CN101339218A - 一种压敏电阻的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于电路测试领域，提供了一种压敏电阻的测试方法，所述方法包括下述步骤：在被测压敏电阻的两端加载高频率交流电，所述交流电的电压低于被测压敏电阻的标称额定电压；在与被测压敏电阻相连的旁路元件的高点端接入隔离所述旁路元件的隔离电路；计算被测压敏电阻的电容值，将被测压敏电阻的电容值与设定的阈值范围进行比较，判断被测压敏电阻是否为良品。通过本发明可以大大提高压敏电阻电性能检测的准确性和稳定性，能够有效地检查出FPC上搭载的压敏电阻的各项电性能不良，实现完全的电性能检查。
Description
技术领域
本发明属于电路测试领域，尤其涉及一种压敏电阻的测试方法。
背景技术
静电会对电子制造业造成巨大的危害，柔性印刷线路板(Flexible PrintedCircuit board，FPC)制造行业也是如此。积累的静电会吸附微小的尘埃，对线路间的绝缘性能和外观造成影响。而且，静电会对线路板上的芯片等重要电子元件具有潜在损坏和缓慢失效性，造成持续性的危害。更为严重的是，积累静电的瞬间放电常常会使线路介质击穿，芯线熔断，使线路板上搭载的电子元件漏电流增大，加速元件的老化以及电性能参数的改变等。在实际生产和制造，尤其在运用过程中，不产生静电是不可能的，但是产生静电并非危险所在，危害在于静电积累以及由此产生的静电放电，因此对静电积累的限制和采取措施使静电耗散掉尤为重要。
在包括FPC在内的众多电子产品在设计时，充分考虑到静电的危害性，通过运用合理有效的电子元件接入电路中，使产生的静电能及时有效释放，防止高压放电造成元器件和电路损坏。例如在移动电话等按键类FPC中，常常在按键和地铜(地线)之间接压敏电阻(Voltage Sensitive Resistor，VSR)用于静电防护、过电压保护、抑制浪涌电流以及吸收尖峰脉冲等。压敏电阻是一种对电压敏感的非线性过电压保护半导体元件，在电路中用文字符号“RV”或“R”表示，其电气符号如图1所示。通常情况下，压敏电阻由引线、电极、氧化锌颗粒和边界层构成，如图2所示。氧化锌晶粒的电阻率很低，边界层的电阻率却很高，相接触的两个晶粒之间形成了一个相当于齐纳二极管的势垒，形成一个压敏电阻单元，每个压敏电阻单元的击穿电压大约为3.5V，如果将许多压敏电阻单元加以串联和并联就构成了压敏电阻的基体。串联的压敏电阻单元越多，其击穿电压就超高，基片的横截面积越大，其通流容量也越大。压敏电阻在工作时，每个压敏电阻单元都在承受浪涌电能量，由于其优越性能，压敏电阻广泛地应用在电子产品中，起到了静电防护、过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪以及保护半导体元器件等作用。
FPC搭载包括压敏电阻在内的元器件后，必须对其进行电性能测试，以保证产品的品质。对线路板上搭载的电子元器件进行测试通常用到在线测试机(InCircuit Test，ICT)。测试时，通过电测夹具，导线和探针将待测元器件的端点引进测试机体，测试机通过两端点(高低点)输入相应信号，然后再检测两端的测量值，与待测元器件本身的标准值比较，如果在预先设定的上下限范围内，则判断待测元器件为良品，如果超出了设定的范围，则判断待测元器件为不良品。例如待测元器件为100欧姆(Ω)的电阻，测试点为1(高点)和2(低点)，测试机通过1点输入3毫安(mA)的直流信号通过电阻，然后测试1和2点的电压值，通过欧姆定律计算出测量电阻值(R＝U/I)，将测量值和100Ω比较，假设预先设定的上下限为5％(测量值为95Ω～105Ω判为合格)，如果测量值为99Ω，则判断待测元器件为良品，如果测量值为50Ω，则判断待测元器件为不良品。
由于压敏电阻的电压与电流成特殊的非线性关系，不遵守欧姆定律，如果采用传统的方法测试压敏电阻，即提供直流信号源，测试待测元件两端电压，通过欧姆定律计算阻值比较的方法，无法测试到压敏电阻的电阻值，每次测试值都为无穷大，使得搭载压敏电阻后的产品，例如FPC不能作完全的电性能测试，从而使得产品存在巨大的品质隐患。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种压敏电阻的测试方法，旨在解决无法测试压敏电阻的电阻值，使得搭载压敏电阻后的产品不能作完全的电性能测试的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种压敏电阻的测试方法，所述方法包括下述步骤：
在被测压敏电阻的两端加载高频率交流电，所述交流电的电压低于被测压敏电阻的标称额定电压；
在与被测压敏电阻相连的旁路元件的高点端接入隔离所述旁路元件的隔离电路；
计算被测压敏电阻的电容值，将被测压敏电阻的电容值与设定的阈值范围进行比较，判断被测压敏电阻是否为良品。
在本发明实施例中，在被测压敏电阻的两端加载电压低于压敏电阻额定电压的高频率交流电，并在与被测压敏电阻相连的旁路元件的高点端接入隔离电路，通过计算被测压敏电阻的电容值判断被测压敏电阻是否为良品，可以大大提高压敏电阻电性能检测的准确性和稳定性，能够有效地检查出FPC上搭载的压敏电阻的各项电性能不良，实现完全的电性能检查。
附图说明
图1是压敏电阻的电气符号图；
图2是压敏电阻的结构原理图；
图3是本发明实施例提供的压敏电阻在线测试的实现原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明实施例中，在被测压敏电阻的两端加载低于压敏电阻额定电压的高频率交流电，并在与被测压敏电阻相连的旁路元件的高点端接入隔离电路，通过计算被测压敏电阻的电容值判断被测压敏电阻是否为良品。
普通电阻器遵守欧姆定律，而压敏电阻的电压与电流则呈特殊的非线性关系。当压敏电阻两端加载的电压高于标称额定电压时，压敏电阻将会迅速击穿导通，并由高阻状态变为低阻状态，工作电流也急剧增大；当压敏电阻两端加载的电压低于标称额定电压时，压敏电阻的电阻值接近无穷大，内部几乎无电流流过，即在正常电压条件下，压敏电阻相当于一只小电容器。
在本发明实施例中，在被测压敏电阻的两端加载较低的交流电，该交流电的电压低于被测压敏电阻的标称额定电压，此时压敏电阻处于高阻状态，将被测压敏电阻作为常规的电容，测试通过被测压敏电阻的交流电流，通过计算得出其电容值，然后将计算的电容值与设定的阈值范围进行比较，通过设定的上下限判断被测压敏电阻是否为良品。
压敏电阻的电容满足下式：
c＝q/u，其中c为压敏电阻的电容，q为通过压敏电阻的电量，u为加载在压敏电阻两端的交流电的电压。
通过压敏电阻的电流满足下式：i＝dq/dt＝c*du/dt；
设交流电为u＝1.414u*sinωt，则可以计算出：
i＝c*du/dt＝1.414u*c*ω*sin(ωt+90°)
由此可计算出压敏电阻的电容值：
由上述公式可以看出，压敏电阻的电容与交流电的频率f有关，因此，选择合适的频率是保证测试准确性和稳定性的关键，交流电的频率越高，测试的稳定性越好。本发明实施例采用高频率(1000HZ～1MHZ)交流电加载在被测压敏电阻的两端。通过大量实验，作为本发明的一个优选实施例，当交流电的频率f为1MHZ时，压敏电阻测试的准确性和稳定性最佳。
由于移动电话按键板FPC电路中所有的压敏电阻都是分别接在按键和地线之间，测试过程中常常会相互干扰，导致测试值很不稳定。在本发明实施例中，当测试被测压敏电阻时，在与被测压敏电阻相连的旁路元件的高点端接入隔离电路，使旁路元件(干扰源)两端的电压保持一致，且避免有电流分流到旁路元件上，从而达到了隔离旁路元件的目的，有效地消除干扰，保证被测压敏电阻测试值的准确性和稳定性。如图3所示，在本发明实施例中，该隔离电路为一个集成运算放大器，其同相输入端连接到旁路元件的高点端，其反相输入端与其输出端相连，连接到旁路元件的另一端，隔离电路两端A点和B点的电压相等，电流接近于零。
以下通过实验数据对本发明实施例的效果进行详细说明，以某移动电话按键FPC上搭载六个PHYUNG公司的压敏电阻VR1VR6，压敏电阻型号为PHY0402_050E560NP为例，根据元器件规格书，压敏电阻的标称额定电压为5.0V，在额定电压以下，压敏电阻的常规电容值约为56皮法(PF)。
压敏电阻VR1-VR6对应的测试点如下：
| 编号 | 高点 | 低点 |
| VR1 | 1 | 21(地线点) |
| VR2 | 2 | 21 |
| VR3 | 3 | 21 |
| VR4 | 4 | 21 |
| VR5 | 5 | 21 |
| VR6 | 6 | 21 |
预先取一个良品的压敏电阻，该压敏电阻的所有电性能状况均合格，分别采用现有技术的测试方法和本发明实施例提供的测试方法进行测试。
下表示出了在现有测试方法下按照普通电阻形态(R)对压敏电阻VR1～VR6进行测试后的测试结果：
| 编号 | 形态 | 高点 | 低点 | 标准值 | 上限 | 下限 | 实测值 | 结论 |
| VR1 | R | 1 | 21 | 1Ω | 50％ | 50％ | 无穷大 | × |
| VR2 | R | 2 | 21 | 10Ω | 50％ | 50％ | 无穷大 | × |
| 编号 | 形态 | 高点 | 低点 | 标准值 | 上限 | 下限 | 实测值 | 结论 |
| VR3 | R | 3 | 21 | 100Ω | 50％ | 50％ | 无穷大 | × |
| VR4 | R | 4 | 21 | 1000Ω | 50％ | 50％ | 无穷大 | × |
| VR5 | R | 5 | 21 | 1MΩ | 50％ | 50％ | 无穷大 | × |
| VR6 | R | 6 | 21 | 10MΩ | 50％ | 50％ | 无穷大 | × |
由于在电阻形态下，无法确定压敏电阻的标准值，如上表所示，尽管六个型号相同的压敏电阻标准值设定为不同的标准值，且上下限设置很宽，达到50％，但是实际的测试值都是无穷大，无法在电阻形态下测试压敏电阻。即使搭载不合格的压敏电阻，测试值为无穷大，判为不良品，但是漏元件、虚焊、端点短路以及压敏电阻件本身不良等缺陷也无法检测出来。
下表示出了采用本发明实施例提供的测试方法，按照电容形态(C)，在压敏电阻两端加载1MHZ交流信号，并接入隔离电路时的测试结果：
| 编号 | 形态 | 高点 | 低点 | 频率 | 标准值 | 上限 | 下限 | 隔离点 | 实测值 | 结论 |
| VR1 | C | 1 | 21 | 1MHZ | 56PF | 5％ | 5％ | 2-6 | 57PF | √ |
| VR2 | C | 2 | 21 | 1MHZ | 56PF | 5％ | 5％ | 1-6 | 56.5PF | √ |
| VR3 | C | 3 | 21 | 1MHZ | 56PF | 5％ | 5％ | 1-6 | 55PF | √ |
| VR4 | C | 4 | 21 | 1MHZ | 56PF | 5％ | 5％ | 1-6 | 55.8PF | √ |
| VR5 | C | 5 | 21 | 1MHZ | 56PF | 5％ | 5％ | 1-6 | 57.3PF | √ |
| VR6 | C | 6 | 21 | 1MHZ | 56PF | 5％ | 5％ | 1-5 | 56.8PF | √ |
由上表可见，采用本发明实施例提供的测试方法，压敏电阻的测试值很稳定，不存在良品被误判的现象，测试效果很好。
然后再取存在缺陷的不良品，即预先知道压敏电阻VR1合格，VR2漏件，VR3连锡短路，VR4虚焊，VR5本体开裂，VR6FPC线路断路，采用本发明实施例提供的测试方法进行测试，测试效果如下表所示：
| 编号 | 形态 | 高点 | 低点 | 频率 | 标准值 | 上限 | 下限 | 隔离点 | 实测值 | 结论 |
| VR1 | C | 1 | 21 | 1MHZ | 56PF | 5％ | 5％ | 2-6 | 56.8PF | √ |
| VR2 | C | 2 | 21 | 1MHZ | 56PF | 5％ | 5％ | 1-6 | 无穷大 | × |
| VR3 | C | 3 | 21 | 1MHZ | 56PF | 5％ | 5％ | 1-6 | 0.01PF | × |
| VR4 | C | 4 | 21 | 1MHZ | 56PF | 5％ | 5％ | 1-6 | 无穷大 | × |
| VR5 | C | 5 | 21 | 1MHZ | 56PF | 5％ | 5％ | 1-6 | 10PF | × |
| VR6 | C | 6 | 21 | 1MHZ | 56PF | 5％ | 5％ | 1-5 | 无穷大 | × |
从上表可以看出，采用本发明实施例提供的测试方案可以有效地检查出所有不同种类的不良品，而且良品的测试结果准确，效果很稳定。
在本发明实施例中，在被测压敏电阻的两端加载低于被测压敏电阻额定电压的高频率交流电，并在与被测压敏电阻相连的旁路元件的高点端接入隔离电路，通过计算被测压敏电阻的电容值判断被测压敏电阻是否为良品，可以大大提高压敏电阻电性能检测的准确性和稳定性，能够有效地检查出FPC上搭载的压敏电阻的各项电性能不良，包括是否有漏元件、虚焊、焊点短路以及压敏电阻本身损坏等，实现了完全的电性能检查，从而保证了产品的品质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1、一种压敏电阻的测试方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
在被测压敏电阻的两端加载高频率交流电，所述交流电的电压低于被测压敏电阻的标称额定电压；
在与被测压敏电阻相连的旁路元件的高点端接入隔离所述旁路元件的隔离电路；
计算被测压敏电阻的电容值，将被测压敏电阻的电容值与设定的阈值范围进行比较，判断被测压敏电阻是否为良品。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述被测压敏电阻的电容值根据下式计算：
3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述交流电的频率范围为1000HZ～1MHZ。
4、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述交流电的频率为1MHZ。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隔离电路为一集成运算放大器，其同相输入端连接至与所述被测压敏电阻相连的旁路元件的高点端，其反相输入端与其输出端相连，连接至所述旁路元件的另一端。
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