CN108981962A - 一种pcb孔链温度测试方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种PCB孔链温度测试的方法和装置，其测试方法包括以下步骤：1）测量并记录室温；2）在室温下，测量并记录孔链电阻；3）在孔链上施加测试电流，同时测量孔链孔链电阻并计算孔链温度；4）设定的测试时间结束，停止施加测试电流；其装置包括：直流恒流输出模块、电阻测试模块、控制和显示模块与室温测试模块，直流恒流输出模块输出电流大小可以由控制和显示模块进行控制和读取；电阻测试模块测试孔链电阻；控制和显示模块使用个人计算机或单片机，控制直流恒流输出模块输出设定的直流电流，并读取实际负载电流，控制电阻测试模块以一定的频率测试孔链的电阻，控制室温测试模块测试室温并读取测试结果，计算和显示测试和计算的结果。本发明的方法和装置可以方便快速地测量PCB孔链通过电流时的温度。

Description

一种PCB孔链温度测试方法和装置

技术领域

本发明涉及一种PCB测试方法和装置，尤其涉及PCB孔互联可靠性测试方法和装置。该方法和装置可以测试PCB孔链中通过电流时孔链的温度。

背景技术

多层PCB的电路网络是由各层的金属线路，焊盘，以及连接各层的各种孔组成的，PCB中的孔包括通孔、埋孔、盲孔和微盲孔，其中通孔贯通PCB的所有层，可以连接到任意层，埋孔一般贯穿除PCB外面两层以外的任意2层或多层，可以连接到任意除PCB外面两层以外的内层，盲孔则一般连接包括一个外层的2层或多层，微盲孔则一般连接相邻的2层，因此PCB的互联是依靠PCB中的孔包括通孔、埋孔、盲孔和微盲孔来实现的。

PCB的互联可靠性主要来自于电镀通孔、埋孔、盲孔以及微盲孔的互联可靠性，包括：

1)通孔、埋孔、盲孔以及微盲孔等互联孔自身的导通可靠性；

由于基板材料与互联孔镀层在受热后物性变化的不同，在加热时，绝缘基板材料的Z方向的热膨胀，使得互联孔镀层也被迫产生变形，从而在互联孔上产生应力，互联孔镀层厚度偏薄、镀层含有气泡、镀层厚度不均、孔壁和镀层粗糙等镀层缺陷是导致孔自身可靠性的主要原因；

2)通孔、埋孔、盲孔以及微盲孔等互联孔与内外层线路的连接可靠性；

钻污、抗蚀剂残留和析出以及其他异物残留在互联孔与内外层线路的互联面上时，或者互联面上的化学铜层出现缺陷时，在热胀冷缩产生的应力下，孔镀层与内外层线路分离，从而产生互联可靠性的问题。

通常的电测试不能将以上的孔镀层缺陷和互联缺陷分选出来，因为这类缺陷的孔自身以及与孔与内外层线路还是相连的，即使在比较严重的情况下，孔发生轻微断裂或者孔镀层与内外层线路分离，但是在进行电测试时，由于电测试机器夹具作用，孔焊盘上受到的压力较大，这些断裂或分离可能被“压合”在一起而通过电测试。

如果具有这些轻微缺陷的PCB送到客户，经过组装变成PCBA，或者变成最终产品交付到使用者手中后，经过环境温度的循环变化，这些轻微缺陷会变得恶化，最终导致开路和产品失效，这样PCB生产厂家可能面临客户投诉和巨额的赔偿。

PCB互联可靠性测试方法。目前PCB互联可靠性测试方法包括：

1）气相高低温循环，气相高低温循环测试是将测试样品交替置于高温和低温气体环境一定的时间和循环，并检测测试样品的各种电性能的变化情况；

2）液相高低温循环，液相高低温循环测试是将测试样品交替置于高温和低温液体环境一定的时间和循环，并检测测试样品的各种电性能的变化情况；

3）多次回流，多次回流测试是将测试样品经过多次模拟回流焊接过程，并检测测试样品回流前后的各种电性能的变化情况。

这些测试的缺点是，测试的时间长，测试成本高，测试属于破坏性测试，测试抽样比例不高。由于需要附属的气体加热和制冷装置，测试所需要设备十分庞大复杂，而且由于利用气体或液体进行热量的传递，因此进行一次交替循环需要的时间长，通常的一次循环需要的时间在30分钟至一小时左右。

另一种PCB孔互联可靠性测试方法是，测试时使用直流稳压稳流电源，设定一定的电压和电流值，将直流电流施加在设计的孔链上，使孔链在5-100秒内达到150-350℃，如果在电流施加过程中，在设定的电压下，电路中电流不低于设定阀值，则孔链视为通过测试，如果在电流施加过程中，在设定的电压下，电路中电流低于设定阀值，则孔链视为不通过测试。这种方法测试速度快，成本低，测试方便，抽样比例大，能检测出PCB电测试不能检测出的轻微孔互联缺陷。

这种测试方法的步骤是：

第一步，针对某一型号PCB的某一种孔链，抽取孔链个数为3-10个。先设定测试时间和测试温度范围，然后使用不同的电流在抽样的孔链上施加指定的测试时间，如果抽样的孔链在该设定的测试时间完成时达到设定的测试温度范围，则将该电流值作为该型号的该种孔链的测试电流值，如果抽样的孔链在该设定的测试时间完成时未达到设定的测试温度范围，则调整电流重新测试抽样的孔链，直到所有的抽样孔链在该设定的测试时间完成时达到设定的测试温度范围；

第二步，将第一步中选择的电流值作为该型号的该种孔链的测试电流值，施加在该种类型所有的孔链上进行测试。如果在电流施加过程中，在设定的电压下，电路中电流不低于设定阀值，则孔链视为通过测试，如果在电流施加过程中，在设定的电压下，电路中电流低于设定阀值，则孔链视为不通过测试。

这种测试方法的测试速度快，成本低，测试方便，抽样比例大，能检测出PCB电测试方法所不能检测出的轻微通孔、埋孔、盲孔和微盲孔的互联缺陷。

这种测试方法的第一步中需要测试PCB孔链中通过电流时孔链的温度，孔链温度的测试方法一般可以采用以下方法：

1）热电偶或热电阻测试，热电偶或热电阻测试方法需要在样品表面布置传感器，只能测量样品表面的温度，只能测量热电偶或热电阻与样品接触处的温度，而PCB孔链大部分都在PCB基材内部，只有表面焊盘和线路露在表面，因此测得的温度并未反映孔链的实际温度，而且由于接触处的热阻，热量传递以及传感器外露的影响，测量得到的温度比样品实际的温度有延迟和偏小；

2）红外测温装置测试，包括点式红外测温装置和红外热像测温装置，红外测量温度也只能测量样品表面的温度，而且一般红外测温装置，尤其是红外热像测温装置都价格昂贵。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测试PCB孔链中通过电流时孔链的温度的方法和装置，旨在解决现有测试方法中只能测试样品表面的单点或多点的温度，不能反映样品内部和整体孔链温度，测量过程复杂或者测量装置昂贵等问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下。

一种PCB孔链温度的测试方法和装置，其测试方法包括以下步骤：

1）测量并记录室温t₁；

2）测量孔链室温下电阻R₁；

3）在孔链上施加测试电流I，同时测量孔链电阻R并计算孔链温度；

4）设定的测试时间结束，停止施加测试电流。

其中孔链的温度是通过测量孔链的电阻变化计算得出的，计算公式如下：

其中R₁为室温下孔链电阻，R为测试电流下孔链电阻，α为孔链的温度电阻系数，t₁为室温，t为测试电流下孔链温度。

一种PCB孔链温度的测试方法和装置，其装置包括：

1）直流恒流输出模块，输出电流0.01-15安培，输出电流大小可以由控制和显示模块进行控制和读取；

2）电阻测试模块，测量范围0.001-200欧姆；

3）控制和显示模块，使用个人计算机或单片机，控制直流恒流输出模块输出直流电流，并读取实际负载电流，控制电阻测试模块，以0.1-3秒/次的速度测试PCB孔链两端的电阻，控制室温测试模块测试室温并读取测试结果，计算和显示测试和计算的结果；

4）室温测试模块，测试室温。

本发明的优点在于：

1）测试方法简便，步骤简单，在加载测试电流的同时，即测试并计算出孔链的温度；

2）测试装置简单，成本低，只需要电压测试模块，不需要热电偶，热电阻或红外等其他温度测量装置；

3）测试出的温度由于是通过整个孔链的电阻变化计算得到，因此更能代表整个孔链的内部和外部的平均温度；

4）测试结果准确，测试过程中，直流恒流输出模块的电流输出时间有控制显示模块准确控制。孔链两端的电压由控制显示模块自动按照一定的频率测试，并立即计算出当前的孔链温度并显示，没有热量传递到传感器的延迟时间和热阻，因此测得的温度是孔链的即时温度。

附图说明

图1为本发明的测试装置结构示意图。

具体实施方式

一种PCB孔链温度测试的方法和装置，其测试装置101包括：直流恒流输出模块102、电阻测试模块103、控制和显示模块104和室温测试模块109。直流恒流输出模块102的可输出电流0.01-15安培，通过电源电缆线105连接到孔链107两端的测试焊盘108上，测试时输出的电流大小可以由控制和显示模块104进行控制和读取。电阻测试模块103的测量电阻范围0.001-200欧姆，通过电阻测试电缆线106连接到孔链107的两端的测试焊盘108上。控制和显示模块104使用个人计算机，使用个人计算机或单片机，控制直流恒流输出模块102输出直流电流，并读取实际负载电流，控制电阻测试模块103以0.1-3秒/次的速度测试PCB孔链两端的电阻，控制室温测试模块109测试室温并读取测试结果，计算和显示测试和计算的结果。

其测试方法的步骤为，将电源电缆线105连接到直流恒流输出模块102的正负极和孔链107两端的测试焊盘108，将电阻测试电缆线106连接到电阻测试模块103的正负极和孔链107两端的测试焊盘108，控制和显示模块104先控制室温测试模块109测试当前室温t₁，然后控制电阻测试模块103测量孔链107的电阻R₁，然后控制和显示模块104控制直流恒流输出模块102输出电流I，并启动计时，同时控制电阻测试模块103以0.5秒/次的速度测试PCB孔链的电阻R，并根据测量孔链的电阻变化和公式，计算并显示孔链的温度t。设定测试时间结束时，控制和显示模块104控制直流恒流输出模块102停止输出电流，结束测试。

Claims (7)

1.一种PCB孔链温度测试的方法和装置，其特征是，测试方法包括如下步骤：

1）测量并记录室温；

2）在室温下，测量孔链并记录孔链电阻；

3）在孔链上施加测试电流，同时测量孔链电阻并根据电阻变化计算孔链温度；

4）设定的测试时间结束，停止施加测试电流。

2.一种用于PCB孔链温度测试的方法和装置，其特征是，装置包括：直流恒流输出模块；电阻测试模块；控制和显示模块；室温测试模块。

3.如权利要求1所述的PCB孔链温度测试方法，其特征在于，孔链的温度通过测量孔链的电阻变化计算得到。

4.如权利要求2所述的直流恒流输出模块，其特征在于，其输出电流0.01-15安培。

5.如权利要求2所述的直流恒流输出模块，其特征在于，具有通讯接口，可以与单片机或计算机通讯，接受单片机或计算机的控制指令，且其输出的实际负载电流值可以被单片机或计算机读取。

6.如权利要求2所述的电阻测试模块，其特征在于，测量电阻范围0.001-200欧姆。

7.如权利要求2所述的控制和显示模块，其特征在于，使用个人计算机或单片机，控制直流恒流输出模块输出直流电流，并读取实际负载电流，控制电阻测试模块，以0.1-3秒/次的速度测试PCB孔链两端的电阻，控制室温测试模块测试室温并读取测试结果，计算和显示测试和计算的结果。