CN113884833B - 检测电容焊接质量的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电容焊接检测领域，具体涉及一种检测电容焊接质量的系统及方法，实现了在生产测试环节通过工装程序对电容焊接质量自动检测，极大地提高了检测的准确率以及效率。本发明检测电容焊接质量的系统，包括阻抗检测单元以及控制管理单元，电路板分别与阻抗检测单元以及控制管理单元连接，阻抗检测单元通过对应校正系数对平均放电时间进行校正，得到校正后的对应参考放电时间，控制管理单元用于对电路板各路电容的放电时间进行监控，得到各路电容的实际放电时间；然后将各路电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行比较，根据比较结果对电容焊接情况进行判定。本发明适用于对电路板上焊接的电容进行检测。

Description

检测电容焊接质量的系统及方法

技术领域

本发明涉及电容焊接检测领域，具体涉及一种检测电容焊接质量的系统及方法。

背景技术

在电子产品中，IC芯片通常会要求滤波和储能电容，特别是对于BGA芯片，芯片底部几乎每个电源管脚都需要一个电容。随着用户业务带宽越来越高，芯片功率越来也大，芯片底部管脚要求的电容尺寸和容量都更大，由于受BGA底部管脚间距限制，底部滤波器件封装不能扩大，随之带来的问题就是，实体电容的封装几乎覆盖了印制板的设计封装，导致无法通过外观检查电容是否焊接良好。通常电容如果有少数没有焊好，因为都是一个电源网络，往往不容易被发现，最终可能导致设备工作不稳定。

现有产品生产过程中通常以以下几种方式来判断焊接是否良好：目视检验、自动光学检验(AOI)以及X-RAY等。但以上几种方式只能够发现部分电容焊接不良的问题，检测效率与准确率不高，并且对于电路板上贴片尺寸大于焊盘的电容器件，检测效率与准确率会进一步下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测电容焊接质量的系统及方法，实现了在生产测试环节通过工装程序对电容焊接质量自动检测，极大地提高了检测的准确率以及效率。

本发明采取如下技术方案实现上述目的，检测电容焊接质量的系统，应用于对电路板的电容进行焊接质量检测，包括阻抗检测单元以及控制管理单元，电路板分别与阻抗检测单元以及控制管理单元连接，阻抗检测单元与控制管理单元连接；

所述阻抗检测单元用于，在测试过程中对系统中多张相同型号的电路板每一路负载阻抗进行测试，再对多张相同型号的电路板所分别测试得到的负载阻抗进行加权平均，得到每一路负载的测试阻抗均值；以及用于在生产过程中，对系统中每一路的负载阻抗进行检测，得到每一路的实际负载阻抗值；

所述控制管理单元用于，在测试过程中，对多张相同型号电路板每一路负载电容进行放电测试，得到多张相同型号电路板每一路负载电容的放电时间，再分别将每一路负载电容的放电时间进行加权平均，得到每一路负载平均放电时间，并将每一路实际负载阻抗值与测试阻抗均值进行相比，得到每一路对应的校正系数，通过对应校正系数分别对每一路负载平均放电时间进行校正，得到校正后的对应参考放电时间；以及用于在生产过程中，对电路板每一路负载电容的放电时间进行监控，得到每一路负载电容的实际放电时间；然后将每一路负载电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行比较，根据比较结果对电容焊接情况进行判定。

进一步的是，控制管理单元得到校正后的对应参考放电时间的具体方式包括：

将平均放电时间乘以各路对应的校正系数，得到校正后的对应参考放电时间。

进一步的是，控制管理单元将每一路负载电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行比较，根据比较结果对电容焊接情况进行判定的具体方式包括：

将每一路负载电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行差值计算，并对计算结果进行判断，若计算结果超过设定阈值范围，则判定电容焊接异常；否则判定焊接正常。

进一步的是，检测电容焊接的系统还包括状态指示单元，所述状态指示单元与控制管理单元连接，用于根据控制管理单元不同的判定结果进行对应状态指示。

进一步的是，所述阻抗检测单元包括切换开关以及电源，所述负载连接在切换开关与电源之间；所述控制管理单元通过GPIO(General-purpose input/outputGeneral-purpose input/output，即通用型之输入输出的简称)接口控制切换开关连通电路板上任一的电源网络。

进一步的是，阻抗检测单元对系统中每一路负载阻抗进行测试或检测的具体方式包括：

在所连电源网络被禁止输出的情况下，检测负载两端的电压，并根据负载对应电阻计算出对应的负载阻抗。

检测电容焊接质量的方法，应用于上述所述的检测电容焊接质量的系统，包括：

步骤1、在测试过程中，对系统中多张相同型号的电路板每一路负载阻抗进行测试，再对多张相同型号的电路板所分别测试得到的负载阻抗进行加权平均，得到每一路负载的测试阻抗均值；以及对多张相同型号电路板每一路负载电容进行放电测试，得到多张相同型号电路板每一路负载电容的放电时间，再分别将每一路负载电容的放电时间进行加权平均，得到每一路负载平均放电时间；

步骤2、在生产过程中，对系统中每一路的负载阻抗进行检测，得到每一路的实际负载阻抗值，并将每一路实际负载阻抗值与测试阻抗均值进行相比，得到每一路对应的校正系数，通过对应校正系数分别对每一路负载平均放电时间进行校正，得到校正后的对应参考放电时间；以及对电路板每一路负载电容的放电时间进行监控，得到每一路负载电容的实际放电时间；然后将每一路负载电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行比较，根据比较结果对电容焊接情况进行判定。

进一步的是，步骤2中，得到校正后的对应参考放电时间的具体方法包括：

将平均放电时间乘以各路对应的校正系数，得到校正后的对应参考放电时间。

进一步的是，步骤2中，将每一路负载电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行比较，根据比较结果对电容焊接情况进行判定的具体方法包括：

将每一路负载电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行差值计算，并对计算结果进行判断，若计算结果超过设定阈值范围，则判定电容焊接异常；否则判定焊接正常。

进一步的是，检测电容焊接质量的方法，还包括：

步骤3、根据不同的判定结果进行对应状态指示，判定电容焊接异常，则进行异常指示；判定焊接正常，则进行正常指示。

本发明通过电容的实际放电时间与参考放电时间比较的方式判定电容的焊接情况，其中参考放电时间中通过校正后得到的，其校正方式是通过将各路实际负载阻抗值与测试阻抗均值进行相比，得到各路对应的校正系数，通过对应校正系数对平均放电时间进行校正，得到校正后的对应参考放电时间；因此提高了参考时间的准确性，因此再进行对比判断时，极大地提高了检测判定的准确性；在生产测试环节通过系统工装可实现大批量的电容焊接质量自动检测，因此极大地提高了检测效率。

附图说明

图1为本发明实施例检测电容焊接质量的系统结构框图。

图2为本发明实施例检测电容焊接质量的流程图。

具体实施方式

本发明检测电容焊接质量的系统，应用于对电路板的电容进行焊接质量检测，包括阻抗检测单元以及控制管理单元，电路板分别与阻抗检测单元以及控制管理单元连接，阻抗检测单元与控制管理单元连接；

所述阻抗检测单元用于，在测试过程中对系统中多张相同型号的电路板每一路负载阻抗进行测试，再对多张相同型号的电路板所分别测试得到的负载阻抗进行加权平均，得到每一路负载的测试阻抗均值；以及用于在生产过程中，对系统中每一路的负载阻抗进行检测，得到每一路的实际负载阻抗值；

所述控制管理单元用于，在测试过程中，对多张相同型号电路板每一路负载电容进行放电测试，得到多张相同型号电路板每一路负载电容的放电时间，再分别将每一路负载电容的放电时间进行加权平均，得到每一路负载平均放电时间，并将每一路实际负载阻抗值与测试阻抗均值进行相比，得到每一路对应的校正系数，通过对应校正系数分别对每一路负载平均放电时间进行校正，得到校正后的对应参考放电时间；以及用于在生产过程中，对电路板每一路负载电容的放电时间进行监控，得到每一路负载电容的实际放电时间；然后将每一路负载电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行比较，根据比较结果对电容焊接情况进行判定。

控制管理单元得到校正后的对应参考放电时间的具体方式包括：

将平均放电时间乘以各路对应的校正系数，得到校正后的对应参考放电时间。

控制管理单元将每一路负载电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行比较，根据比较结果对电容焊接情况进行判定的具体方式包括：

将每一路负载电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行差值计算，并对计算结果进行判断，若计算结果超过设定阈值范围，则判定电容焊接异常；否则判定焊接正常。

检测电容焊接的系统还包括状态指示单元，所述状态指示单元与控制管理单元连接，用于根据控制管理单元不同的判定结果进行对应状态指示。

阻抗检测单元包括切换开关以及电源，所述负载连接在切换开关与电源之间；所述控制管理单元通过GPIO接口控制切换开关连通电路板上任一的电源网络。

阻抗检测单元对系统中每一路负载阻抗进行测试或检测的具体方式包括：

在所连电源网络被禁止输出的情况下，检测负载两端的电压，并根据负载对应电阻计算出对应的负载阻抗。

检测电容焊接质量的方法，应用于上述所述的检测电容焊接质量的系统，包括：

步骤1、在测试过程中，对系统中多张相同型号的电路板每一路负载阻抗进行测试，再对多张相同型号的电路板所分别测试得到的负载阻抗进行加权平均，得到每一路负载的测试阻抗均值；以及对多张相同型号电路板每一路负载电容进行放电测试，得到多张相同型号电路板每一路负载电容的放电时间，再分别将每一路负载电容的放电时间进行加权平均，得到每一路负载平均放电时间；

步骤2、在生产过程中，对系统中每一路的负载阻抗进行检测，得到每一路的实际负载阻抗值，并将每一路实际负载阻抗值与测试阻抗均值进行相比，得到每一路对应的校正系数，通过对应校正系数分别对每一路负载平均放电时间进行校正，得到校正后的对应参考放电时间；以及对电路板每一路负载电容的放电时间进行监控，得到每一路负载电容的实际放电时间；然后将每一路负载电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行比较，根据比较结果对电容焊接情况进行判定。

步骤2中，得到校正后的对应参考放电时间的具体方法包括：

将平均放电时间乘以各路对应的校正系数，得到校正后的对应参考放电时间。

步骤2中，将每一路负载电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行比较，根据比较结果对电容焊接情况进行判定的具体方法包括：

将每一路负载电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行差值计算，并对计算结果进行判断，若计算结果超过设定阈值范围，则判定电容焊接异常；否则判定焊接正常。

检测电容焊接质量的方法，还包括：

步骤3、根据不同的判定结果进行对应状态指示，判定电容焊接异常，则进行异常指示；判定焊接正常，则进行正常指示。

本发明实施例检测电容焊接的系统结构框图如图1所示，包括被检测单元(即被检测电路板)、阻抗检测单元、控制管理单元以及告警单元(即状态指示单元)，被检测单元包括电源网络1、电源网络2，分别与电源网络1、电源网络2连接的DC-DC电源模块，以及对应的负载滤波/储能电容(电容未示出)，控制管理单元分别通过GPIO1、GPIO2接口与对应的DC-DC电源模块连接，控制管理单元的GPIO接口与阻抗检测模块的切换开关控制段连接，切换开关的一端分别与电源网络1、电源网络2连接，另一端分别与电阻R1的一端以及控制管理单元的ADC0口连接，电阻R1的另一端与电源VCC连接，控制管理单元的ADC1、ADC2分别与电源网络1、电源网络2的CORE1口、CORE2口连接，监测电源网络1、2的电压变化；告警单元中包括焊接异常指示灯以及焊接异常信息提示，控制管理单元还包括NVM(Non-VolatileMemory，即非易失性存储器)放电时间存储，其中NVM可以实现方便的读写操作，因此非常灵活。对于读操作，NVM中的数据与RAM(random access memory，即随机存取存储器)相同，直接引用其地址即可，擦\写操作则要复杂的多，一般需要利用芯片厂家提供的函数库\驱动程序来实现。

系统还可以通过辅助电源给控制管理单元提供电源管理，其中辅助电源用于对控制管理单元进行电源辅助管理。

阻抗检测单元主要是通过切换开关实现对每一路负载的阻抗测试，供后面评估放电时间校准用；

控制管理单元即是控制各路电源的开关使能，通过开/关电动作实现电容放电时间监控，从正常电压值到0V的整个时间。依据负载阻抗校准(和内部存储的阻抗比较给出系数)后，再和内部存储的放电时间范围比较，最终判断是否电容存在虚焊；

控制管理单元根据前面的判断，发出相应信息和点亮告警指示灯。

切换开关通过控制管理单元的GPIO控制选通连接任一DC-DC电源输出网络，在DC-DC电源被禁止输出的情况实现对A点的电压检测，再计算阻抗R_L＝U_A*R1/(U_B-U_A)，U_B为B点电压；

收集首批统计值存入EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory，即带电可擦可编程只读存储器)作为各个负载阻抗参考值，实际批量生产测试阶段用于对不同批次产品负载阻抗参考及偏差校准用。

本发明实施例检测电容焊接的流程图如图2所示：

在测试过程中，控制管理单元控制板卡(板卡即一种印刷电路板)各个电源使能，读取板卡各种电源(core1，..，coreN；N为大于1的正整数)正常工作电压值(v1，..，vN)；

控制管理单元控制板卡各个电源使能禁止，同时开启定时器计时(st1，…，stN),监控电压从正常值下降到0的时间数据(t1，..，tN)；即得到测试过程中电容的放电时间；

在测试过程中，阻抗检测单元通过切换开关实现对相同型号多张电路板每一路负载的阻抗测试，再将所测试出的负载阻抗分别进行加权平均，得到每一路负载测试阻抗均值；例如通过多张板卡测试，收集板卡各种电源负载阻抗(R_l1，..R_lN)，最后加权平均得到每一路负载平均测试阻抗值R_S1,..,RsN；同时收集多张电路板每一路负载的平均放电时间(Ta1，..TaN)或者一个参考范围，平均放电时间参考值(Ta1，..TaN)或者一个参考范围可以存入EEPROM。

在正式生产过程中，控制管理单元循环读取板卡上各个输出电源(core1，..，coreN)当前电压值(v1，..，vN)，控制各个电源输出禁止，同时记录放电起始时间(st1，..，stN)，并判断各个电源是否为0；若否，则继续循环读取；若是，则记录板卡上各个输出电源(core1，..，coreN)放电结束时间et1…etN；得到实际的放电时间(△t1，..，△tN)，放电结束后，根据实际测试负载阻抗做校正；校正的具体方法为：根据测试过程中收集的测试负载阻抗，将其加权平均值R_S1,..,RsN作为参考，和实际生产过程测试到的阻抗值(R_l1，..R_lN)做比，得出校正系数a1,..aN，(比如a1＝R_L1/R_S1)，再乘以测试过程中收集的每一路负载的平均放电时间(Ta1，..TaN)，得到每一路负载的实际放电时间(T_S1,..,TsN)。

最后将实际测试的放电时间与存入EEPROM的校正放电时间参考值进行比较，是否在正常范围之内；若是则状态显示绿色，若否，则给出警告信息，并状态显示红色。

本发明可以在生产测试环节通过工装程序实现电容焊接质量自动检测，比人工目检更高效，更有保证，更有效率；减小设备因为电容焊接不良带来的隐患，极大提升产品可靠性及使用稳定性。

综上所述，本发明实现了在生产测试环节通过工装程序对电容焊接质量自动检测，极大地提高了检测的准确率以及效率。

Claims (10)

1.检测电容焊接质量的系统，应用于对电路板的电容进行焊接质量检测，其特征在于，包括阻抗检测单元以及控制管理单元，电路板分别与阻抗检测单元以及控制管理单元连接，阻抗检测单元与控制管理单元连接；

所述阻抗检测单元用于，在测试过程中对系统中多张相同型号的电路板每一路负载阻抗进行测试，再对多张相同型号的电路板所分别测试得到的负载阻抗进行加权平均，得到每一路负载的测试阻抗均值；以及用于在生产过程中，对系统中每一路的负载阻抗进行检测，得到每一路的实际负载阻抗值；

所述控制管理单元用于，在测试过程中，对多张相同型号电路板每一路负载电容进行放电测试，得到多张相同型号电路板每一路负载电容的放电时间，再分别将每一路负载电容的放电时间进行加权平均，得到每一路负载平均放电时间，并将每一路实际负载阻抗值与测试阻抗均值进行相比，得到每一路对应的校正系数，通过对应校正系数分别对每一路负载平均放电时间进行校正，得到校正后的对应参考放电时间；以及用于在生产过程中，对电路板每一路负载电容的放电时间进行监控，得到每一路负载电容的实际放电时间；然后将每一路负载电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行比较，根据比较结果对电容焊接情况进行判定。

2.根据权利要求1所述的检测电容焊接质量的系统，其特征在于，控制管理单元得到校正后的对应参考放电时间的具体方式包括：

将平均放电时间乘以每一路对应的校正系数，得到校正后的对应参考放电时间。

3.根据权利要求2所述的检测电容焊接质量的系统，其特征在于，控制管理单元将每一路负载电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行比较，根据比较结果对电容焊接情况进行判定的具体方式包括：

将每一路负载电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行差值计算，并对计算结果进行判断，若计算结果超过设定阈值范围，则判定电容焊接异常；否则判定焊接正常。

4.根据权利要求3所述的检测电容焊接质量的系统，其特征在于，还包括状态指示单元，所述状态指示单元与控制管理单元连接，用于根据控制管理单元不同的判定结果进行对应状态指示。

5.根据权利要求1-4任一项所述的检测电容焊接质量的系统，其特征在于，所述阻抗检测单元包括切换开关以及电源，所述负载连接在切换开关与电源之间；所述控制管理单元通过GPIO接口控制切换开关连通电路板上任一的电源网络。

6.根据权利要求5所述的检测电容焊接质量的系统，其特征在于，阻抗检测单元对系统中每一路负载阻抗进行测试或检测的具体方式包括：

在所连电源网络被禁止输出的情况下，检测负载两端的电压，并根据负载对应电流计算出对应的负载阻抗。

7.检测电容焊接质量的方法，应用于权利要求1-6任一项所述的检测电容焊接质量的系统，其特征在于，包括：

步骤1、在测试过程中，对系统中多张相同型号的电路板每一路负载阻抗进行测试，再对多张相同型号的电路板所分别测试得到的负载阻抗进行加权平均，得到每一路负载的测试阻抗均值；以及对多张相同型号电路板每一路负载电容进行放电测试，得到多张相同型号电路板每一路负载电容的放电时间，再分别将每一路负载电容的放电时间进行加权平均，得到每一路负载平均放电时间；

步骤2、在生产过程中，对系统中每一路的负载阻抗进行检测，得到每一路的实际负载阻抗值，并将每一路实际负载阻抗值与测试阻抗均值进行相比，得到每一路对应的校正系数，通过对应校正系数分别对每一路负载平均放电时间进行校正，得到校正后的对应参考放电时间；以及对电路板每一路负载电容的放电时间进行监控，得到每一路负载电容的实际放电时间；然后将每一路负载电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行比较，根据比较结果对电容焊接情况进行判定。

8.根据权利要求7所述的检测电容焊接质量的方法，其特征在于，步骤2中，得到校正后的对应参考放电时间的具体方法包括：

将平均放电时间乘以各路对应的校正系数，得到校正后的对应参考放电时间。

9.根据权利要求8所述的检测电容焊接质量的方法，其特征在于，步骤2中，将每一路负载电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行比较，根据比较结果对电容焊接情况进行判定的具体方法包括：

将每一路负载电容的实际放电时间与对应的参考放电时间进行差值计算，并对计算结果进行判断，若计算结果超过设定阈值范围，则判定电容焊接异常；否则判定焊接正常。

10.根据权利要求9所述的检测电容焊接质量的方法，其特征在于，还包括：

步骤3、根据不同的判定结果进行对应状态指示，判定电容焊接异常，则进行异常指示；判定焊接正常，则进行正常指示。