ICT在線測試基本原理

　　1.1 定義

　　在線測試，ICT，In-Circuit Test，是通過對在線元器件的電性能及電氣連接進(jìn)行測試來檢查生產(chǎn)制造缺陷及元器件不良的一種標(biāo)準(zhǔn)測試手段。它主要檢查在線的單個元器件以及各電路網(wǎng)絡(luò)的開、短路情況，具有操作簡單、快捷迅速、故障定位準(zhǔn)確等特點。

　　飛針I(yè)CT基本只進(jìn)行靜態(tài)的測試，優(yōu)點是不需制作夾具，程序開發(fā)時間短。

　　針床式ICT可進(jìn)行模擬器件功能和數(shù)字器件邏輯功能測試，故障覆蓋率高，但對每種單板需制作專用的針床夾具，夾具制作和程序開發(fā)周期長。

　　1.2 ICT的范圍及特點

　　檢查制成板上在線元器件的電氣性能和電路網(wǎng)絡(luò)的連接情況。能夠定量地對電阻、電容、電感、晶振等器件進(jìn)行測量，對二極管、三極管、光藕、變壓器、繼電器、運算放大器、電源模塊等進(jìn)行功能測試，對中小規(guī)模的集成電路進(jìn)行功能測試，如所有74系列、Memory 類、常用驅(qū)動類、交換類等IC。

　　它通過直接對在線器件電氣性能的測試來發(fā)現(xiàn)制造工藝的缺陷和元器件的不良。元件類可檢查出元件值的超差、失效或損壞，Memory類的程序錯誤等。對工藝類可發(fā)現(xiàn)如焊錫短路，元件插錯、插反、漏裝，管腳翹起、虛焊，PCB短路、斷線等故障。

　　測試的故障直接定位在具體的元件、器件管腳、網(wǎng)絡(luò)點上，故障定位準(zhǔn)確。對故障的維修不需較多專業(yè)知識。采用程序控制的自動化測試，操作簡單，測試快捷迅速，單板的測試時間一般在幾秒至幾十秒。

　　1。3意義

　　在線測試通常是生產(chǎn)中第一道測試工序，能及時反應(yīng)生產(chǎn)制造狀況，利于工藝改進(jìn)和提升。ICT測試過的故障板,因故障定位準(zhǔn)，維修方便，可大幅提高生產(chǎn)效率和減少維修成本。因其測試項目具體，是現(xiàn)代化大生產(chǎn)品質(zhì)保證的重要測試手段之一。

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　　1基本測試方法

　　1.1模擬器件測試

　　利用運算放大器進(jìn)行測試。由“A”點“虛地”的概念有：

　　∵Ix = Iref

　　∴Rx = Vs/ V0*Rref

　　Vs、Rref分別為激勵信號源、儀器計算電阻。測量出V0，則Rx可求出。

　　若待測Rx為電容、電感，則Vs交流信號源，Rx為阻抗形式，同樣可求出C或L。

　　1.2 隔離(Guarding)

　　上面的測試方法是針對獨立的器件，而實際電路上器件相互連接、相互影響，使Ix笽ref，測試時必須加以隔離(Guarding)。隔離是在線測試的基本技術(shù)。

　　在上電路中，因R1、R2的連接分流，使Ix笽ref ，Rx = Vs/ V0*Rref等式不成立。測試時，只要使G與F點同電位，R2中無電流流過，仍然有Ix=Iref，Rx的等式不變。將G點接地，因F點虛地，兩點電位相等，則可實現(xiàn)隔離。實際實用時，通過一個隔離運算放大器使G與F等電位。ICT測試儀可提供很多個隔離點，消除外圍電路對測試的影響。

　　1.2 IC的測試

　　對數(shù)字IC，采用Vector(向量)測試。向量測試類似于真值表測量，激勵輸入向量，測量輸出向量，通過實際邏輯功能測試判斷器件的好壞。

　　如:與非門的測試

　　對模擬IC的測試，可根據(jù)IC實際功能激勵電壓、電流，測量對應(yīng)輸出，當(dāng)作功能塊測試。

　　2 非向量測試

　　隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，超大規(guī)模集成電路的使用，編寫器件的向量測試程序常?；ㄙM大量的時間，如80386的測試程序需花費一位熟練編程人員近半年的時間。SMT器件的大量應(yīng)用，使器件引腳開路的故障現(xiàn)象變得更加突出。為此各公司非向量測試技術(shù)，Teradyne推出MultiScan;GenRad推出的Xpress非向量測試技術(shù)。

　　2.1 DeltaScan模擬結(jié)測試技術(shù)

　　DeltaScan利用幾乎所有數(shù)字器件管腳和絕大多數(shù)混合信號器件引腳都有的靜電放電保護(hù)或寄生二極管，對被測器件的獨立引腳對進(jìn)行簡單的直流電流測試。當(dāng)某塊板的電源被切斷后，器件上任何兩個管腳的等效電路如下圖中所示。

　　1 在管腳A加一對地的負(fù)電壓，電流Ia流過管腳A之正向偏壓二極管。測量流過管腳A的電流Ia。

　　2 保持管腳A的電壓，在管腳B加一較高負(fù)電壓，電流Ib流過管腳B之正向偏壓二極管。由于從管腳A和管腳B至接地之共同基片電阻內(nèi)的電流分享，電流Ia會減少。

　　3 再次測量流過管腳A的電流Ia。如果當(dāng)電壓被加到管腳B時Ia沒有變化(delta)，則一定存在連接問題。

　　DeltaScan軟件綜合從該器件上許多可能的管腳對得到的測試結(jié)果，從而得出精確的故障診斷。信號管腳、電源和接地管腳、基片都參與DeltaScan測試，這就意味著除管腳脫開之外，DeltaScan也可以檢測出器件缺失、插反、焊線脫開等制造故障。

　　GenRad類式的測試稱Junction Xpress。其同樣利用IC內(nèi)的二極管特性，只是測試是通過測量二極管的頻譜特性(二次諧波)來實現(xiàn)的。

　　DeltaScan技術(shù)不需附加夾具硬件，成為首推技術(shù)。

　　2.2 FrameScan電容藕合測試

　　FrameScan利用電容藕合探測管腳的脫開。每個器件上面有一個電容性探頭，在某個管腳激勵信號，電容性探頭拾取信號。如圖所示：

　　1 夾具上的多路開關(guān)板選擇某個器件上的電容性探頭。

　　2 測試儀內(nèi)的模擬測試板(ATB)依次向每個被測管腳發(fā)出交流信號。

　　3 電容性探頭采集并緩沖被測管腳上的交流信號。

　　4 ATB測量電容性探頭拾取的交流信號。如果某個管腳與電路板的連接是正確的，就會測到信號;如果該管腳脫開，則不會有信號。

　　GenRad類式的技術(shù)稱Open Xpress。原理類似。

　　此技術(shù)夾具需要傳感器和其他硬件，測試成本稍高。

　　3 Boundary-Scan邊界掃描技術(shù)

　　ICT測試儀要求每一個電路節(jié)點至少有一個測試點。但隨著器件集成度增高，功能越來越強，封裝越來越小，SMT元件的增多，多層板的使用，PCB板元件密度的增大，要在每一個節(jié)點放一根探針變得很困難，為增加測試點，使制造費用增高;同時為開發(fā)一個功能強大器件的測試庫變得困難，開發(fā)周期延長。為此，聯(lián)合測試組織(JTAG)頒布了IEEE1149.1測試標(biāo)準(zhǔn)。

　　IEEE1149.1定義了一個掃描器件的幾個重要特性。首先定義了組成測試訪問端口(TAP)的四(五〕個管腳：TDI、TDO、TCK、TMS，(TRST)。測試方式選擇(TMS)用來加載控制信息;其次定義了由TAP控制器支持的幾種不同測試模式，主要有外測試(EXTEST)、內(nèi)測試(INTEST)、運行測試(RUNTEST);最后提出了邊界掃描語言(Boundary Scan Description Language)，BSDL語言描述掃描器件的重要信息，它定義管腳為輸入、輸出和雙向類型，定義了TAP的模式和指令集。

　　具有邊界掃描的器件的每個引腳都和一個串行移位寄存器(SSR)的單元相接，稱為掃描單元，掃描單元連在一起構(gòu)成一個移位寄存器鏈，用來控制和檢測器件引腳。其特定的四個管腳用來完成測試任務(wù)。

　　將多個掃描器件的掃描鏈通過他們的TAP連在一起就形成一個連續(xù)的邊界寄存器鏈，在鏈頭加TAP信號就可控制和檢測所有與鏈相連器件的管腳。這樣的虛擬接觸代替了針床夾具對器件每個管腳的物理接觸，虛擬訪問代替實際物理訪問，去掉大量的占用PCB板空間的測試焊盤，減少了PCB和夾具的制造費用。

　　作為一種測試策略，在對PCB板進(jìn)行可測性設(shè)計時，可利用專門軟件分析電路網(wǎng)點和具掃描功能的器件，決定怎樣有效地放有限數(shù)量的測試點，而又不減低測試覆蓋率，最經(jīng)濟的減少測試點和測試針。

　　邊界掃描技術(shù)解決了無法增加測試點的困難，更重要的是它提供了一種簡單而且快捷地產(chǎn)生測試圖形的方法，利用軟件工具可以將BSDL文件轉(zhuǎn)換成測試圖形，如Teradyne的Victory，GenRad的Basic Scan和Scan Path Finder。解決編寫復(fù)雜測試庫的困難。

　　用TAP訪問口還可實現(xiàn)對如CPLD、FPGA、Flash Memroy的在線編程(In-System Program或On Board Program)。

　　4 Nand-Tree

　　Nand-Tree是Inter公司發(fā)明的一種可測性設(shè)計技術(shù)。在我司產(chǎn)品中，現(xiàn)只發(fā)現(xiàn)82371芯片內(nèi)此設(shè)計。描述其設(shè)計結(jié)構(gòu)的有一一般程*.TR2的文件，我們可將此文件轉(zhuǎn)換成測試向量。

　　ICT測試要做到故障定位準(zhǔn)、測試穩(wěn)定，與電路和PCB設(shè)計有很大關(guān)系。原則上我們要求每一個電路網(wǎng)絡(luò)點都有測試點。電路設(shè)計要做到各個器件的狀態(tài)進(jìn)行隔離后，可互不影響。對邊界掃描、Nand-Tree的設(shè)計要安裝可測性要求。