CN103983887B - 电路开路自动定位方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种电路开路定位的方法和装置，其方法包括步骤：对待测电路注入射频电压信号，生成垂直于待测电路的电场；探测所述电场的电场信号；确定所述电场信号的不连续分布点，并根据所述电场信号的不连续分布点定位所述待测电路的开路点。根据本发明的方案，将射频电压信号注入电路生成垂直的电场，通过容性耦合原理进行探测得到电路生成垂直的电场信号，再由探测到的电场信号的不连续分布点确定电路开路点；无需对电路进行开封，就能够快速精确地对电路的开路位置进行自动定位。

Description

电路开路自动定位方法和装置

技术领域

本发明涉及电子电路检测技术领域，特别是涉及一种电路开路自动定位方法和装置。

背景技术

集成电路以及PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)板级电路的开路是集成电路以及PCB板级电路失效的一个主要原因，通常通过电学的方法可以对引脚或者板上导线是否发生开路直接作出判断，但是这种纯电学的判断方法往往无法对开路的位置进行确定。然而开路的位置的定位有利于进一步确定集成电路和PCB板级电路的失效模式以及失效机理。因此，集成电路和PCB板级电路开路位置的定位是集成电路以及PCB板级电路失效分析的重要环节。

目前，对于集成电路和PCB板级电路开路位置的定位通常有两类方法，一类是破坏性定位，一类是非破坏性定位。所述破坏性定位需要对集成电路进行开封，甚至是化学处理或者物理处理之后，把开路位置暴露在肉眼或者光学显微镜、电子显微镜之下。所述非破坏性的方法可通过X射线等方式，由于X射线可以直接穿透塑封结构，因此，可以通过X射线在金属以及Si材料上产生的衬度，进而形成图像，通过观察图像可以作初步的判断。另外，还有处于破坏性与非破坏性之间的处理方法，也就是仅对集成电路进行开封之后，即可对开路或者短路进行定位的方法，即光发射法。

然而，对于破坏性定位方法有一定的风险，因为通过开封以及化学物理处理之后，并不一定能够找到开路点，甚至可能在对集成电路和PCB板级电路进行开封或者化学物理处理的过程中破坏了开路的现场信息。对于基于X射线的非破坏性定位一般不需要开封，但是定位能力很有限，通常只能定位到引脚至键合丝以及焊盘的位置。对于光发射法定位系统，则需花费的成本较昂贵。

发明内容

针对背景技术中的现有电路开路定位的方法会对电路开路现场造成破坏并且定位能力有限，以及定位需花费的成本较昂贵的问题，本发明的目的在于提供一种电路开路自动定位方法，能够快速精确地对电路开路的位置进行自动定位且需花费的成本较低，更加不会对电路开路的现场造成破坏。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一种电路开路自动定位方法，包括步骤：

对待测电路注入射频电压信号，生成垂直于待测电路的电场；

探测所述电场的电场信号；

确定所述电场信号的不连续分布点，并根据所述电场信号的不连续分布点定位所述待测电路的开路点。

本发明还提供一种电路开路自动定位装置，包括注入信号系统、电场探测系统、判断定位系统；

所述注入信号系统对待测电路注入射频电压信号；

所述电场探测系统探测待测电路生成的垂直电场的电场信号；

所述判断定位系统确定所述电场信号的不连续分布点，并根据所述电场信号的不连续分布点定位所述待测电路的开路点。

根据本发明的技术方案，在待测电路的管脚处或者板上导线端注入射频电压信号，进而生成垂直于待测电路的电场；对所述电场的电场信号进行探测，根据探测到的电场信号的不连续分布点，即可定位为待测电路的开路点。本发明的电路开路定位方法不需要对电路进行开封，因此不会对电路开路的现场造成破坏，并且能够快速精确地进行自动定位，其定位需花费的成本也较低。

附图说明

图1为本发明电路开路自动定位方法的流程图；

图2为本发明确定探测待测电路的电场信号的不连续分布点的示意图；

图3为本发明探测待测电路的电场信号的流程图；

图4为本发明开始探测待测电路的位置的示意图；

图5为本发明电路开路自动定位装置的结构图；

图6为本发明电路开路定位装置通过计算机自动控制的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、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的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

请参阅图1，为发明电路开路自动定位的方法的流程图：

步骤S101：对待测电路注入射频电压信号，生成垂直于待测电路的电场：

所述待测电路是指集成电路或者PCB板级电路，所述射频电压信号为单频率的正弦射频信号，由于射频电压信号的频率越高，实现探测的效果越好，可以选用高频率的射频电压信号。

在一个实施例中，可以在待测电路的管脚处或者板上导线端注入射频电压信号，从而生成垂直于待测电路的电场。

步骤S102：探测所述电场的电场信号：

通过容性耦合原理对所述电场的电场信号进行探测，以获取所述电场的电场信号。

步骤S103：确定所述电场信号的不连续分布点，并根据所述电场信号的不连续分布点定位所述待测电路的开路点：

确定所述电场信号的不连续分布点包括：在沿圆圈路径进行探测时，若探测到探测移动方向的反方向的电场信号最强，其余方向的电场信号突然变弱，则确定该位置点为电场信号的不连续分布点。

请参阅图2，为本发明确定探测待测电路的电场信号的不连续分布点的示意图：

由于导线中注入射频电压信号，会产生垂直的电场；因此，在导线的开路点产生的垂直电场信号会突然变弱，出现不连续分布点A点，即可根据所述电场信号的不连续分布点A点定位所述待测电路的开路点。

在一个实施例中，步骤S102可以包括下述步骤：请参阅图3，本发明探测待测电路的电场信号的流程图：

步骤201：将探测开始位置定位在注入射频电压信号端的导线宽度的中间：

请参阅图4，为本发明开始探测待测电路的位置的示意图；

所述注入射频电压信号端为待测电路的管脚处或者板上导线端；在开始对待测电路进行探测时，探测开始位置定位在待测电路的管脚处或者板上导线端的导线宽度的中间。

步骤202：以半径为d的圆圈为路径进行一次以上的探测，所述半径d为待测电路的导线宽度的3倍：

应当指出，在一个实施例中，所述半径d也可以为待测电路的导线宽度的2倍，所述半径d的大小在待测电路的导线宽度的1倍以上5倍以下即可。

在另一个实施例中，在以半径为d的圆圈为路径进行探测时，还可以进行两次或两次以上探测再移动步长为d/2的距离；多次探测取平均可以降低噪声所造成的影响，提高探测的精确度，使探测的效果更佳。

步骤203：以探测到电场信号最强的方向作为探测的移动方向，移动步长为d/2的距离：

应当指出，所述移动步长的距离越小，探测的精确度越高，但探测所花费的时间就越长；移动步长为d/2的距离为一个较优的探测移动步长距离，并非限定只有移动步长为d/2的距离才能实现探测。

步骤204：重复以d为半径划圆圈进行探测，直到探测完整个电路。

本发明创造性地将射频电压信号注入电路生成垂直的电场，通过容性耦合原理进行探测得到所生成垂直的电场信号，再由探测到的电场信号的不连续分布点确定电路开路点。因此，本发明方法不需要对电路进行开封，不会对电路开路的现场造成破坏，并且能够快速精确地进行自动定位，定位需花费的成本也较低。

较优地，在一个实施例中，在探测所述电场的电场信号之前还包括步骤：

监控所述待测电路与探测装置之间的距离，根据所述待测电路与探测装置之间的距离确定对所述待测电路进行探测的探测距离。

通过监控所述待测电路与探测装置之间的距离，可以防止在探测过程中探测装置碰撞到所述待测电路而造成探测失败，同时也可以方便实时观察探测的过程。

较优地，在一个实施例中，在探测所述电场的电场信号之后，在确定所述电场信号的不连续分布点之前还包括步骤：

对探测到的电场信号同步进行信号放大。

通过对探测到的电场信号进行信号放大，可以提高探测的精确度，更加准确地对电场信号的不连续分布点进行判断，避免因为探测到的电场信号过弱而造成对电场信号的不连续分布点出现判断错误的情况。

根据上述发明的一种电路开路定位的方法，本发明还提供实现该方法的一种电路开路定位装置，请参阅图5，为本发明电路开路自动定位的装置的结构图，包括：包括注入信号系统、电场探测系统、判断定位系统；

所述注入信号系统对待测电路注入射频电压信号；

所述电场探测系统探测待测电路生成的垂直电场的电场信号；

所述判断定位系统确定所述电场信号的不连续分布点，并根据所述电场信号的不连续分布点定位所述待测电路的开路点。

其中，所述待测电路是指集成电路或者PCB板级电路，所述射频电压信号为单频率的正弦射频信号，由于射频电压信号的频率越高，实现探测的效果越好，可以选用高频率的射频电压信号。

所述注入信号系统可以在待测电路的管脚处或者板上导线端注入射频电压信号，从而生成垂直于待测电路的电场。

具体地，所述注入信号系统可以包括一个信号发生器和配合射频信号注入的夹具；夹具的设计可以是通过探针，也可以是通过设计测试板，在测试板上制作线缆注入接口。

其中，所述电场探测系统包括移动探测单元、控制器单元；

所述移动探测单元对固定的待测电路进行探测；

所述控制器单元控制移动探测单元以下述路径进行探测：将探测开始位置定位在注入射频电压信号端的导线宽度的中间，以半径为d的圆圈为路径进行一次以上的探测，所述半径d为待测电路的导线宽度的3倍，以探测到电场信号最强的方向作为探测的移动方向，移动步长为d/2的距离，重复以d为半径划圆圈进行探测，直到探测完整个电路；

应当指出，在一个实施例中，所述半径d也可以为待测电路的导线宽度的2倍，所述半径d的大小在待测电路的导线宽度的1倍以上5倍以下即可；

在另一个实施例中，在以半径为d的圆圈为路径进行探测时，还可以进行两次或两次以上探测再移动步长为d/2的距离；多次探测取平均可以降低噪声所造成的影响，提高探测的精确度，使探测的效果更佳。

同时，也应当指出，所述移动步长的距离越小，探测的精确度越高，但探测所花费的时间就越长；移动步长为d/2的距离为一个较优的探测移动步长距离，并非限定只有移动步长为d/2的距离才能实现探测。

具体地，所述移动探测单元包括用于探测的探头、用于控制探头移动路径的空间移动平台、固定待测电路的样品台；所述控制器单元包括程序控制器，程序控制器通过控制空间移动平台的R轴步进电机、Z轴步进电机、X轴步进电机以及Y轴步进电机实现控制探头的探测路径。

其中，所述判断定位系统确定所述电场信号的不连续分布点包括：

在沿圆圈路径进行探测时，若探测到探测移动方向的反方向的电场信号最强，其余方向的电场信号突然变弱，则确定该位置点为电场信号的不连续分布点。

具体地，所述判断定位系统可以是信号分析仪，所述信号分析仪包括频谱分析仪、网络分析仪，以及示波器。频谱分析仪可以用来直接获取频域信号，网络分析仪可以用来获取相位信号，而示波器可以用来获取时域信号。

通过本发明的电路开路定位装置，将射频电压信号注入电路生成垂直的电场，通过容性耦合原理进行探测得到电路生成垂直的电场信号，再由探测到的电场信号的不连续分布点确定电路开路点；无需对电路进行开封，就能够快速精确地对电路的开路位置进行自动定位。

较优地，在一个实施例中，本发明的电路开路定位装置还可以包括监控摄像系统：

所述监控摄像系统监控所述待测电路与探测装置之间的距离，根据所述待测电路与探测装置之间的距离确定电场探测系统对所述待测电路进行探测的探测距离。

通过监控所述待测电路与探测装置之间的距离，可以防止在探测过程中探测装置碰撞到所述待测电路而造成探测失败，同时也可以方便实时观察探测的过程。

具体地，所述监控摄像系统可以是CCD显微摄像头，通过CCD显微摄像头实时拍摄探测的过程。

较优地，在一个实施例中，本发明的电路开路定位装置还可以包括信号放大系统：

所述信号放大系统对探测到的电场信号进行信号放大；

通过对探测到的电场信号进行信号放大，可以提高探测的精确度，更加准确地对电场信号的不连续分布点进行判断，避免因为探测到的电场信号过弱而造成对电场信号的不连续分布点出现判断错误的情况。

具体地，所述信号放大系统可以是设置在信号分析仪前的信号放大器，通过信号放大器实现对电场信号的放大。

进一步地，本发明的电路开路定位装置可以通过计算机实现自动控制，请参阅图6，为本发明电路开路定位装置通过计算机自动控制的示意图；

所述计算机分别与电场探测系统、判断定位系统、监控摄像系统相连接，通过计算机里面设定的软件程序，实现计算机对整个探测过程进行控制并分析探测结果。

所述计算机与电场探测系统、判断定位系统、监控摄像系统的连接可以通过GPIB(General-Purpose Interface Bus，通用接口总线)、LAN(Local Area Network，局域网)、或者USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)来实现。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种电路开路自动定位方法，其特征在于，包括步骤：

对待测电路注入射频电压信号，生成垂直于待测电路的电场；在所述待测电路的管脚处或者板上导线端注入所述射频电压信号；所述待测电路是指集成电路或者PCB板级电路；

探测所述电场的电场信号；

确定所述电场信号的不连续分布点，并根据所述电场信号的不连续分布点定位所述待测电路的开路点；

确定所述电场信号的不连续分布点包括：

在沿圆圈路径进行探测时，将探测得到的位置点确定为所述电场信号的不连续分布点；所述位置点为在探测移动方向的反方向的电场信号最强、其余方向的电场信号突然变弱的点。

2.根据权利要求1所述的电路开路自动定位方法，其特征在于，所述探测所述电场的电场信号包括步骤：

将探测开始位置定位在注入射频电压信号端的导线宽度的中间；

以半径为d的圆圈为路径进行一次以上的探测，所述半径d为待测电路的导线宽度的3倍；

以探测到电场信号最强的方向作为探测的移动方向，移动步长为d/2的距离；

重复以d为半径划圆圈进行探测，直到探测完整个电路。

3.根据权利要求1所述的电路开路自动定位方法，其特征在于，在探测所述电场的电场信号之前还包括步骤：

监控所述待测电路与探测装置之间的距离，根据所述待测电路与探测装置之间的距离确定对所述待测电路进行探测的探测距离。

4.根据权利要求1所述的电路开路自动定位方法，其特征在于，在探测所述电场的电场信号之后，在确定所述电场信号的不连续分布点之前还包括步骤：

对探测到的电场信号同步进行信号放大。

5.一种电路开路自动定位装置，其特征在于，包括注入信号系统、电场探测系统、判断定位系统；

所述注入信号系统对待测电路注入射频电压信号；所述注入信号系统用于在所述待测电路的管脚处或者板上导线端注入所述射频电压信号；所述待测电路是指集成电路或者PCB板级电路；

所述电场探测系统探测待测电路生成的垂直电场的电场信号；

所述判断定位系统确定所述电场信号的不连续分布点，并根据所述电场信号的不连续分布点定位所述待测电路的开路点；

所述判断定位系统确定所述电场信号的不连续分布点包括：

在沿圆圈路径进行探测时，将探测得到的位置点确定为所述电场信号的不连续分布点；所述位置点为在探测移动方向的反方向的电场信号最强、其余方向的电场信号突然变弱的点。

6.根据权利要求5所述的电路开路自动定位装置，其特征在于，所述电场探测系统包括移动探测单元、控制器单元；

所述移动探测单元对固定的待测电路进行探测；

所述控制器单元控制移动探测单元以下述路径进行探测：将探测开始位置定位在注入射频电压信号端的导线宽度的中间，以半径为d的圆圈为路径进行一次以上的探测，所述半径d为待测电路的导线宽度的3倍，以探测到电场信号最强的方向作为探测的移动方向，移动步长为d/2的距离，重复以d为半径划圆圈进行探测，直到探测完整个电路；

7.根据权利要求5所述的电路开路自动定位装置，其特征在于，还包括监控摄像系统：

所述监控摄像系统监控所述待测电路与探测装置之间的距离，根据所述待测电路与探测装置之间的距离确定电场探测系统对所述待测电路进行探测的探测距离。

8.根据权利要求5所述的电路开路自动定位装置，其特征在于，还包括信号放大系统：

所述信号放大系统对探测到的电场信号同步进行信号放大。