CN111142010A - 一种pcb互联可靠性测试方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种PCB互联可靠性测试方法和装置，先在室温下测量孔链的电阻，然后施加电流，按照一定的升温速度使得孔链的温度达到测试温度，或者按照设定的电流变化曲线施加电流使得孔链的温度达到测试温度，然后进入保温阶段，保持孔链的温度不变直到设定的保温时间结束，或者保持电流不变直到设定的保温时间结束，然后停止施加电流，将孔链降温至室温，测量孔链的电阻。所述装置包括：电源模块、测试模块、控制模块和显示及输入模块。本发明的测试方法测试速度快，成本低，测试方便，抽样比例大，能检测出PCB电测试所不能检测出的轻微通孔、埋孔、盲孔或微盲孔的互联缺陷。

Description

一种PCB互联可靠性测试方法和装置

技术领域

本发明涉及一种PCB互联可靠性测试方法和装置，尤其涉及PCB孔互联可靠性测试方法和装置，所述方法可以检出轻微的PCB孔互联缺陷。

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（包括微盲孔），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、盲孔来实现的。

PCB的互联可靠性主要来自于电镀通孔、埋孔、盲孔的互联可靠性，包括：

1. 通孔、埋孔、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。

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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PCB互联可靠性测试方法和装置，通过所述方法和装置，可以快速检出轻微的PCB孔互联缺陷。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种PCB互联可靠性测试方法，包括如下步骤：

步骤1，设置测试参数，设置初始电流，测试温度，冷却时间，失效标准，如果升温阶段按照设定的升温速度升温则还需设置升温速度，如果升温阶段按照设定的电流变化曲线向孔链施加电流则还需设置电流变化曲线，如果测试过程中设置保温阶段则还需设置保温时间；

步骤2，室温下测量孔链的电阻；

步骤3，升温阶段，升温阶段使用以下两种方式中的一种进行控制：

升温控制方式1，按照设定的升温速度升温，向孔链中施加初始电流，同时检测孔链的温度并计算孔链的升温速度，根据孔链的升温速度调整施加的测试电流，使得孔链以设定的升温速度，达到设定的测试温度；

升温控制方式2，按照设定的电流变化曲线向孔链施加电流，同时检测孔链的温度，直到孔链达到设定的测试温度；

步骤3.1，保温阶段，孔链达到设定的测试温度后进入保温阶段，保温阶段使用以下两种方式中的一种进行控制：

保温控制方式1，恒温控制，检测孔链的温度，根据孔链的温度调整施加的电流，使得孔链保持在设定的测试温度，直到设定的保温时间结束；

保温控制方式2，恒流控制，保持孔链上施加的电流不变，直到设定的保温时间结束；

测试过程中不设置保温阶段，则可以不进行步骤3.1

步骤4，将孔链冷却至室温；

步骤5，室温下测量孔链的电阻；

步骤6，判断孔链是否通过测试。判断孔链是否通过测试的标准为以下5种中的一种或几种，

第1种，根据电阻变化1判断，电阻变化1 = ( R 3 - R 0 ) / R 0 ，其中R3为步骤5中测得的室温下孔链电阻，R0为步骤2中测得室温下孔链电阻，电阻变化1超过设定电阻变化阀值判定为未通过测试；

第2种，根据电阻变化2判断，电阻变化2 = ( R 2 - R 1 ) / R 1 ，其中R2为步骤3.1保温阶段结束时孔链的电阻，R1为步骤3.1中保温阶段开始时的孔链电阻，电阻变化2超过设定电阻变化阀值判定为未通过测试，如果以电阻变化2判断孔链是否通过测试，则在步骤3.1中检测孔链的电阻并判断孔链是否失效，如果失效可以选择终止测试或继续测试；

第3种，根据电阻变化3判断，电阻变化3 = ( R m a x - R 1 ) / R 1，其中Rmax是测试过程中孔链的最大电阻，R1为步骤4中保温阶段开始时的孔链电阻，电阻变化3超过设定电阻变化阀值判定为未通过测试，如果以电阻变化3判断孔链是否通过测试，则在步骤3.1和步骤4中检测孔链的电阻并判断孔链是否失效，如果失效可以选择终止测试或继续测试；

第4种，根据电阻变化4判断，电阻变化4 = ( R m a x - R 4 ) / R 4，其中Rmax是测试过程中孔链的最大电阻，R4为孔链在测试温度下的理论电阻，电阻变化4超过设定电阻变化阀值判定为未通过测试，如果以电阻变化4判断孔链是否通过测试，则在步骤3至步骤4中检测孔链的电阻并判断孔链是否失效，如果失效可以选择终止测试或继续测试；

第5种，根据电阻大小判断，Rmax是测试过程中孔链的最大电阻，R m a x 超过设定阀值电阻判定为未通过测试，如果以Rmax判断孔链是否通过测试，则在步骤3至步骤4中检测孔链的电阻并判断孔链是否失效，如果失效可以选择终止测试或继续测试。

一种PCB互联可靠性测试方法的测试装置，其包括：电源模块、测试模块、控制模块，和显示及输入模块。

所述电源模块，通过电缆以及连接器与测试样品连接，用于提供测试电流，对样品进行加热，通过电缆与控制模块连接，接受控制模块的控制指令，其输出的电流和电压可以被控制模块读取；

所述测试模块，通过电缆以及连接器与测试样品连接，用于测量样品的温度和电阻，通过电缆与控制模块连接，接受控制模块的控制指令，并将测试数据传输至控制模块；

所述控制模块，通过电缆与电源模块，测量模块和显示及输入模块连接，用于发出控制指令控制其模块，并接受其他模块的信号和数据，进行数据处理；

所述显示及输入模块，将测试过程中数据和图表显示输出，输入测试设置。

所述测试方法和装置测试速度快，成本低，测试方便，抽样比例大，能检测出PCB电测试所不能检测出的轻微的PCB孔互联缺陷。

本发明的有益效果

与传统的PCB互联可靠性测试方法和装置比较，本发明的测试方法和装置的优点是：

1）测试速度快，由于使用电流从孔链内部加热，因此孔链升温速度快，最快几十秒即可完成一次测试；

2）测试成本低，测试方便，测试设备简单。测试设备主要为电流源和电阻测量仪以及温度测量仪，测试可以使用或者不使用夹具，由于不需要将温度降低到室温以下，因此不需要庞大复杂的制冷设备；

4）测试结果简单明了，仅需要观察电阻、电阻变化，电流变化或升温速度变化即可判断测试是否通过；

5）测试过程不损坏产品，因此抽样比例大。一片PCB在制板上，可以按照用户要求，设计不同数量的测试孔链，因此所有的PCB在制板可以做到百分之百全部测试。

附图说明

图1 为升温阶段采用升温控制方式1，保温阶段采用保温控制方式1，测试过程的时间温度曲线示意图。

图2 为升温阶段采用升温控制方式1，保温阶段采用保温控制方式2，测试过程的时间温度曲线示意图。

图3 为升温阶段采用升温控制方式2，保温阶段采用保温控制方式1，测试过程的时间温度曲线示意图。

图4 为升温阶段采用升温控制方式2，保温阶段采用保温控制方式2，测试过程的时间温度曲线示意图。

图5为测试装置结构示意图 。

Claims (5)

1.在一种PCB互联可靠性测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，设置测试参数，设置初始电流，测试温度，冷却时间，如果升温阶段按照设定的升温速度升温则还需设置升温速度，如果升温阶段按照设定的电流变化曲线向孔链施加电流则还需设置电流变化曲线，如果测试过程中设置保温阶段则还需设置保温时间；

步骤2，室温下测量孔链的电阻；

步骤3，升温阶段，升温阶段使用以下两种方式中的一种进行控制：

升温控制方式1，按照设定的升温速度升温，向孔链中施加初始电流，同时检测孔链的温度并计算孔链的升温速度，根据孔链的升温速度调整施加的测试电流，使得孔链以设定的升温速度，达到设定的测试温度；

升温控制方式2，按照设定的电流变化曲线向孔链施加电流，同时检测孔链的温度，直到孔链达到设定的测试温度；

步骤3.1，保温阶段，孔链达到设定的测试温度后进入保温阶段，保温阶段使用以下两种方式中的一种进行控制：

保温控制方式1，恒温控制，检测孔链的温度，根据孔链的温度调整施加的电流，使得孔链保持在设定的测试温度，直到设定的保温时间结束；

保温控制方式2，恒流控制，保持孔链上施加的电流不变，直到设定的保温时间结束；

步骤4，将孔链冷却至室温；

步骤5，室温下测量孔链的电阻；

步骤6，判断孔链是否通过测试。

2.如权利要求书1所述的一种PCB互联可靠性测试方法，其特征在于，如果测试过程中不设置保温阶段，则可以不进行步骤3.1。

3.如权利要求书1所述的一种PCB互联可靠性测试方法，其特征在于，所述步骤6判断孔链是否通过测试的标准为以下5种中的一种或几种，

第1种，根据电阻变化1判断，电阻变化1 = ( R 3 - R 0 ) / R 0 ，其中R3为步骤5中测得的室温下孔链电阻，R0为步骤2中测得室温下孔链电阻，电阻变化1超过设定电阻变化阀值判定为未通过测试；

第2种，根据电阻变化2判断，电阻变化2 = ( R 2 - R 1 ) / R 1 ，其中R2为步骤3.1保温阶段结束时孔链的电阻，R1为步骤3.1中保温阶段开始时的孔链电阻，电阻变化2超过设定电阻变化阀值判定为未通过测试，如果以电阻变化2判断孔链是否通过测试，则在步骤3.1中检测孔链的电阻并判断孔链是否失效，如果失效可以选择终止测试或继续测试；

第3种，根据电阻变化3判断，电阻变化3 = ( R m a x - R 1 ) / R 1，其中Rmax是测试过程中孔链的最大电阻，R1为步骤4中保温阶段开始时的孔链电阻，电阻变化3超过设定电阻变化阀值判定为未通过测试，如果以电阻变化3判断孔链是否通过测试，则在步骤3.1和步骤4中检测孔链的电阻并判断孔链是否失效，如果失效可以选择终止测试或继续测试；

第4种，根据电阻变化4判断，电阻变化4 = ( R m a x - R 4 ) / R 4，其中Rmax是测试过程中孔链的最大电阻，R4为孔链在测试温度下的理论电阻，电阻变化4超过设定电阻变化阀值判定为未通过测试，如果以电阻变化4判断孔链是否通过测试，则在步骤3至步骤4中检测孔链的电阻并判断孔链是否失效，如果失效可以选择终止测试或继续测试；

第5种，根据电阻大小判断，Rmax是测试过程中孔链的最大电阻，R m a x 超过设定阀值电阻判定为未通过测试，如果以Rmax判断孔链是否通过测试，则在步骤3至步骤4中检测孔链的电阻并判断孔链是否失效，如果失效可以选择终止测试或继续测试。

4.一种用于实现权利要求1中的PCB互联可靠性测试方法的测试装置，其包括：电源模块、测试模块、控制模块，和显示及输入模块。

5.如权利要求4所述的一种PCB互联可靠性测试装置，其特征在于，

所述电源模块，通过电缆以及连接器与测试样品连接，用于提供测试电流，对样品进行加热，通过电缆与控制模块连接，接受控制模块的控制指令，其输出的电流和电压可以被控制模块读取；

所述测试模块，通过电缆以及连接器与测试样品连接，用于测量样品的温度和电阻，通过电缆与控制模块连接，接受控制模块的控制指令，并将测试数据传输至控制模块；

所述控制模块，通过电缆与电源模块，测量模块和显示及输入模块连接，用于发出控制指令控制其模块，并接受其他模块的信号和数据，进行数据处理；

所述显示及输入模块，将测试过程中数据和图表显示输出，输入测试设置。

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