CN101198879A - 利用探针测试仪测试非组件化大型印刷电路板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用探针测试仪以测试具有导体路径的大型非组件化电路板的方法。根据按照本发明所述方法，将具有开放电路导体路径的电路板分成数个区段以进行测试，所述导体路径延伸超过某一区段，所述某一区段由在相关区段内的各终点的电容测试法(capacitive measurement)所测试，并且如果属于导体路径的电容测量值中的一个测量值与其他测量值明显不一致，则含有开放电路的导体路径可以被确定。

Description

利用探针测试仪测试非组件化大型印刷电路板的方法

技术领域

本发明涉及一种利用探针测试仪来测试具有导体路径(conductor path)的大型非组件化电路板的方法。

背景技术

用于测试非组件化电路板的装置大体上可分成两组，即探针测试仪与平行测试仪。

平行测试仪是一种通过接触结构进行测试的测试装置，所述接触结构的通常代表是适配器，所述平行测试仪同时接触所有或至少大部分待测电路板的接触点。所述平行测试仪优选用于测试非组件化电路板，因为所述平行测试仪可被用来快速地且可靠地扫描大量的电路板测试点。

WO 01/40809 A1所示方法可以接续地测试电路板的各区域，其中的各个区域必须以这样的方式进行重叠，所述重叠方式是，从某个区域延伸至另外区域的导体路径必须在重叠区内具有接触点。通过这种方式可逐一区段地对所述导体路径进行开路测试。

有一种探针测试仪例如在EP 0 468 153 A1中被描述。所述探针测试仪的优点在于能够通过非常灵活的方式测试大范围的各式电路板而不需要任何实体改造。另外，所述探针测试仪可测试任何期望类型的电路板。

从US 3,975,680和EP 0 772 054 A2文件可知，通过测量相关导体路径电容并且与参考值进行比较来进行导体路径的开路测试。这种方式导致一种两阶段测试方法，第一阶段采用场域测量法(field measurement)在第一电路板的帮助下确定各个导体路径的合成电导率值，第二阶段仅测量另外一些电路板的电导率值，用于与由场域测量所得的电导率值进行比较。在场域测量中，施加电场并且测量出导体路径里的感应电位或感应电压。可利用导体路径来作为天线以产生电场。由于这些电场仅具有空间有限的有效范围，因此可逐节段地进行场域测量。在测量过程中，所述电路板上特定区域的一条或多条导体路径被用作天线以供产生电场，并且对位于天线附近范围内的各导体路径进行测量。

长久以来，市场上提供一种测试装置，使用该测试装置对导体路径的所有电路板测试点处的电容进行测量。若所测电容值都一样，并且与预设参考数值一致，则这些导体路径便没有开路。

从US 4,565,966A可知一种测试电路板的方法及装置，其中所述方法及装置对个别导体路径的电阻和电容都进行测量，并且与相应的需求值进行比较。如果变化量超过预设量，则判断导体路径是瑕疵路径。

有一种用于测试大型非组件化电路板的特殊探针测试仪，所述特殊探针测试仪具有合适的大型测试区域。例如，MicroCraft K.K.公司出售一种商标名称为EM 12181的具有感测范围800mm×1200mm的探针测试仪。Mania Technology AG公司出售一种商标名称为Speedy 580 XXL，最大感测范围达到980mm×650mm的电路板探针测试仪。由于所述测试仪数量有限，这些超大型探针测试仪在研发、生产及操作上极为昂贵。对于测试边长超过500mm的超大型电路板，这类测试设备是必需的，因为这些电路板也要求测试的可靠性。

因此迫切需要一种有效节约成本的用于测试大型非组件化电路板的方法。

发明内容

本发明基于上述问题设计一种对含有导体路径的大型非组件化电路板进行测试的方法，所述方法可以采用能够节约测试成本的装置进行测试，并且能够为导体路径提供可靠的测试。

上述问题可由具有权利要求1特性的方法解决。从属权利要求中揭示了有利于测试的改进。

在根据本发明进行具有导体路径的大型非组件化电路板测试的方法中，使用探针测试仪进行测试，在所述方法中：

-所述电路板被分成多个节段进行测试，其中在所述探针测试仪的测试区域内接续地逐个测试各个节段，直到整个电路板测试完毕，以及

-在测试所述电路板的各节段过程中，对于延伸越过待测各节段的导体路径，通过对位于所述节段内的导体路径的终点进行电容测量，来对所述导体路径进行开路测试，在每个测试点都要探测出电容测量值，

-在某一节段完成测试后，即移动所述电路板，以便将所述电路板定位，使下一节段位于所述测试区域内，

-所有属于同一个导体路径的测得值构成一个数组，并且将每个数组内的某一测得值与另一其他测量值进行比较，而如果有至少一个测量值与相应数组的其它测量值的差异达到预设值，则可以断定所述导体路径为开路。

利用本发明所述测试方法，可以利用大批量生产的传统探针测试仪，所述传统探针测试仪的典型测试区域为600mm×600mm。本发明的测试方法也可使用已经存在的探针测试仪来实现。采用本发明所述测试方法，可测试电路板范围大于探针测试仪测试区域的电路板，如测试1200mm×600mm、800mm×1200mm、800mm×1500mm或600mm×800mm。

利用本发明所述测试方法，通过电容测量法对延伸数个节段的长导体路径进行开路测试。由于每次的电容测试仅接触到单个导体路径终点，因此，在测试过程中，有可能相互独立地测试所述电路板的多个节段，并且在测试后一起分析分属于各导体路径的测量值。本发明亦基于如下认识，即在所述导体路径内出现开路和/或高电阻区段的情况下，长导体路径的电容会显著地改变，因此能够通过电容测量而可靠地测出开路。本发明要测试的开路也包括阻值为至少1百万奥姆(MΩ)的导体路径内的区段。

在较小的导体路径的情况下，电容测量对于探测开路并非总是可靠。然而，较小的导体路径一般说来会完全位于各节段内，并因而可用传统方式使用欧姆测量法来检查出开路。优选各节段的迭交应该采用这样的方式，使得所有小导体路径和/或小导体路径内可扫描区段都位于一个节段内。

附图说明

下面将参考代表本发明优选实施例的所附附图详细描述本发明，其中：

图1是探针测试仪布局示意图；

图2是将待测电路板分成各个测试节段的示意图；

图3是本发明所述测试方法的流程示意图；以及

图4是具有自动载送器的测试装置的布局示意图。

实施方式

根据本发明的测试具有导体路径的大型非组件化的电路板的方法是通过探针测试仪实现的。探针测试仪具有数个测试电极1，所述测试电极1可以与电路板3的导体路径2的电路板测试点相接触(图1、2)。各测试电极1被整合于一接触探针4内。在本例中，所述探针测试仪含有一个复合探针系统，所述复合探针系统总共含有12个接触探针4，并且每6个接触探针置于待测电路板3的一侧边上。EP0468135A1公开了一种指针探测仪，所述指针探测仪内含有的接触探针可相对于另外的接触探针独立移动。所述接触探针4可相对于所述电路板3的表面平行移动，以便所述测试电极1可与所述导体路径的特定电路板测试点接触。所述每个接触探针4均接附于滑器6，所述滑器6可由位置控制单元5控制，所述滑器6可以在平行于电路板3的平面中横向移动。每个滑器6都具有一个垂直排列的操作圆柱体7，所述接触探针4可围绕操作圆柱体7的垂直轴旋转。同时将斜倾装置整合于所述接触探针4，以便使其顶端安装有测试电极1的探针可以被下降至所述电路板3上。

为控制所述接触探针4的移动，所述位置控制单元5接收来自中央控制单元8的控制信号。功能产生器9用于产生所述测量信号，所述功能产生器9可将具有特定振幅U0与特定频率f0的测量电压发送到接触探针4的测试电极1，以便接触探针4将测量电压馈送至待测电路板3的导体路径内。在本实施例中，所述特定频率f0介于0Hz与2000Hz间。

所述探针测试仪具有第一、第二及第三评估单元10、11及12。所述第一评估单元10被用于采用欧姆测试法执行开路测试。在这种测试方法中，两个测试电极1同时接触导体路径的两个电路板测试点，并且将所述功能产生器9产生的直流电施加于这两个测试电极1间。所述第一评估单元10测试位于两个测试电极1间的电压降，并且以此确定这些导体路径或所述导体路径区段的电阻。如果所述电阻高于预设限定值，即如100ohm，则所述导体路径被判断为开路。

所述第二评估单元11是用以进行两条导体路径间的短路测试，而在短路测试中再度采用在两条不同导体路径的两个电路板测试点间进行欧姆测量。如果所测得的电阻低于预设限定值，即如100MΩ，则判断在这两条导体路径间短路。

也可以采用所谓的场域测量代替欧姆测量进行短路测试，所述场域测量方法由US3,975,680和EP0772054A2所公开。在这种测试方法中，可利用导体路径的测得合成电导率值以决定在两条导体路径间是否确有短路。

所述第三评估单元12是通过电容测量来测试开放电路。在这种测试方法中，由单个测试电极1在导体路径的一个电路板测试点处与导体路径电气连接。将测量信号按预设频率馈入。另一个测试电极1或者与平行于所述电路板3排置的平板测试电极相连接，或者与所述电路板3的另一个导体路径相连接。所述测试电极和所述另一个导体路径3两者皆作为所述待测导体路径的天线或计数电极使用，其中，测量信号被感生出来，所述测量信号有待被馈入所述待测导体路径内的测量信号进行探测，并且通过所述第三评估单元12进行探测。借助该探测所得的测量信号可以确定各自的电容Ci。在本发明中，只要所述电导率值的合成部分不趋于零，也可将电容理解为合成电导率值，并且也可将电容测量理解为所述合成电导率值的测量。

根据本发明所述的测试大型非组件化电路板3的方法中，将电路板划分成数个“虚拟”节段。图2显示了电路板3，其中示意标出一些导体路径2。该电路板长度L为900mm，而宽度B为440mm，并且被分成3个节段I、II、III，而所述第一节段I从左侧边界边缘处向右延伸320mm，所述第三节段III从右侧边界边缘处向左延伸320mm。所述第二或中间节段II位于中央区域内，并与所述两个外侧的节段I及III相重叠，而在每种重叠情况下都有40mm的重叠地带。因而所述第二节段的宽度为340mm，以使得所述重迭地带13的宽度b为40mm。

典型的大型电路板尺寸如1200mm×600mm、800mm×1200mm、800mm×1500mm或600mm×800mm。而小于600mm×500mm的区域的电路板则不被视为大型电路板。

本发明所述方法将结合图3所示流程图加以详细论述。

所述方法开始于步骤S1。

通过步骤S2确定出各个节段。为此，利用描述所述电路板3的导体路径的数据(Gerber数据)，并且可根据所述数据定位出各邻近节段间的边界地带。后文将详细地解释相关标准。

在步骤S3中，设置所述待测电路板3，使节段I、II、III中的一个位于所述探针测试仪的测试区域内。所述测试区域为所述接触探针4可横向移动的整个区域，并且在所述测试区域内，测试电极1能够接触到电路板3。所述测试区域通常的测试范围为600mm×600mm。

在步骤S4中，通过欧姆测量方法(S4)，对完全位于该节段内的所有导体路径，或对具有完全位于相关节段内的区段的所有导体路径，进行开路测试。在图2的节段I内，导体路径2/1、2/2及2/5完全位于所述节段内。所述导体路径2/4的一个区段也完全位于所述节段I内。该区段从左端点或导体路径2/4的电路板测试点，延伸至位于迭交地带13内的导体路径2/4的电路板测试点。

然后，按照传统方式通过欧姆测试方法(S5)，对位于所述节段内的导体路径进行短路测试。

在步骤S6中，对延伸跨越所述待测节段并且不能被逐一区域地扫描的导体路径测试，例如导体路径2/4，通过电容测量法进行开路测试。所述测试方法包括在所有电路板测试点处测量导体路径的电容值，所述电路板测试点即与各自导体路径相连接的接触点。在如图2所示的电路板3内，导体路径2/3延伸跨越所有节段。需要确定连接至该导体路径2/3的电路板测试点的电容值。

如果在某一节段上已完成所有的测试，则在步骤S7中进行检查以了解是否应对另一个节段进行测试。如果需要测试另一个节段，则所述处理序列移到步骤S3运行，并对所述电路板进行设置，使另一个节段位于所述探针测试仪的测试区域内。并顺序执行标记为S4、S5及S6的步骤。

如果在步骤S7中，当发现所有节段内都已经完成测试，则所述处理序列跳至步骤S8，其中在所述步骤S8中对所测得的结果进行评估。在所述步骤S8中特别是对电容测量值进行评估。每次测试中所获得的导体路径的电容测量值构成一个数组。所述数组内的测量值与数组内其他测量值进行比较，且如果有至少一个测量值与相应数组的其它测量值的差异达到预设值，例如超过电容的0.5％，则判断此导体路径为开路。也可以进一步进行比较，所述进一步比较方法可以采用通过无故障(fault-free)电路板(“金板”)预先确定的预设参考值进行或通过EP 0 772 054 A2所公开的方法进行。

在上述实例中，通过电容测量法对导体路径2/3和2/6进行开路测试。其它导体路径2/1、2/2、2/4、2/5及2/7采用殴姆测试法进行测试。在完成节段I和II内的测试过程中，导体路径2/4被逐区段测试。

对于在本发明具体实施例中所设定的节段，采用电容测量法进行开路测试的被测导体路径的最小长度通常是30mm-60mm，所述最小长度适应于所述重叠地带13的宽度d。根据电容划分的所述电路板最小长度可由相关电路板的电容确定，而相关电路板的电容由所述导体路径的设计方法和所用材料确定。

典型的导体路径电容在几个pF的范围内。因此，使用通常采用的2kHz至60kHz的测量频率，通过所述电容测量法可探测至少100KΩ的阻值。所述电容与所述最小可测电阻的关系可用下式表示：

其中R为电阻值，C为电容，ω为角频率且k＝0.07。

$R\≈\frac{1}{\mathrm{\ω}\·C}\sqrt{\frac{1}{k}-1},$

图4是大型电路板自动测试设备的简化示意图，包括带有测试电极1的探针测试仪，每个测试电极1被安装在滑器6上。所述测试电极1可移向或离开所述电路板3，以便其分别与各电路板测试点相接触。所述滑器6架被安装在横杆14上，以便能够水平地滑动。待测电路板3顶侧和底侧分别配置具有横杆14、滑器6和测试电极1的测试单元。

在所述两个测试单元间设有用于移动所述待测电路板3的载送器。所述载送器具有两个窄型载送带15，所述窄型载送带15以相互平行的方式被设置。所述待测电路板3被置于所述载送带15上。

在两个测试单元间的测试区域内设置有夹具16，以便将所述待测电路板3固定在所述测试区域内并且位于两个测试单元间。所述夹具为可自动地开启及关闭的钳夹，以便通过所述控制单元自动地进行箝位。当所述电路板3通过所述夹具16固定于所述测试区域内时，各载送带15会被略为降低，且移动至所述测试区域外的侧边(垂直于图4绘图平面的方向)，因此所述载送带15完全离开所述测试区域。接着即可测试所述电路板3的一个节段的各电路板测试点。在所述节段最后测量结束后，所述载送带15会再度地移到所述电路板3的下方，释放所述夹具，并且将所述电路板3在(箭头17所指的)移动方向上移动，使所述电路板3定位，以使下一个节段位于所述测试区域内。因此即可逐一地自动测试电路板3的多个节段。

本发明可简要总结如下：

本发明涉及一种利用探针测试仪以测试具有导体路径的大型非组件化电路板的方法。

根据按照本发明所述方法，将具有导体路径的电路板分成数个区段以进行测试，对延伸超过某一区段的导体路径，通过电容测量法，对相关区段内的终点进行测试，并且如果属于某个导体路径的多个电容测量值中的一个测量值与其他测量值存在明显差异，则可以确定该导体路径为开路。

因此，通过将各个节段接续地排置在探针测试仪的测试区域内，可以采用本发明所述测试方法对大于探针测试仪的测试区域的电路板进行测试。所述各个节段的最大尺寸取决于各自探针测试仪的测试区域。这意味着无须对大型电路板提供一特殊探针测试仪，而所述特殊探针测试仪明显贵于具有标准尺寸的测试区域的探针测试仪。

在根据本发明的方法中，未在测试中的待测电路板的多个节段可以被抛在探针测试仪的测试区域之外。

主要组件符号说明

1测试电极        2导体路径

3电路板          4接触探针

5位置控制单元    6滑器

7操作圆柱体      8中央控制单元

9功能产生器      10第一评估单元

11第二评估单元   12第三评估单元

13重迭地带       14载送带

15夹具           16箭头

Claims (10)

1.一种利用探针测试仪，以测试具有导体路径的大型非组件化电路板的方法，其中：

所述电路板(3)被分成多个节段(I、II、III)进行测试，其中，在所述探针测试仪的测量区域内接连地逐个测试各个节段(I、II、III)，直到整个电路板(3)测试完毕，以及

在测试所述电路板(3)的各节段(I、II、III)过程中，对于延伸越过待测各节段的导体路径，通过对位于所述节段内的导体路径(2)的终点进行电容测量，来对所述导体路径(2)进行开路测试，在每个测试点都要探测出电容测量值，

在某一节段(I、II、III)完成测试后，即移动所述电路板(3)，以便将所述电路板(3)定位，使下一节段(I、II、III)位于所述测试区域内，

所有属于同一个导体路径(2)的测得值构成一个数组，并且将每个数组内的某一测得值与另一其他测量值进行比较，而如果有至少一个测量值与相应数组的其它测量值的差异达到预设值，则可以断定所述导体路径(2)为开路。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述节段(I、II、III)按重迭方式排置，所述重迭方式是具有最大长度为40mm到60mm的所有导体路径(2)在每种情况下完全置于同一节段(I、II、III)内。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述节段是在宽度范围20mm到100mm的带状区域内重叠。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述导体路径(2)在40mm到60mm的最大长度上，通过欧姆测量法进行开路测试。

5.如权利要求1至3中的任何一项所述的方法，其特征在于：

完全位于一个节段(I、II、III)内的所有导体路径(2)通过欧姆测量法进行开路测试。

6.如权利要求1至5中的任何一项所述的方法，其特征在于：

一个节段的大小约为200mm×200mm到600mm×500mm。

7.如权利要求1至6中的任何一项所述的方法，其特征在于：

所述电路板(3)的大小从600mm×500mm到800mm×1500mm。

8.如权利要求1至8中的任何一项所述的方法，其特征在于：

一个测量值数组中的某个测量值与相应数组的其他测量值的差异达到预设值，则判断所述导体路径为开路，所述预设值是电容的0.5％。

9.一种用以测试具有导体路径的大型非组件化电路板的装置，其中包含探针测试仪和控制单元，并且被设计成用于完成如权利要求1至8中任何一项所述的方法。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置具有载送器，用以自动移动所述待测电路板和夹具(16)，所述夹具(16)用以将所述电路板固定在所述探针测试仪的测试区域内。

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