1、汇能在小批量电子元器件来料检测中的应用汇能在小批量电子元器件来料检测中的应用收藏此信息 打印该信息 添加：用户发布 来源：未知概要生产一种电子产品，会涉及到多种类型的电子元器件，然而在国内元器件市场中，充斥着各种各样的翻新件、以次充好的水货，由于中小批量生产的采购量不大，购置多种专门检测设备不现实，导致产品质量难以保证。汇能测试仪能以很好的性价比，解决其中的很多问题。本文主要介绍这方面的内容。注意，元器件来料测试都是在离线的情况下进行的。一、对元器件测试的一些讨论元器件的测试可分三个层次。端口特征测试、功能测试、和性能测试。不同测试层次的测试成本、故障覆盖率不同，或者说，经过不同层次的测试，能
2、可靠使用的把握不同。端口特征测试：端口测试通过检查器件管脚的电特征，发现器件输入、输出电路上的故障。例如，用万用表测试器件的管脚电阻属于端口测试。功能测试：功能测试通过检测器件的输入输出关系，判断器件能否完成规定的电路过程。例如，7400、74LS00、74ACT00的输入输出关系相同，对于功能测试而言，它们是一样的，但它们完成同样功能的“水平”不同，功能测试不能发现其中差别。功能测试属于定性测试。性能测试：性能测试检测器件的电参数是否达标。对于参数测试而言，7400和74LS00是不同的除了输入输出关系相同外，驱动负载的能力、对前级电路的要求、功耗等等参数都不相同。性能测试能够发现其中差别。
3、性能测试属于定量测试。从测试的角度来看，所谓的“翻新件”、“水货”、“劣质件”，主要表现在器件的电路功能正常，但性能参数不达标。描述一个器件性能的参数有很多，严格的讲，只有所有参数都达标，才保证器件是好的，但对于器件应用厂家，测试全部参数是不可能的。测试哪些参数，通常需要在电路设计要求、测试成本、测试条件之间平衡。当器件在结构上由输入、输出和中间级电路组成的时候，上述分划是清楚的。当器件简单到不再能区分出输入、输出和中间级电路时，这种分划也变得不那么清楚。例如二极管、电阻的端口曲线就是它的功能曲线，如果测试仪的精度够高，主要直流参数也能从曲线上得到。从故障检出能力来看，性能测试的故障检测能力最
4、强。不能通过端口和功能测试的器件，一定不能通过参数测试；一般认为功能测试的检测能力强于端口测试，但是存在通过功能测试不能通过端口测试的情况。从测试仪器功能来看，能做性能测试的，都能够进行功能测试，反过来，由于性能测试需要额外的硬、软件，所以只能做功能测试的仪器，通常都不能进行性能测试。把上面的讨论结合到具体的元器件来料检测工作中，可以归纳出以下几点：a. 对一种元器件，不但要知道能不能测，还要了解具体的测试内容做了哪个层次的测试？测试了哪些参数？对测试过的器件心中有“数”；b. 有条件做性能参数的，尽量做性能参数测，并且测试尽量多的参数；如果没有条件，退一步做功能和端口测试；如果条件仍然不具备
5、，仅作端口测试。c. 注意统计因器件问题导致的产品故障器件通过了测试，然而上机不能正常工作为逐步提高元器件的检测能力提供依据。二、汇能测试仪和元器件测试1.汇能测试仪能做哪些测试1）性能和功能测试a逻辑和存储器件的主要直流参数测试b光耦器件的主要直流参数测试c运算放大器件的功能测试d小功率晶体管的输出特征曲线测试（直流参数测试）e三端器件功能测试（小功率可控硅、IGBT、三端稳压器等）f电解电容的容量、漏电参数测试g二极管特征曲线测试2）端口测试ASA特征曲线测试3）UDT用户自定义测试支持用户自己开发对数字、数模混合器件的功能测试。2使用汇能测试仪的策略如果用户除了汇能测试以外，还有其它的测
6、试仪器，在搞清楚这些仪器所做的测试层次后，可按照下面的原则，和汇能测试仪一起考虑。下面主要针对集成器件。对分离元件一般直接测试即可。1）优先选用性能测试；a. 如果待测器件属于可做性能测试的类别，并且库中有，使用性能测试即可；b. 如果属于可测类别但是库中没有，只要有它的详细资料，尽量扩入库中测试。2）同时使用功能和端口测试如果能够对待测器件器件进行功能测试，在做了功能测试之后，对通过测试的器件再做ASA测试。这一点对测试拆机件、翻新件很重要。3）端口测试ASA特征曲线测试几乎不受任何限制。当器件不属于可做性能和功能测试的类别、或者没有详细的技术资料、或者受制于测试手段等的时候，都可以做ASA
7、特征曲线测试。4）自定义测试如果有详细资料，但不属于性能和功能测试类别，又对仅仅做端口测试的效果不满意，可以考虑用UDT用户自定义测试功能，开发对它的功能测试。下面说明各种测试的用法。三、汇能测试仪能做哪些性能和功能测试1数字逻辑器件性能测试主要包括74/54系列、4000/4500系列、26、82系列、俄罗斯、西门子的数字逻辑器件等共计一万多种。对同类但库中没有的型号，可扩入库中测试。1）测试哪些的直流参数Voh：输出高电平：将输出驱动到高后，从该输出拉出指定大小的电流时，输出电压应不低于此电压值。举例： 说明：当拉出2.6毫安电流时（流出器件的电流定义为负），输出高电平不小于2.4伏为合格
8、，实测为3.4伏。测试通过。Vol：输出低电平：将输出驱动到低后，向该输出灌入指定大小的电流时，输出电压应不高于此电压值。举例： 说明：当灌入24毫安电流时，输出低电平不大于0.5伏。实测为0.5伏。测试通过。Iih：输入高漏流：在指定输入加指定电压（其它输入加逻辑低），漏入该输入的电流应不大于此电流值。举例： 说明：当在输入加2.7伏的电压时，漏入电流应不大于20微安。实测小于1微安。以下不再举例说明。Iil：输入低漏流：在指定输入加指定电压（其它输入加高），漏出该输入的电流应不大于此电流值；Iozh：三态器件输出高阻态高漏流：将三态器件输出驱动到高阻态，在该输出加指定电压，漏入该输出的电流
9、应不大于此电流值；Iozl：三态器件输出高阻态低漏流：对三态器件，将该输出驱动到高阻态，在该输出加指定逻辑低电压，漏出该输出的电流应不大于此电流值；Ioh：集电极开路输出高漏流：将集电极输出器件驱动输出高，在该输出加指定电压，漏入该输出的电流应不大于此电流值。2）如何设置被测试参数器件手册中具体给出各型号器件的参数取值。电路设计中选择器件型号的时候，也是按照这个标准考虑的。但在实际使用中，我们经常发现使用大厂器件产品更可靠。其原因可能是，手册标准是必须达到的最低标准。大厂器件的设计余量留得更大。例如，手册规定，在灌入10毫安电流时输出低电平Vol不大于0.4伏，大厂器件可能达到2030毫安，小
10、厂器件或水货，或许仅略大于10毫安。汇能测试仪没有在库中输入手册规定的参数值，要求用户在第一次测试前指定。系统会保存下来直至用户再次修改。这意味着用户可以在自己设定的参数余量范围内挑选器件。下面以74LS373的输出管脚为例说明如何设置：这里的设置表示，器件输出高电平Voh时，拉出3毫安电流（流出器件的电流定义为负），电平值应不低于2.4伏；输出低电平Vol时，灌入3毫安电流，电平值不应高于0.8伏。这里的“拉出、灌入电流”、“最低高、最高低电平”均可由用户设置。设置好的参数存放在计算机中，下次再测试74LS373时，自动使用用户的设置值，直至再次修改。3）测试过程将被测器件放入测试座中，在测
11、试界面上输入器件型号，用鼠标或回车键启动测试。测试仪首先进行功能测试，在功能测试成功的基础上，再进行参数测试，分别报告测试结果。下面是对一个器件参数测试的部分结果显示：如果参数测试超标，出错管脚显示为红色。4）如何测试库中没有的器件a如果属于组合或同步时序逻辑器件，逻辑电平在可测试范围内（见下节），通过扩库功能，添加到器件库里后，便可进行同样测试。可以自行扩库或委托我公司；b没有技术资料或不属于汇能的可测试类别，不能进行功能、参数测试。可采用ASA测试。见第4节。5）测试仪的测试通道电平和可测试范围对数字器件按照工作电平分类，有3.3V系列、5V系列、12V系列等等。还有的用于电平转换的器件，
12、输入、输出分属不同的系列。测试5V系列的器件，要求测试仪能够输出、读入5V的脉冲信号；测试3.3V系列的器件，要求测试仪能够输出、读入3.3V的脉冲信号等等，否则不能测试。比如，汇能HN1600DX/B型测试仪，只能处理5V脉冲，就只能测试5V系列器件；汇能HN2600系列测试仪，能够处理12V以内的各种脉冲信号，所以又叫做“全电平”测试仪。对于电平不能支持的器件，可采用ASA测试。请参见第4节。2存储器目前支持对读写存储器SRAM、DRAM；只读存储器PROM、EPROM、EEPROM的测试。存储器库中包括约3000种型号。对于未包括在器件库中的，需要先添加到器件库中，然后进行测试。在参数测
13、试中，测试的参数类型、设置方法、测试结果的显示均与逻辑器件的参数测试相同。请参见.1。但有一个例外：当只读存储器中的内容不能保证每个输出脚都有“高”和“低”输出状态时，与缺少状态相关的参数不能测试。由此可知，当只读存储器为空的时候不能进行参数测试；对存储器的测试方式有：1）只读存储器：PROM、EPROM：a. 空检测;b. 读出内容并存放在计算机中;c. 读出内容并且和事先存放在计算机中的内容相比较；d. 将存放在计算机中的内容转换成可供编程器使用的二进制文件。2）读写存储器：SRAM、DRAMa. 写入-读出检测；b. 读出内容并存放在计算机中;（此功能针对电池支持的存储器）c. 将存放在
14、计算机中的内容写入存储器；（此功能针对电池支持的存储器）3光耦目前器件库中主要包括有4N、CNY、IL、PC、PS、FSH、TLP系列约500种光耦器件。对于未包括在测试器件库中的，根据具体情况不同，有不同的测试办法。1）能够测试的直流参数UF：二极管最大正向电压给二极管注入指定大小的电流时，二极管上的最大电压；UCES：三极管最大饱和电压向二极管注入、三极管流入指定大小的电流时，三极管c-e之间的最大电压；Iceo： 三极管最大漏电流输入电流为0，在指定电压下，漏入三极管的电流。CTR：电流传输比向二极管注入、三极管流入指定大小的电流时，输出、输入电流之比：CTR=输出电流/输入电流X 10
15、0%2）设置测试参数汇能的光藕器件库中，输入了手册规定的参数值。与2.1.2中所述同样的原因，为了用户可以在自己设定的设计余量范围挑选器件，也允许用户设置自选的测试参数。参见下图所示的设置参数窗口：说明如下：UF：给二极管注入20毫安电流，二极管上的最大电压不大于1.4伏；UCES：在二极管20毫安，三极管1毫安电流时，三极管的最大饱和电压不大于0.2伏；Iceo：二极管不加信号，三极管集电极加20伏电压，漏入三极管的电流不大于0.0001毫安；CTR：给二极管注入5毫安电流，在三极管集-射电压为5伏时，CTR不小于50。3）测试过程将被测器件放入测试座中，在测试界面上输入器件型号，用鼠标或回
16、车键启动测试。测试仪按顺序检查各个参数。当一个参数超限时，不再进行下面的测试。与逻辑器件的参数测试不同，测试光耦时只判断被测参数是否超限，而不报告具体测出的参数值。下图所示是对PC817的测试结果：左下窗口给出测试结论。窗口中会把超限的参数显示出来，不超限的参数不显示。目前的汇能测试仪能够识别的最小电流为3微安，特别提示出来。右边窗口的上面是PC817的转换曲线，下面列出参数测试条件和取值范围，请仔细观察，不再详述。4）如何测试库中没有的器件a. 有详细技术资料并且符合可测试类别a1. 通过扩库功能，添加到光耦器件库后进行同样测试；a2. 如果管脚分配和库中某个光耦完全一致，可按该型号进行测试
17、。注意，两种光耦的参数可能不一致，在测试前要修改。b. 有详细资料但不符合可测试类别目前的可测试类别只包括所谓“纯光藕”不包括任何控制电平的光藕器件。对于非纯光藕器件，只要知道管脚功能，可按照下述办法测试：b1. 通过外接控制电平，将光耦设置在工作状态；（视具体情况而定）b2. 在光耦测试主界面上选择“未知型号”，双击进入测试界面后，按照界面提示，用测试钩钩到相应管脚上，按资料要求设置好测试参数即可进行测试。5）没有资料或控制电路过于复杂进行ASA测试。参见第3节。4运算放大器目前的汇能测试仪只能测试“电压型”运放。汇能测试仪能够对运放器件库中的器件, 进行功能好坏的测试。目前器件库中包括常用
18、运放型号2000余种。对于未包括在器件库中的，根据具体情况不同，有不同的测试办法。1）测试原理输入管脚“虚通”是运放的最基本的工作特征。“虚通”是依靠运放的“开环增益”保证的。只要“虚通”存在，运放就有一定的开环增益，从这个意义上说，只要“虚通”存在，运放的基本功能就是好的，据此，把测试“虚通”的有无定义为测试运放的功能好坏。根据“虚通”的定义，可把运放接成一个“跟随器”，在正输入端注入一个正弦测试信号。只要在测试信号的作用下，输出和正输入端的电位始终保持“一致”，就认为“虚通”存在。为把“一致”量化，定义一个允差，只要输出和正输入端的电位曲线的误差落在允差范围内，就认为两者一致，否则判为不一
19、致。允差的具体值，可以根据经验设定，或者通过测试多个样片确定。2）测试过程将被测器件放入测试座中，在测试界面上输入器件型号，用鼠标或回车键启动测试。下面是对LM324的测试结果显示： 左下窗口给出测试结论“未超差”。右边的测试曲线使用了错位显示方式。再下面是所使用的基本测试参数。3）如何测试库中没有的器件a. 有详细技术资料并且符合可测试类别a1. 通过扩库功能，添加到运放器件库后进行同样测试；a2. 如果管脚分配和库中某个运放完全一致，可按该型号进行测试。b不扩库的测试方法在运放测试主界面上选择“未知型号”，双击进入测试界面后，按照界面提示，用测试钩钩到相应管脚上后进行测试。下面是使用测试钩
20、的结果显示。注意其中的连接提示：四、利用ASA测试功能测试集成器件ASA特征曲线测试在使用上几乎没有什么限制。在无法用别的办法测试的情况下，总是可以选择ASA测试。1ASA测试的基本原理测试仪产生一个正弦电压信号，加在被测器件管脚上，记录随电压变化的电流，在电压-电流座标系上表示出来，就得到该管脚的ASA（阻抗）曲线。比较好、坏器件相应管脚的曲线形状，如果差异较大，那么一个器件是好的，另一个就是坏的。这就是ASA测试原理。ASA法和用万用表测试器件管脚电阻法相仿，但故障检出率和测试效率要高得多。2建立测试标准的几个问题测试标准包括标准曲线和允差。ASA测试通过比较曲线形状进行检测，所以首先要确
21、定正确（标准）曲线形状。这通过在好的器件（又称为样片）上学习得到；另外，还要确定每个管脚曲线的“允差”大小允许测试曲线和标准曲线的误差限度。误差大于“允差”，判为测试未通过。1）只有一个样片时a. 如何得到标准曲线在ASA测试的“学习”功能下，提取样片的管脚曲线，保存在计算机中，作为以后测试的标准曲线。b. 如何设置允差由于不同的管脚有不同的电特征，所以“允差”也有可能不同。在只有一个样片的情况下，只能由使用者根据自己的经验去设置。汇能测试软件允许把所有管脚曲线的允差都设成一样的，也允许分别设置。2）有多个样片时a. 如何得到标准曲线在有多个样片的情况下，可以通过多个样片来获取更好的标准数据。
22、具体做法如下：有多少个样片，就学习多少个样片的曲线。然后再对这些曲线求平均。把平均曲线作为标准曲线。b. 如何设置允差在上节中，为了得到标准曲线，测试了多个样片。由于样片都是好件，可以认为它们的曲线都不超差，但又有一定误差。在每个样片的相应管脚曲线中，找出与标准曲线差别最大的曲线，以该曲线和标准曲线的误差作为设置的“允差”值。样片越多，测试样本越大，这个值也就越合理。在汇能测试系统上，只须指定参加平均的曲线文件，自动求取平均曲线和允差。3）关于同型号、不同厂家生产的器件不同厂家生产的同一种器件，有可能管脚曲线差别很大。这通常是因为器件的内部电路不同。尽管这种情况不太多见（绝大多数情况下，同型号
23、器件的管脚曲线相一致），除非你通过测试观察，确定是一致的，最好把同型号、不同厂家的器件处理成不同的器件。4）关于测试参数设置标准曲线的质量与测试参数设置相关。例如，用万用表测电阻要选择档位。用200K档测1K电阻的效果，效果没有用2K好。ASA测试也有类似问题。ASA使用正弦电压信号进行测试。可设置的参数有：幅度、频率和输出电阻。其中幅度一般根据器件工作电压一次选定；考虑到集成电路基本都是直流器件，频率可按ASA测试的常用值，48或390赫兹；最佳输出电阻在学习曲线时，打开“自动选择高灵敏度曲线”选项，由系统自动选择。5）单端口和多端口曲线a. 单端口曲线器件各个管脚和“地”之间的特征曲线。一
24、个器件有多少个管脚，就测出多少条曲线。b. 多端口曲线器件各个管脚之间的曲线。如果器件有N个管脚，测出(N X N)-N/2条不同的曲线。多端口测试的曲线多，检测能力强，但测试时间长；单端口则相反。汇能测试仪允许选择单端口或多端口测试。3在汇能测试仪上建立测试标准的操作1）有多个样片时详细过程可参见“汇能在电子产品生产检测中的应用”。2）有一个样片时仅取该样品的曲线作为测试标准。4测试集成器件先用鼠标在工具栏中单击 ，选择比较功能；然后在文件列表窗口单击存放标准曲线的文件名；放好被测器件，鼠标单击 ，测试仪开始测试。如果所有曲线的误差均小于相应允差，弹出测试通过提示窗口如下：如果有至少一根曲线
25、超差，弹出：单击查看NG管脚，弹出列出所有超差曲线的窗口。具体不再详述。可参见“汇能在电子产品生产检测中的应用”。五、测试分立元件分立元件大致可分为双端器件和三端器件两类。两端器件主要有：电阻、电容、电感、二极管等；三端元件主要有：闸流管、晶体管、继电器、三端稳压器等等。在汇能测试系统的ASA测试功能中，实现对分离元件的功能测试。对有的器件，还能对主要参数进行测试。汇能测试仪面向弱电应用，信号最大电压28伏，最大电流150毫安，所以仅适用于电子元件测试。1双端元件直接测试在ASA测试主界面，单击 弹出直接测试窗口如下：各种分立元件的功能曲线直接测试，都在本界面上完成。本文仅对测试结果进行一些说
26、明。具体使用方法，请参见汇能测试仪使用说明书。1）测试电阻测试特点：万用表大约在1伏左右的电压下测试电阻值。汇能测试仪能够测试电阻在某个电压区间（不大于28伏）的阻值。电阻的功能曲线：电阻的电压、电流关系为I = VR。在电压电流坐标上，这是一个过零点的直线方程。直线的斜率为被测电阻值的倒数。不同斜率的曲线，对应不同阻值的电阻。下图所示为汇能测试仪测出的1K和1.5K电阻的曲线：测试电阻值：当测试对象选择R时，可以测试电阻的阻值。测试1K电阻的示例如下：在测试结果中，1.00K表示被测电阻的阻值，括号中1K为测试信号的输出电阻。电阻测试的范围约为1010M。2）测试电容测试特点：万用表只能在大
27、约1伏左右测出电容的容量。汇能测试仪能够在指定的电压下（不大于28伏），测出电容的功能曲线，容量以及漏电阻。电容的功能曲线：在正弦电压激励下，电容的电压、电流关系为： 这是一个椭圆方程，所以在电压-电流坐标上，电容曲线是一个椭圆。不同容量的电容，椭圆的长、短轴的长度不同。下图所示为汇能测出的好电容的曲线示例： 2.2F电容 22F电容 当电容漏电时，曲线会发生倾斜。参见下图：测试电容：当测试对象选择C时，可以测试电容的容量。测试2.2微法电容示例如下：实测容量为2.3微法。电容漏电就是它的漏电阻变小。测出漏电阻大于10兆（汇能测试仪的最大可分辨值），也就是说不漏电。漏电阻经常和测试电压相关，建
28、议测试时，最好选择和实际工作电压相同或略高的测试电压。几微法到几百微法的电容，漏电阻应该在兆欧的量级以上。通常容量100微法以下测试频率选48Hz ,100微法以上选5Hz。电感测试可以测出感抗和串联电阻，与电容测试相类似。不再说明。3）测试二极管测试特点：能够看到完整的二极管功能曲线，从而能够观察到拐点的位置、导通的好坏、反向漏电以及击穿点附近的情况。二极管的功能曲线：二极管的电压电流关系由下式决定i=Is(ev/0.026-1)这是一个在电压电流坐标上的指数方程。当v沿正向增加时，电流按指数规律迅速上升；当v向负向增加时，i基本等于负的反向饱和电流Is，为一常数。下面给出一个好的硅管和一个
29、好的锗管的功能曲线。这就是所谓的结特征曲线。没有结特征曲线的二极管，丧失了二极管的基本功能；如果二极管导通性能不好，右边部分的曲线就会上升的慢，也就是曲线向右方倾斜；如果二极管漏电，左边部分的曲线就会向下倾斜。倾斜程度和漏电大小相关。当电压向负向持续增加至某点时，曲线会突然出现向下的拐点，这个点就是反向击穿电压。下图中的二极管在负9伏时反向击穿：如果要测试稳压管，选择的测试信号幅度一定要大于稳压值。2三端元件直接测试三端元件的工作特点是，在一个触发信号作用下转换工作（截止、导通）状态。测试窗口中的设置触发脉冲项，就是用来定义这个触发信号的。测试特点：能够测试出在指定电压范围内（不大于28V）的
30、工作曲线，从而观察到三端器件的最小触发脉冲；导通饱和电压；截止和导通状态是否满足要求等等。1）测试闸流管（可控硅）闸流管的工作曲线：下图给出两种坐标下汇能测试仪测试出来的闸流管的工作曲线。 电压-电流坐标 时间-电压坐标a. 左上图中的横线是否水平反映了截止阻抗是否足够大、竖线是否足够垂直反映了导通阻抗是否足够小、竖线与纵轴的间距就是导通电压的大小。将鼠标光标放在曲线上可读出光标处的电压、电流值。步加或步减脉冲高度，可以得到触发该元件的最小脉冲高度。b. 从右上图看出，当触发脉冲未出现时，可控硅处于截止状态，近似于开路，所以测试信号保持完整正弦；当触发脉冲一出现，可控硅导通，近似于短路。有一个
31、导通电压。曲线水平部分的高度，就是导通电压的大小。步加或步减脉冲的宽度，可以看到导通点随着移动。当“测试信号”扫过“零点”（即T/2处），可控硅又迅速“截止”，测试信号重新恢复原样。此时在脉冲幅度设置栏里显示的电压，大致就是该器件的“开启”电压。c. MOS晶体管、小型继电器、小容量IGBT等都可以采用这种方法测试。2）测试电压调节器78057805的工作原理：电压调节器7805的工作原理如左图所示。将G接地，只要是加在输入端VI的最小值大于6.5V，输出Vo将稳定在5V并且基本不受负载波动的影响。将脉冲作为输入电压加到VI端。加在输出Vo上的测试信号模拟对稳压器的干扰。一个好的电压调节器，只要脉冲的阻抗小于扫描信号的阻抗（即脉冲的强度大于扫描信号），在脉冲持续期间，输出应稳定在5V，不受干扰的影响（有电压调节的功能）。7805的工作曲线：
