張金虎　卞國任　杜濤

關鍵詞：ICT；元器件；測試方法；引腳特性；局限性

隨著空調技術和元器件集成化技術的發(fā)展，使得電路板的線路布局有復雜化、多元化、集成化的特點。電路板中的電子元器件小型化、引腳密集化對器件質量檢測篩選具有一定的挑戰(zhàn)性。在線測試技術（In-CircuitTest，ICT） 作為電子產品印制板元器件的重要測試手段已被大多數(shù)電子企業(yè)所采用，具有覆蓋率高、定位精準、易操作等特點。[1] 本文主要介紹了在線測試原理、測試優(yōu)化方法以及測試局限性。

1 在線測試技術原理

目前在線測試技術（ICT）技術主要是針對PCBA（印刷電路板）焊接故障（如開短路、虛焊、脫焊、立碑等）和物料異常（如錯插、漏插、反插、多插以及物料內部結構異常等）。某公司采用針床式ICT 測試技術，借助針床夾具完成測試過程，精準測量PCBA 中組裝的電阻、電容、電感、跳線、二極管、三極管、光耦等通用和特殊元器件的參數(shù)值，根據(jù)標準值判斷故障類型，ICT 對不同器件的測試方法原理各不相同。

1.1 電阻測試原理

電阻“R”的測試類型元件有碳膜電阻、金屬膜電阻、熱敏電阻、片狀電阻、水泥電阻等，電阻的測試方法分為三種：分壓測量法、恒壓測量法、四針測試法。

1.1.1 分壓測量法

由圖1 可得：Rx=Vx*Rs/Is 或Rx=Vx*Rs/（Vs-Vx），兩公式中前一個需測兩個未知量Is 與Vx，而后一個只需測1 個量Vx 所以后一種算法測量速度快，但由于它用Vs 作已知量，（12 位的DA 經放大后的輸出）相對Is（14 位的AD 加高精度的儀表放大器）精度較低，所以快速測量法速度快但精度（3%～5%）不如普通方法（1%）。

1.1.2 恒壓測量法

由圖2 可知：該法與分壓法區(qū)別為存在并聯(lián)電容，且因Rs 對信號穩(wěn)定時間不利，利用閉環(huán)反饋將其消除，但由于電路采用大回路的閉環(huán)反饋，有時會不穩(wěn)定，產生自激（與外電路結構有關）。

1.1.3 四針測量法

對于（0.1～100）Ω 電阻的小電阻使用四針測量法，測量原理如圖3 所示。

由于所有探針接觸點都存在接觸電阻，而且在多次重壓及不同的被測板間這種接觸電阻的變化較大，如果用直接兩針法測量，這種接觸電阻的變化將直接影響測量結果，使小電阻的測量變得很不穩(wěn)定。

改用四針電橋法測量后PIN1與PIN2是信源發(fā)出針，PIN3 及GPIN1 是被測電壓返回探針，由于電壓采樣放大器的輸入電阻極高，所以在“返回探針接觸電阻”上的電流及壓降很小，能準確測得被測電阻的真實端電壓。回路電流的大小雖然與“源接觸電阻”大小有關，但在每次測量中，被測電阻的端電壓與回路電流的比值僅與被測電阻值有關。

1.2 電容測試原理

電容“C”的測試元件類型有瓷片電容、獨石電容、片狀電容、電解電容、金屬膜電容、風機電容等，電容的測試方法分為4 種：分壓測量法、虛地測量法、恒流源測量法、三針測量法。

1.2.1 分壓測量法

由圖4 可得：C x = |Is|/（|Vx |*Rs）/2π f -Co； 或C x = Rs*（Vs2-Vx2）/ 2π f Vx - Co， 當被測電容較小時（小于1 nF）分布電容Co（容值約1 nF）比被測電容還大，使測試精度大大下降，故此法適于測量1～10 μF 電容。

1.2.2 虛地測量法

由圖5 可得：C x = |I x| / 2π f |Vx|，根據(jù)公式可知電容測量不涉及分布電容Co，此法適用于測1 pF～100 nF電容。

1.2.3 恒流源測量法

如圖6 所示，Cx = T*Ix / Vx，其中T 是供電時間，Ix 是恒流源，Vx 是在T 時間內電容兩端的電壓變化量。

1.2.4 三針測量法

三針電容極性測量法原理如圖7 所示，由于電解電容管腳對外殼的電容量相差較大所以圖中電壓V1 與V2會有較大差異，由此可判斷電容的極性是否裝反，對于較大的電容由于容抗較小使得信號源驅動困難，因此常降低頻率測量。

1.3 電感測試原理

電感“L”的測試元件類型有電感、扼流圈、濾波器、變壓器、互感器等。原理與電容分壓測量法相同，Lx=（|Vx|*Rs）/ 2π f | Is |。

1.4 跳線測試原理

跳線”JP”測試法是測量通斷，通過測量兩點間直流電阻判斷跨接線的安裝情況，JP0 以兩點間短路為正確，JP1 以兩點間開路為正確。標稱值不必輸入，默認為20 Ω，當給定1～100 間的數(shù)時，短路的判定將以給定值為準（誤差10%）。

1.5 二極管、三極管測試原理

二極管和三極管測試是通過PN 結測試，其結構中具有PN 結特性，IC、光耦、數(shù)碼管等器件部分引腳可按“PN”測試，PN 結的測試方法有3 種：曲線測量法、正反向測量法、電感并聯(lián)測量法。

1.5.1 曲線測量法

當PN 結正向導通時電流與電壓的關系是非線性的，如圖9所示，測量這種非線性可以區(qū)分雙向PN 結與普通電阻。所以在判斷某兩電間是否有PN 結特性時常用此法。

1.5.2 正反向測量法

本方法用一定的原電阻分別對被測點施加正反向兩種電壓，對普通PN 結將得到V1、V2 兩個不相等的電壓，而對于雙向PN 結（或反并聯(lián)的兩個PN 結）V1 與V2 在絕對值上是相等的，但某一方向上的PN 結壞了或反裝了都會影響測量結果，所以本法可以一步測量兩個PN 結。

1.5.3 電感并聯(lián)測量法

用高頻交流源驅動PN 結及電感，使電感呈現(xiàn)高阻態(tài)，正反向PN 結兩端電壓波形如圖11 所示，分別讀取正反向峰值可判斷PN 結的安裝情況。

1.6 光耦測試原理

光電藕合器“OP”最少是四個端子，兩個發(fā)光控制端和兩個受光被控端，只有真正的進行發(fā)光控制才能測試其好壞，所以我們采取四端測量方法先在控制側不驅動，測量被控測的電壓，以測試光藕的關斷特性，然后以（5～10）mA的電流驅動發(fā)光側，被控側電壓將下降，由此可檢測其導通特性。

2 在線測試優(yōu)化方法

2.1元件測試精調的常用方法

1）加隔離針，對阻值偏小的電阻和容值偏大的電容進行隔離。

2）加延時，適當增加延時時間使信號穩(wěn)定。

3）增、減測試電壓，增加電壓可增加信噪比，減少電壓可防止飽和與串擾。

4）升、降測試頻率，升高頻率可使電阻對電容和電感的影響降低，降低頻率可使噪聲減少。

2.2元器件測試轉化方法

PCB 電路板涉及多種元器件，不僅是電阻、電容、電感、光耦、二極管、三極管這些器件，還會涉及固態(tài)繼電器、芯片、蜂鳴器、陶振晶振等。ICT測試根據(jù)每種元器件的不同引腳所組成的 結構特性進行轉化測量，以固態(tài)繼電器和 芯片為例。

2.2.1 固態(tài)繼電器

固態(tài)繼電器是一種無觸點開關器件，是全部由固態(tài)電子元件所組成的。列舉某公司經常使用的一種固態(tài)繼電器，其內部結構圖如下所示，一種AC 型負載的可控硅輸出光電耦合器，由二極管、雙向二極管、雙向可控硅等組成。ICT 測試固態(tài)繼電器，針對不同引腳特性進行區(qū)別測試：①腳和②腳按照二極管特性即PN 結測試數(shù)值大小（ ① 腳可替換為③ 腳/④腳），③腳和④膠按照跳線JP 方式測量開短路（①和③、①和④均可），根據(jù)其光電耦合的特性，①腳、②腳、⑥腳、⑧腳4 個腳按照光耦特性OP測試，⑤腳和⑥腳按照電阻特性R 測試數(shù)值。

2.2.2 芯片

芯片，是高集成電路部件，內部線路包含晶體管、電阻、電容、電感等器件。某公司經常使用的2003 控制芯片，為達林頓管陣列驅動電路，內含七組NPN 型達林頓管，其內部結構電路圖如圖15 所示。

圖16為電路中一個通道的達林頓管線路圖，其中T 作驅動管，T 為輸出管，D 是輸出端保護二極管，用于驅動感性負載時作保護用，虛線連接的是寄生二極管，GND 與圓片P 型襯底相連接最低電位，各端口連圓片N 型區(qū)域，故各端口對GND 有1 個寄生的PN 結二極管。根據(jù)電路管腳特性可知：輸入腳與GND 腳存在電阻關系，即① ～ ⑦腳與GND 腳按照“R”方式測量數(shù)值；輸出端、公共端與GND 腳存在二極管連接關系，即⑨ ～ ?腳按照“PN”方式正反測量電壓數(shù)值。

3 在線測試局限性

實際生活中電器產品多種多樣，產品設計電路板不盡相同，各種元器件通過串并聯(lián)方式連接起來，實際ICT 測試時電路板其他元器件會對其測量值存在干擾，實際值與理論值存在差異性，以下情形中ICT 無法測試：

1）小電容并聯(lián)大電容，容值相差較大時，小電容損壞漏件均不可測；

2）大電阻并聯(lián)小電阻，這種情況不多見，但通過1個大電容并聯(lián)的關系較多，由于大電容不易隔離，且穩(wěn)定時間長，干擾較大，且并并聯(lián)后阻值比小電阻略小，這時大電阻缺件不可測；

3）IC 的性能無法檢測，ICT 一般不用于檢測IC 的功能好壞，只檢查其管腳的焊接質量及方向性；

4）NTC 熱敏電阻、壓敏電阻等器件因隨環(huán)境因素變化阻值不穩(wěn)定，無法測試；

5）放電管無法被ICT 檢測好壞，其主要作用為限制過電流和過電壓，需外加電壓，而ICT 測試為弱電無法檢測。

4 結束語

綜合來看，對電阻、電容、電感、跳線、二極管、三極管、光耦等器件測量單元線路的設計不同會造成ICT 測試范圍和精度的不同，本文的測量線路僅供參考。針對由集成電路組合的元器件，需要針對其不同管腳之間的電路特性進行合理測量檢測。實際生產過程中，各種電路板的設計均存在不同，線路上各元器件均會存在干擾，實際值與理論值存在差異，以及導致部分元器件無法準確測量，需從人員檢查、過程管控、物料篩選等方面進行質量預防。