CN111397657A - 一种板卡出货风险的测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种板卡出货风险的测试方法，包括：服务器包装跌落测试，如果包装跌落测试通过，则继续进行BGA芯片应变测试，如果包装跌落测试未通过，则板卡出货风险测试失败；BGA芯片应变测试，如果BGA芯片应变测试通过，则板卡出货风险测试成功，如果BGA芯片应变测试未通过，进行BGA焊接红墨水测试；本发明还提出了一种板卡出货风险的测试装置，有效解决由于现有红墨水测试颜色较浅时造成测试不够准确的问题，有效的提高了板卡出货风险测试的可靠性，可以检测出宏观出货测试上看不到的板卡潜在风险，同时对结构和Layout布局的缺陷提出改善，为后续研发提高产品质量、提升客户形象，做强有力的支撑。

Description

一种板卡出货风险的测试方法及装置

技术领域

本发明涉及板卡测试领域，尤其是涉及一种板卡出货风险的测试方法及装置。

背景技术

目前服务器已经越来越受到大众的认可，其强大的计算力和存储能力已经成为当前互联网发展的基础。服务器在送到机房的过程中，就会经过道路运输、搬运等过程，在过程中道路运输、搬运等带来的损伤或者风险就随之而来，会严重影响其客户体验，也会损伤服务器供货商的形象。因此服务器板卡出货测试等手段就显得在研发段尤为重要。

传统的服务器板卡出货测试一般包括包装震动、包装跌落等方法，测试后经过服务器结构、功能、性能检查通过的话，就可以满足出货，但是板卡在出货过程中已经发生电子器件管角焊接断裂或者断开等问题，在短时间之内是不会暴露的，只有经过长时间才会出现故障。

而且目前针对板卡测试中红墨水仅是对板卡内部是否断裂进行测试，出现红色，即为板卡内部断裂，未出现红色，则板卡内部未断裂；若染红色区域为淡红色，一种情况是，红墨水渗透区域断裂较小，渗透量较少，但板卡焊盘实际已断裂；还有一种情况是，在进行板卡的BGA与PCB板分离时，由于PCB板端与BGA(Ball Grid Array Package，一种球面封装芯片)在烘干效果、人为外力等不确定因素影响下，分离时PCB基材表面发生了微断裂，这种断裂碎末在我们显微镜观察时出现了淡红色等情况，但板卡焊盘实际并未发生断裂情况，这种情况下会对测试精度造成一定的干扰，影响测试结果的判断，不利于准确获知板卡断裂情况。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，创新提出了一种板卡出货风险的测试方法及装置，有效解决由于现有红墨水测试颜色较浅时造成测试不够准确的问题，有效的提高了板卡出货风险测试的可靠性。

本发明第一方面提供了一种板卡出货风险的测试方法，包括：

服务器包装跌落测试，如果包装跌落测试通过，则继续进行BGA芯片应变测试，如果包装跌落测试未通过，则板卡出货风险测试失败；

BGA芯片应变测试，如果BGA芯片应变测试通过，则板卡出货风险测试成功，如果BGA芯片应变测试未通过，进行BGA焊接红墨水测试；

BGA焊接红墨水测试，如果焊盘没有被红墨水染红，则板卡出货风险测试成功；如果焊盘被红墨水染红，进一步识别焊盘被红墨水染红的颜色的深浅，如果颜色为深红色，则板卡板端BGA焊盘存在开裂风险，板卡出货风险测试失败；如果颜色为浅红色，则浅红色区域以及PCB基材区域分别作EDS成分分析；

如果浅红色区域的C元素含量以及O元素含量均超过PCB基材区域C元素含量以及O元素含量，则板卡板端BGA焊盘存在开裂风险，板卡出货风险测试失败；如果浅红色区域的C元素含量以及O元素含量与PCB基材区域C元素含量以及O元素含量的差值小于第一设定阈值，则板卡板端BGA焊盘不存在开裂风险，板卡出货风险测试成功。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，颜色深浅通过颜色的RGB值进行确定。

结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述第一设定阈值为5％。

结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，BGA芯片应变测试具体包括：

将应变片粘贴在BGA芯片上，并进行固定，服务器重新组装后进行包装跌落测试；

通过与应变片连接的动态应变仪在包装跌落测试时实时获取正向应变最大值、反向应变最大值，如果正向应变最大值、反向应变最大值均未超过对应设定阈值，则板卡出货测试成功；如果正向应变最大值、反向应变最大值任一参数超过对应设定阈值时，则进行BGA焊接红墨水测试。

进一步地，所述应变片为三敏感栅堆叠矩形应变花，应变片的一端设置有三根引线，三根引线的中间引线与BGA芯片对角线平行。

进一步地，所述三根引线之间构成的夹角均为45度。

本发明第二方面提供了一种板卡出货风险的测试装置，包括：

包装跌落测试模块，服务器包装跌落测试，如果包装跌落测试通过，则继续进行BGA芯片应变测试，如果包装跌落测试未通过，则板卡出货风险测试失败；

应变测试模块，BGA芯片应变测试，如果BGA芯片应变测试通过，则板卡出货风险测试成功，如果BGA芯片应变测试未通过，进行BGA焊接红墨水测试；

红墨水测试模块，BGA焊接红墨水测试，如果焊盘没有被红墨水染红，则板卡出货风险测试成功；如果焊盘被红墨水染红，进一步识别焊盘被红墨水染红的颜色的深浅，如果颜色为深红色，则板卡板端BGA焊盘存在开裂风险，板卡出货风险测试失败；如果颜色为浅红色，则浅红色区域以及PCB基材区域分别作EDS成分分析；

EDS成分分析模块，如果浅红色区域的C元素含量以及O元素含量均超过PCB基材区域C元素含量以及O元素含量，则板卡板端BGA焊盘存在开裂风险，板卡出货风险测试失败；如果浅红色区域的C元素含量以及O元素含量与PCB基材区域C元素含量以及O元素含量的差值小于第一设定阈值，则板卡板端BGA焊盘不存在开裂风险，板卡出货风险测试成功。

结合第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，颜色深浅通过颜色的RGB值进行确定。

结合第二方面，在第二方面第二种可能的实现方式中，所述第一设定阈值为5％。

结合第二方面，在第二方面第三种可能的实现方式中，应变测试模块具体包括：

固定模块，将应变片粘贴在BGA芯片上，并进行固定，服务器重新组装后进行包装跌落测试；

参数获取模块，通过与应变片连接的动态应变仪在包装跌落测试时实时获取正向应变最大值、反向应变最大值，如果正向应变最大值、反向应变最大值均未超过对应设定阈值，则板卡出货测试通过；如果正向应变最大值、反向应变最大值任一参数超过对应设定阈值时，则进行BGA焊接红墨水测试。

本发明采用的技术方案包括以下技术效果：

1、本发明有效解决由于现有红墨水测试颜色较浅时造成测试不够准确的问题，有效的提高了板卡出货风险测试的可靠性。

2、本发明在宏观测试的基础上，通过BGA芯片应变测试以及BGA焊接红墨水测试，在微观角度进行检测分析，可以检测出宏观出货测试上看不到的板卡潜在风险，同时对结构和Layout布局的缺陷提出改善，为后续研发提高产品质量、提升客户形象，做强有力的支撑。

3、本发明中应变片为三敏感栅堆叠矩形应变花，三根引线的中间引线与BGA芯片对角线平行，三根引线之间构成的夹角均为45度，确保了芯片应变测试结果的准确性以及可靠性。

应当理解的是以上的一般描述以及后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见的，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明方案中实施例一方法的流程示意图；

图2为本发明方案中实施例一方法中步骤S2的流程示意图；

图3为本发明方案中实施例一中应变值测试示意图；

图4为本发明方案中实施例一中焊盘的着色示意图；

图5为本发明方案中实施例一中焊盘不同着色区域EDS分析示意图；

图6为本发明方案中实施例一中焊盘不同着色区域EDS分析数据示意图；

图7为本发明方案中实施例二装置的结构示意图；

图8为本发明方案中实施例二装置中应变测试模块的结构示意图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

实施例一

如图1所示，本发明提供了一种板卡出货风险的测试方法，包括：

S1，服务器包装跌落测试，判断包装跌落测试是否通过，如果判断结果为是，则进行步骤S2；如果判断结果为否，则执行步骤S3；

S2，续进行BGA芯片应变测试；

S3，则板卡出货风险测试失败；

S4，BGA芯片应变测试，判断BGA芯片应变测试是否通过，如果判断结果为是，则进行步骤S5；如果判断结果为否，则执行步骤S6；

S5，则板卡出货风险测试成功，

S6，进行BGA焊接红墨水测试；

S7，BGA焊接红墨水测试，判断焊盘是否被红墨水染红，如果判断结果为是，则执行步骤S8；如果如果焊盘没有被红墨水染红，则执行步骤S5；

S8，进一步识别焊盘被红墨水染红的颜色的深浅，判断颜色是否为浅红色，如果判断结果为是，则执行步骤S9；如果判断结果为否，则板卡板端BGA焊盘存在开裂风险，则执行步骤S3；

S9，则浅红色区域以及PCB基材区域分别作EDS(Energy Dispe rsiveSpectrometer，能谱分析)成分分析，判断浅红色区域的C元素含量以及O元素含量是否均超过PCB基材区域C元素含量以及O元素含量，如果判断结果为是，则板卡板端BGA焊盘存在开裂风险，执行步骤S3；如果判断结果为否，则执行步骤S10；

S10，判断浅红色区域的C元素含量以及O元素含量与PCB基材区域C元素含量以及O元素含量的差值小于第一设定阈值，如果判断结果为是，则板卡板端BGA焊盘不存在开裂风险，则执行步骤S5，如果判断结果为否，则板卡板端BGA焊盘存在开裂风险，执行步骤S3。

在步骤S1中，首先针对服务器进行完整组装、充分包装后，执行服务器包装跌落测试，可以选择不同高度或者不同情况下的包装跌落测试。判断包装跌落测试是否通过主要是，查看不同高度或者不同情况下的包装跌落测试后，服务器结构是否发生变化，如果结构变化在设置范围内，则包装跌落测试通过，如果服务器结构发生变化超过设置范围，则测试不通过。

在步骤S4中，如图2所示，具体包括：

S21，将应变片粘贴在BGA芯片上，并进行固定，服务器重新组装后进行包装跌落测试；

S22，通过与应变片连接的动态应变仪在包装跌落测试时实时获取正向应变最大值、反向应变最大值，

S23，判断正向应变最大值、反向应变最大值是否均未超过对应设定阈值，如果判断结果为是，则执行步骤S5，如果判断结果为否，则执行步骤S6。

在步骤S21中，应变片为三敏感栅堆叠矩形应变花，应变片的一端设置有三根引线(引线焊盘)，三根引线的中间引线与BGA芯片对角线平行，三根引线之间构成的夹角均为45度。针对BGA芯片进行应变监测，是因为它是板卡上体积较大、应变最差的位置，对该位置进行检验，可以涵盖板子上几乎所有问题点的最差部分。敏感栅标称尺寸为1.0mm2到2.0mm2，阻值可以为120Ω或350Ω，应变片固定位置是应变片衬底边缘离元器件的每个末端不超过1.0mm，三根引线的中间引线且与BGA芯片的对角线平行(或对齐)，确保了芯片应变测试结果的准确性以及可靠性。

应变片按要求固定于板卡BGA芯片后，对其线缆进行固定，并将服务器重新组装好后，进行包装跌落测试，采用动态应变仪来采集BGA芯片在跌落测试时受到的应变值。我们以BGA芯片PCH(南桥)来进行说明，PCH检测值共有4个点位角，这里面我们查看正向应变最大值(emax)、反向应变最大值(emin)。

如图3测试得出，其中正向应变最大值为613，对应设定阈值为800(行业经验)，反向应变最大值为180，对应设定阈值为800(行业经验)，正向应变最大值、反向应变最大值均未超过对应设定阈值，即满足BGA应变标准，可以判定板卡出货测试成功，那么宏观测试证明可以满足出货需求。

在步骤S7中,正向应变最大值、反向应变最大值任一参数超过对应设定阈值(800)，那么板卡出货仍然是具有潜在隐患，但又不能完全判定是否真正实际上存在BGA焊接问题，即焊盘脱落(或焊点开裂)。

因此需要进行BGA焊接红墨水测试，BGA受到外部应力后首先会使得4个角的焊盘先受到应力，开裂的话也会从四角先开裂。针对应变大于对应设定阈值的4个角的焊盘去做红墨水测试，来看看其是否开裂即可。

红墨水测试具体流程如下：

1)取下第一步包装跌落的待测试板卡；

2)对待测试板卡进行充分切割剩余BGA部分，以便后续操作；

3)将切割后待测试板卡放入容器中，添加适量的清洗剂对待测试板卡清洗；待测试板卡取出后用风枪吹干或者晾干；

4)将待测试板卡放入到红墨水浸泡及抽真空；

5)对待测试板卡进行烘干

6)将待测试板卡BGA部分与待测试板卡通过应力进行分离，对BGA的焊盘进行显微镜下围观观察。判断焊盘是否被红墨水染红，如果判断结果为是，则执行步骤S8；如果如果焊盘没有被红墨水染红，则执行步骤S5；

在步骤S8中，颜色深浅可以通过颜色的RGB值进行确定，也可以通过其他方式进行判断，本发明在此不做限制，如果颜色为深红，可以判定，板端BGA焊盘出现了开裂，已经存在了潜在风险，在后续使用过程中，随着长时间的电压力、环境压力等因素，会有故障风险发生，板卡出货测试失败。

在步骤S9中，红色区域为浅红色，则一种情况是红墨水渗透导致，但渗透区域开裂微小，渗透量较少，但是BGA焊盘也是开裂的；另外一种情况是，在进行BGA与待测试板卡分离时，由于待测试板卡板端与BGA在烘干效果、人为外力等不确定因素影响下，分离时待测试板卡板端的PCB基材表面发生了微开裂，这种开裂碎末在我们显微镜观察时出现了淡红色等情况，影响了我们的判断。那么此时，我们需要对红墨水染红区域这种淡红色做EDS成分分析：

如图4-图5所示，图4为一完整焊盘。分别从染红色区域(浅红色)、裸露铜(铜色)、PCB基材区域(淡绿色)三个位置取其一定量成分，进行专业EDS成分鉴定，红墨水的主要成分是C元素、O元素。PCB主要成分也是C元素、O元素，铜的成分为Cu元素。其他为空气中和板卡组成成分。如图5所示，从左到右分别对应图3中染红色区域(浅红色)、裸露铜(铜色)、PCB基材区域(淡绿色)的成分，进一步整理为如图6所示表格。

图6中，1(第一行)中对应于染红色区域(浅红色)元素分析，2(第二行)中对应于裸露铜(铜色)元素分析，3(第三行)中对应于PCB基材区域(淡绿色)元素分析，可以看到1、3中C元素、O元素比例相近，2中C元素、O元素含量相对低一些，那么说明2区域铜主要成分是C元素、O元素、Cu元素。1区域因为包含红墨水和基材与3位置全部为基材C元素、O元素含量相近(浅红色区域的C元素含量以及O元素含量与PCB基材区域C元素含量以及O元素含量的差值小于第一设定阈值)，说明没有红墨水在该区域，则板卡板端BGA焊盘不存在开裂风险，如果浅红色区域的C元素含量以及O元素含量与PCB基材区域C元素含量以及O元素含量的差值大于第一设定阈值，或者浅红色区域的C元素含量以及O元素含量均超过PCB基材区域C元素含量以及O元素含量，则板卡板端BGA焊盘存在开裂风险，板卡出货风险测试失败。

第一设定阈值可以为5％，也可以根据实际情况进行调整，本发明在此不做限制。

本发明有效解决由于现有红墨水测试颜色较浅时造成测试不够准确的问题，有效的提高了板卡出货风险测试的可靠性。

本发明在宏观测试的基础上，通过BGA芯片应变测试以及BGA焊接红墨水测试，在微观角度进行检测分析，可以检测出宏观出货测试上看不到的板卡潜在风险，同时对结构和Layout布局的缺陷提出改善，为后续研发提高产品质量、提升客户形象，做强有力的支撑。

实施例二

如图7所示，本发明技术方案还提供了一种板卡出货风险的测试装置，包括：

包装跌落测试模块101，服务器包装跌落测试，如果包装跌落测试通过，则继续进行BGA芯片应变测试，如果包装跌落测试未通过，则板卡出货风险测试失败；

应变测试模块102，BGA芯片应变测试，如果BGA芯片应变测试通过，则板卡出货风险测试成功，如果BGA芯片应变测试未通过，进行BGA焊接红墨水测试；

红墨水测试模块103，BGA焊接红墨水测试，如果焊盘没有被红墨水染红，则板卡出货风险测试成功；如果焊盘被红墨水染红，进一步识别焊盘被红墨水染红的颜色的深浅，如果颜色为深红色，则板卡板端BGA焊盘存在开裂风险，板卡出货风险测试失败；如果颜色为浅红色，则浅红色区域以及PCB基材区域分别作EDS成分分析；

EDS成分分析模块104，如果浅红色区域的C元素含量以及O元素含量均超过PCB基材区域C元素含量以及O元素含量，则板卡板端BGA焊盘存在开裂风险，板卡出货风险测试失败；如果浅红色区域的C元素含量以及O元素含量与PCB基材区域C元素含量以及O元素含量的差值小于第一设定阈值，则板卡板端BGA焊盘不存在开裂风险，板卡出货风险测试成功。

颜色深浅通过颜色的RGB值进行确定，第一设定阈值可以为5％，也可以根据实际情况进行调整，本发明在此不做限制。

如图8所示，应变测试模块102具体包括：

固定模块1021，将应变片粘贴在BGA芯片上，并进行固定，服务器重新组装后进行包装跌落测试；

参数获取模块1022，通过与应变片连接的动态应变仪在包装跌落测试时实时获取正向应变最大值、反向应变最大值，如果正向应变最大值、反向应变最大值均未超过对应设定阈值，则板卡出货测试通过；如果正向应变最大值、反向应变最大值任一参数超过对应设定阈值时，则进行BGA焊接红墨水测试。

本发明有效解决由于现有红墨水测试颜色较浅时造成测试不够准确的问题，有效的提高了板卡出货风险测试的可靠性。

本发明在宏观测试的基础上，通过BGA芯片应变测试以及BGA焊接红墨水测试，在微观角度进行检测分析，可以检测出宏观出货测试上看不到的板卡潜在风险，同时对结构和Layout布局的缺陷提出改善，为后续研发提高产品质量、提升客户形象，做强有力的支撑。

本发明中应变片为三敏感栅堆叠矩形应变花，三根引线的中间引线与BGA芯片对角线平行，三根引线之间构成的夹角均为45度，确保了芯片应变测试结果的准确性以及可靠性。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种板卡出货风险的测试方法，其特征是，包括：

服务器包装跌落测试，如果包装跌落测试通过，则继续进行BGA芯片应变测试，如果包装跌落测试未通过，则板卡出货风险测试失败；

BGA芯片应变测试，如果BGA芯片应变测试通过，则板卡出货风险测试成功，如果BGA芯片应变测试未通过，进行BGA焊接红墨水测试；

BGA焊接红墨水测试，如果焊盘没有被红墨水染红，则板卡出货风险测试成功；如果焊盘被红墨水染红，进一步识别焊盘被红墨水染红的颜色的深浅，如果颜色为深红色，则板卡板端BGA焊盘存在开裂风险，板卡出货风险测试失败；如果颜色为浅红色，则浅红色区域以及PCB基材区域分别作EDS成分分析；

如果浅红色区域的C元素含量以及O元素含量均超过PCB基材区域C元素含量以及O元素含量，则板卡板端BGA焊盘存在开裂风险，板卡出货风险测试失败；如果浅红色区域的C元素含量以及O元素含量与PCB基材区域C元素含量以及O元素含量的差值小于第一设定阈值，则板卡板端BGA焊盘不存在开裂风险，板卡出货风险测试成功。

2.根据权利要求1所述的板卡出货风险的测试方法，其特征是，颜色深浅通过颜色的RGB值进行确定。

3.根据权利要求1所述的板卡出货风险的测试方法，其特征是，所述第一设定阈值为5％。

4.根据权利要求1所述的板卡出货风险的测试方法，其特征是，BGA芯片应变测试具体包括：

将应变片粘贴在BGA芯片上，并进行固定，服务器重新组装后进行包装跌落测试；

通过与应变片连接的动态应变仪在包装跌落测试时实时获取正向应变最大值、反向应变最大值，如果正向应变最大值、反向应变最大值均未超过对应设定阈值，则板卡出货测试成功；如果正向应变最大值、反向应变最大值任一参数超过对应设定阈值时，则进行BGA焊接红墨水测试。

5.根据权利要求4所述的板卡出货风险的测试方法，其特征是，所述应变片为三敏感栅堆叠矩形应变花，应变片的一端设置有三根引线，三根引线的中间引线与BGA芯片对角线平行。

6.根据权利要求5所述的板卡出货风险的测试方法，其特征是，所述三根引线之间构成的夹角均为45度。

7.一种板卡出货风险的测试装置，其特征是，包括：

包装跌落测试模块，服务器包装跌落测试，如果包装跌落测试通过，则继续进行BGA芯片应变测试，如果包装跌落测试未通过，则板卡出货风险测试失败；

应变测试模块，BGA芯片应变测试，如果BGA芯片应变测试通过，则板卡出货风险测试成功，如果BGA芯片应变测试未通过，进行BGA焊接红墨水测试；

红墨水测试模块，BGA焊接红墨水测试，如果焊盘没有被红墨水染红，则板卡出货风险测试成功；如果焊盘被红墨水染红，进一步识别焊盘被红墨水染红的颜色的深浅，如果颜色为深红色，则板卡板端BGA焊盘存在开裂风险，板卡出货风险测试失败；如果颜色为浅红色，则浅红色区域以及PCB基材区域分别作EDS成分分析；

EDS成分分析模块，如果浅红色区域的C元素含量以及O元素含量均超过PCB基材区域C元素含量以及O元素含量，则板卡板端BGA焊盘存在开裂风险，板卡出货风险测试失败；如果浅红色区域的C元素含量以及O元素含量与PCB基材区域C元素含量以及O元素含量的差值小于第一设定阈值，则板卡板端BGA焊盘不存在开裂风险，板卡出货风险测试成功。

8.根据权利要求7所述的板卡出货风险的测试装置，其特征是，颜色深浅通过颜色的RGB值进行确定。

9.根据权利要求7所述的板卡出货风险的测试装置，其特征是，所述第一设定阈值为5％。

10.根据权利要求7所述的板卡出货风险的测试装置，其特征是，应变测试模块具体包括：

固定模块，将应变片粘贴在BGA芯片上，并进行固定，服务器重新组装后进行包装跌落测试；

参数获取模块，通过与应变片连接的动态应变仪在包装跌落测试时实时获取正向应变最大值、反向应变最大值，如果正向应变最大值、反向应变最大值均未超过对应设定阈值，则板卡出货测试通过；如果正向应变最大值、反向应变最大值任一参数超过对应设定阈值时，则进行BGA焊接红墨水测试。

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