CN104820177B - 用于飞针测试的测针切换控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于飞针测试的测针切换控制系统及方法，所述系统包括：控制主机、I/O控制单元、继电器组合单元及电连接于所述继电器组合单元的绝缘电阻测试单元、精密电阻测试单元及电容测试单元，所述继电器控制单元还电连接有第一测针、第二测针、第三测针及第四测针，所述控制主机通过I/O控制单元控制所述继电器组合单元中组合继电器的通断状态，从而实现基板测试方式在绝缘电阻测试、精密电阻测试和电容测试之间进行选择，以及相应基板测试方式下测针组合进行切换。本发明减少了继电器的使用数量，缩小了安装尺寸，降低了使用成本及阵列切换控制板设计难度，提高了测试效率及整机控制运行的可靠性。

Description

用于飞针测试的测针切换控制系统及方法

技术领域

本发明涉及飞针测试技术领域，特别涉及一种用于飞针测试的测针切换控制系统及方法。

背景技术

飞针测试是指通过探针来取代针床，使用多个由马达驱动的、能够快速移动的电气探针同基板上的焊盘引脚进行接触并进行电气测量。而飞针测试设备是半导体后封装关键设备，其工作机理是：由用于飞针测试的电阻电容测量模块根据电路基板的原理图生成GERBER 工艺文件，将GERBER 文件转化为测试文件，然后进行自动测试，而测试模块是自动测试的执行部件。

基板故障一般是在制造过程中形成的，最常见的故障表现为：不同网络导体间的短路和相同网络导体内的断路等，飞针测试已经成为电气测试一些主要问题的最新解决办法，这种设备既可以进行裸板测试，也可进行实板测试。

在飞针测试过程中，根据工艺要求的不同，需要对被测基板进行精密电阻测试、绝缘阻抗测试、电容测试等，并且测试方式会根据进程随时切换。当测针数量为四个时，现有的测针切换方法在三种测试方式、4测针切换一对一导通则至少需要24个继电器。而且，在飞针测试过程中，尤其是针对LTCC基板的测试需要测试电压在DC500-1000V，能承受DC1000V高压的继电器大多选用干簧继电器，这样无疑造成继电器的占用体积较大，成本较高且加大了阵列切换控制板设计难度。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于飞针测试的测针切换控制系统及方法，可减少继电器的使用数量，缩小安装尺寸，降低使用成本及阵列切换控制板设计难度，提高整机控制运行的可靠性。

为达到上述目的，本发明提出了一种用于飞针测试的测针切换控制系统，包括：控制主机、电连接于所述控制主机的I/O控制单元、电连接于所述I/O控制单元的继电器组合单元及电连接于所述继电器组合单元的绝缘电阻测试单元、精密电阻测试单元及电容测试单元，所述绝缘电阻测试单元用于测试基板上的不同网络之间的绝缘电阻值；所述精密电阻测试单元用于测试基板上的相同网络之间的电阻值；所述电容测试单元用于测试基板上的不同电气网络对地的电容值；所述继电器控制单元还电连接有第一测针、第二测针、第三测针及第四测针，所述控制主机通过I/O控制单元控制所述继电器组合单元中组合继电器的通断状态，从而实现基板测试方式在绝缘电阻测试、精密电阻测试和电容测试之间进行选择，以及相应基板测试方式下第一测针、第二测针、第三测针及第四测针之间的测针组合进行切换。

进一步，在上述的用于飞针测试的测针切换控制系统中，所述I/O控制单元为数字量PCI输入输出卡，其包括数字量的输入或输出端口，通过对数字量的输入或输出端口的二进制编码进行地址赋值，从而对继电器组合单元中不同继电器的通断状态进行控制。

进一步，在上述的用于飞针测试的测针切换控制系统中，所述继电器组合单元包括12个继电器，每一继电器连接有一用于指示继电器工作状态的指示灯。

进一步，在上述的用于飞针测试的测针切换控制系统中，所述12个继电器包括：电连接于精密电阻测试单元的第一精密电阻测试继电器及第二精密电阻测试继电器、电连接于电容测试单元的第一电容测试继电器及第二电容测试继电器、电连接于绝缘电阻测试的第一绝缘电阻测试继电器及第二绝缘电阻测试继电器、电连接于第一测针的第一测针继电器、电连接于第二测针的第二测针第一继电器及第二测针第二继电器、电连接于第三测针的第三测针第一继电器及第三测针第二继电器、以及电连接于第四测针的第四测针继电器。

进一步，在上述的用于飞针测试的测针切换控制系统中，所述测针组合包括：第一测针及第二测针的组合、第一测针及第三测针的组合、第一测针及第四测针的组合、第二测针及第三测针的组合、第二测针及第四测针的组合以及第三测针及第四测针的组合。

进一步，在上述的用于飞针测试的测针切换控制系统中，所述继电器组合单元还用于在选择切换测针后将不同继电器的状态值通过数字量输入给控制主机。

另，本发明还提供一种上述的用于飞针测试的测针切换控制系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：所述控制主机通过I/O控制单元数字量输出给继电器组合单元来选择基板测试方式，所述基板测试方式为绝缘电阻测试、精密电阻测试及电容测试中的一种；

步骤S2：所述控制主机通过I/O控制单元数字量输出给继电器组合单元来选择切换上述基板测试方式下的第一测针、第二测针、第三测针及第四测针之间的测针组合；

步骤S3：所述继电器组合单元将不同继电器的状态值通过I/O控制单元数字量输入给控制主机。

进一步，在上述的用于飞针测试的测针切换控制系统的控制方法中，所述测针组合包括第一测针及第二测针的组合、第一测针及第三测针的组合、第一测针及第四测针的组合、第二测针及第三测针的组合、第二测针及第四测针的组合及第三测针及第四测针的组合。

进一步，在上述的用于飞针测试的测针切换控制系统的控制方法中，所述继电器为耐高压干簧继电器。

本发明用于飞针测试的测针切换控制系统及方法减少了继电器的使用数量，缩小了安装尺寸，降低了使用成本及阵列切换控制板设计难度，提高了测试效率及整机控制运行的可靠性。

附图说明

图1为本发明用于飞针测试的测针切换控制系统较佳实施例的结构示意图；

图2为图1中继电器组合单元的结构示意图；

图3a为图1中I/O控制单元的数字量输出控制接口的示意图；

图3b为图2中I/O控制单元的数字量输入控制接口的示意图；

图4为本发明用于飞针测试的测针切换控制系统的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

请参阅图1，本发明用于飞针测试的测针切换控制系统，包括控制主机1、电连接于所述控制主机1的I/O控制单元（输入输出控制）2、电连接于所述I/O控制单元2的继电器组合单元3及电连接于所述继电器组合单元3的绝缘电阻测试单元31、精密电阻测试单元32及电容测试单元33，所述绝缘电阻测试单元31用于测试基板上的不同网络之间的绝缘电阻值；所述精密电阻测试单元32用于测试基板上的相同网络之间的电阻值；所述电容测试单元33用于测试基板上的不同电气网络对地的电容值；所述继电器控制单元3还电连接有第一测针4、第二测针5、第三测针6及第四测针7，所述控制主机1通过I/O控制单元2控制所述继电器组合单元3中组合继电器的通断状态，从而实现基板测试方式在绝缘电阻测试、精密电阻测试和电容测试之间进行选择，以及相应基板测试方式下第一测针4、第二测针5、第三测针6及第四测针7之间的测针组合进行切换。

所述控制主机1为PC工业控制计算机，其主要用于发送指令及数据传输，以对飞针测试系统的整机控制。

所述I/O控制单元2用于接收来自控制主机1的控制命令并发送给继电器组合单元3，以及进行控制主机1与继电器组合单元3之间的测试数据的传输。本实施例中，所述I/O控制单元2为数字量PCI输入输出卡，其包括数字量的输入或输出端口，通过对数字量的输入或输出端口的二进制编码进行地址赋值，即可对继电器组合单元3中不同继电器的通断状态进行控制。

所述绝缘电阻测试单元31用于测试基板上的不同网络间的短路测试，通过对不同网络焊盘间施加恒压源，对其绝缘电阻值进行测量，与设定电阻值进行比较，从而判定是否短路；所述电容测试单元33用于测试基板上的不同网络对地的电容值，与理论值进行比较，从而判定网络是否存在开路或短路现象；所述精密电阻测试单元32用于测试基板上的相同网络间的开路测试，通过对同一网络不同焊盘间施加恒流源，对其电阻值进行测量，测量值与预先设定值进行比较，从而判定是否开路。

所述第一测针4、第二测针5、第三测针6及第四测针7用于在测试过程中与被测基板接触而对基板进行电气测试，本实施例中，所述第一测针4、第二测针5、第三测针6及第四测针均为钨材料柔性测针。

请参阅图2，所述继电器组合单元3为继电器阵列组合，其包括多个分别连接于绝缘电阻测试单元31、精密电阻测试单元32、电容测试单元33以及第一测针4、第二测针5、第三测针6及第四测针7的继电器，当所述继电器组合单元3不同组合继电器导通，可实现选择不同的基板测试方式，以及在该基板测试方式下选择切换测针。

本实施例中，所述继电器组合单元3包括12个继电器（优选为耐高压干簧继电器），每一继电器连接有一用于指示继电器工作状态的指示灯8。所述12个继电器包括：电连接于精密电阻测试单元32的第一精密电阻测试继电器K1及第二精密电阻测试继电器K2、电连接于电容测试单元33的第一电容测试继电器K3及第二电容测试继电器K4、电连接于绝缘电阻测试31的第一绝缘电阻测试继电器K5及第二绝缘电阻测试继电器K6、电连接于第一测针4的第一测针继电器K7、电连接于第二测针5的第二测针第一继电器K8及第二测针第二继电器K9、电连接于第三测针6的第三测针第一继电器K10及第三测针第二继电器K11、以及电连接于第四测针7的第四测针继电器K12。

本实施例中，通过所述I/O控制单元2的数字量输出及输入控制，根据阵列原理使得不同的继电器导通，从而实现选择不同的基板测试方式，以及在该基板测试方式下选择切换测针。

所述测针继电器可有6个不同的排列组合方式，具体请参阅表1：

表1继电器排列组合表

其中，表1中测针组合1-2即表示选择第一测针及第二测针的组合；测针组合1-3即表示选择第一测针及第三测针的组合；测针组合1-4即表示选择第一测针及第四测针的组合；测针组合2-3即表示选择第二测针及第三测针的组合；测针组合2-4即表示选择第二测针及第四测针的组合；测针组合3-4即表示选择第三测针及第四测针的组合；即所述测针继电器有6个不同的组合使用方式。

请参阅图3a及图3b，所述控制主机1通过PCI地址传输来实现所述I/O控制单元2的数字量输出及输入，即控制主机1通过I/O控制单元2的数字量输出给继电器组合单元3，从而确定选择不同的基板测试方式及测针组合；基板测试方式及测针组合确定后，所述继电器组合单元3将不同继电器的状态值通过数字量输入给控制主机1，使系统进入下一步工作。

图3a为图1中I/O控制单元的数字量输出控制接口的示意图，其中，D0~D2依次表示精密电阻测试、电容测试及绝缘电阻测试的数字量输出（二进制编码）；D3~D10依次表示第一测针继电器、第二测针第一继电器及第二测针第二继电器、第三测针第一继电器及第三测针第二继电器、第一测针继电器的数字量输出（二进制编码）。I/O控制单元的数字量输出真值表如表2所示：

表2数字量输出真值表

所述控制主机1对I/O控制单元的数字量PCI地址赋值后，继电器导通，其继电器导通状态如表3所示：

表3继电器导通状态表

继电器导通后，则相应的指示灯8亮，以继电器工作状态；同时，所述继电器组合单元3将继电器导通的状态值通过I/O控制单元2的数字量输入给控制主机1，使系统进入下一步工作。其中，所述继电器导通的状态值真值表如表4所示：

表4继电器导通的状态值真值表

当进行选择基板测试方式时，如图3b及表2所示，所述控制主机1对I/O控制单元2数字量输出进行状态控制，如选择精密电阻测试，则D0状态由0变1；选择绝缘电阻测试，则D1状态由0变1；选择电容测试，则D2状态由0变1。当测试方式选择完成后相应继电器导通，如表3所示，如选择精密电阻测试，则继电器K1、K2接通；选择绝缘电阻测试，则继电器K3、K4接通；选择电容测试，则继电器K5、K6接通。

请参阅表3，当选择测针1-2组合进行测试时，则D3、D5状态由0变1，则相应的继电器K8、K10接通；当选择测针1-3组合进行测试时，则D3、D6状态由0变1，则相应的继电器K8、K12接通；当选择测针1-4组合进行测试时，则D3、D10状态由0变1，则相应的继电器K8、K14接通；当选择测针2-3组合进行测试时，则D4、D6状态由0变1，则相应的继电器K9、K12接通；当选择测针2-4组合进行测试时，则D4、D5状态由0变1，则相应的继电器K9、K14接通；当选择测针3-4组合进行测试时，则D3、D5状态由0变1，则相应的继电器K11、K12接通。

另，请参阅图4，本发明还提供上述用于飞针测试的测针切换控制系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：所述控制主机通过I/O控制单元数字量输出给继电器组合单元来选择基板测试方式，所述基板测试方式为绝缘电阻测试、精密电阻测试及电容测试中一种；

在具体实现是，所述I/O控制单元为数字量PCI输入输出卡，其包括数字量的输入或输出端口，通过对数字量的输入或输出端口的二进制编码进行地址赋值，即可对继电器组合单元中不同继电器的通断状态进行控制，从而实现基板测试方式在绝缘电阻测试、精密电阻测试和电容测试之间进行选择。

步骤S2：所述控制主机通过I/O控制单元数字量输出给继电器组合单元来选择切换上述基板测试方式下的第一测针、第二测针、第三测针及第四测针之间的测针组合；

在具体实现时，所述测针组合包括第一测针及第二测针的组合、第一测针及第三测针的组合、第一测针及第四测针的组合、第二测针及第三测针的组合、第二测针及第四测针的组合及第三测针及第四测针的组合。

步骤S3：所述继电器组合单元将不同继电器的状态值通过I/O控制单元数字量输入给控制主机。

在具体实现时，当测针组合选择切换完成后，即可对I/O控制单元数字量输入赋值，当状态值写入后，系统即可进行下一步的动作，以确保测试动作正确，提高了测针可靠性。

相比于现有技术，本发明用于飞针测试的测针切换控制系统及方法可减少继电器使用数量，测针配合使用灵活，降低了使用成本；同时，也减少了继电器切换时间，提高了测试效率。

综上，本发明用于飞针测试的测针切换控制系统及方法减少了继电器的使用数量，缩小了安装尺寸，降低了使用成本及阵列切换控制板设计难度，提高了测试效率及整机控制运行的可靠性。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (7)

1.一种用于飞针测试的测针切换控制系统，其特征在于，所述系统包括：控制主机、电连接于所述控制主机的I/O控制单元、电连接于所述I/O控制单元的继电器组合单元及电连接于所述继电器组合单元的绝缘电阻测试单元、精密电阻测试单元及电容测试单元，所述绝缘电阻测试单元用于测试基板上的不同网络之间的绝缘电阻值，通过对不同网络焊盘间施加恒压源，对其绝缘电阻值进行测量；所述精密电阻测试单元用于测试基板上的相同网络之间的电阻值，通过对同一网络不同焊盘间施加恒流源，对其电阻值进行测量；所述电容测试单元用于测试基板上的不同电气网络对地的电容值；所述继电器控制单元还电连接有第一测针、第二测针、第三测针及第四测针，所述控制主机通过I/O控制单元控制所述继电器组合单元中组合继电器的通断状态，从而实现基板测试方式在绝缘电阻测试、精密电阻测试和电容测试之间进行选择，以及相应基板测试方式下第一测针、第二测针、第三测针及第四测针之间的测针组合进行切换；

所述继电器组合单元包括12个继电器，每一继电器连接有一用于指示继电器工作状态的指示灯；所述继电器为耐高压干簧继电器；

所述12个继电器包括：电连接于精密电阻测试单元的第一精密电阻测试继电器及第二精密电阻测试继电器、电连接于电容测试单元的第一电容测试继电器及第二电容测试继电器、电连接于绝缘电阻测试的第一绝缘电阻测试继电器及第二绝缘电阻测试继电器、电连接于第一测针的第一测针继电器、电连接于第二测针的第二测针第一继电器及第二测针第二继电器、电连接于第三测针的第三测针第一继电器及第三测针第二继电器、以及电连接于第四测针的第四测针继电器。

2.根据权利要求1所述的用于飞针测试的测针切换控制系统，其特征在于，所述I/O控制单元为数字量PCI输入输出卡，其包括数字量的输入或输出端口，通过对数字量的输入或输出端口的二进制编码进行地址赋值，从而对继电器组合单元中不同继电器的通断状态进行控制。

3.根据权利要求1所述的用于飞针测试的测针切换控制系统，其特征在于，所述测针组合包括：第一测针及第二测针的组合、第一测针及第三测针的组合、第一测针及第四测针的组合、第二测针及第三测针的组合、第二测针及第四测针的组合以及第三测针及第四测针的组合。

4.根据权利要求2所述的用于飞针测试的测针切换控制系统，其特征在于，所述继电器组合单元还用于在选择切换测针后将不同继电器的状态值通过数字量输入给控制主机。

5.一种权利要求1~4任一项所述的用于飞针测试的测针切换控制系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：所述控制主机通过I/O控制单元数字量输出给继电器组合单元来选择基板测试方式，所述基板测试方式为绝缘电阻测试、精密电阻测试及电容测试中的一种；

步骤S2：所述控制主机通过I/O控制单元数字量输出给继电器组合单元来选择切换上述基板测试方式下的第一测针、第二测针、第三测针及第四测针之间的测针组合；

步骤S3：所述继电器组合单元将不同继电器的状态值通过I/O控制单元数字量输入给控制主机。

6.根据权利要求5所述的用于飞针测试的测针切换控制系统的控制方法，其特征在于，所述测针组合包括第一测针及第二测针的组合、第一测针及第三测针的组合、第一测针及第四测针的组合、第二测针及第三测针的组合、第二测针及第四测针的组合及第三测针及第四测针的组合。

7.根据权利要求5所述的用于飞针测试的测针切换控制系统的控制方法，其特征在于，所述继电器为耐高压干簧继电器。