸出故障位置、測試值與標(biāo)準(zhǔn)值等報告;維修人員依報告,借助專業(yè)工具(如萬用表輔助 )復(fù)判、維修,完成后可重測驗證,確保問題解決 。
簡單來說,ICT測試是量產(chǎn)中對電路板電氣性能的“全面體檢”,首件檢測是生產(chǎn)初始對“生產(chǎn)條件正確性”的“把關(guān)驗證”;ICT聚焦單板電氣質(zhì)量,首件檢測聚焦批次生產(chǎn)風(fēng)險預(yù)防,二者共同保障SMT生產(chǎn)的品質(zhì)與效率 。
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