CN114449746B - Pcb测试板和pcb测试板的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种PCB测试板和PCB测试板的设计方法,PCB测试板包括:第一金属层;第二金属层,位于第一金属层的一侧,与第一金属层平行间隔排布;芯板,芯板位于第一金属层和第二金属层之间,用于隔绝述第一金属层和第二金属层;多个凸起结构,位于第一金属层远离芯板的表面和第二金属层远离芯板的表面。芯板作为PCB测试板的支撑部分,使PCB测试板能够适应热场且结构稳定;凸起结构均匀分布在第一金属层和第二金属层的表面,降低了PCB测试板在使用过程中及在装联过程中产生的翘曲变形,避免应力导致的各种问题,同时解决了要实现准确监控力场作用下单板变形必须破坏单板表层阻焊或线路的问题,可适用于器件在电、热、力三场耦合的条件下进行可靠性试验。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域,特别是涉及一种PCB测试板和PCB测试板的设计方法。
背景技术
随着工业互联网的蓬勃发展,针对各类工业场景的特殊需求,电子工业亦随之蓬勃发展。与消费电子产品更注重消费者个人使用的便携性、多功能性需求而追求轻量化、大规模集成化、高运算速率不同,应用于工业场景的电子产品因需面对各类复杂的环境,所以在保证产品基本功能有效运作的同时,还需考虑其在各类工况下长期服役的可靠性,以降低因器件故障而导致的损失。因此电子元器件及功能模块需依据具体使用场景进行一系列电、热、力的试验来验证其可靠性。目前常用的试验印制板由于设计的限制,通常在完成电信号的分布后可达到生产要求即进行投板生产,而监控力学变形所需使用应变片需破坏单板外层结构,进而导致器件间走线或接地平面被破坏。因此一般只能在基于温度场的条件下,满足单一力场或电场的测试需求,无法做到在三场耦合的条件下开展可靠性试验。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明设计了一种PCB测试板和PCB测试板的设计方法,可适用于器件在电、热、力三场耦合的条件下进行可靠性试验。
本发明设计了一种PCB测试板,所述PCB测试板包括:
第一金属层;
第二金属层,位于所述第一金属层的一侧,与所述第一金属层平行间隔排布;
芯板,所述芯板位于所述第一金属层和所述第二金属层之间,用于隔绝述第一金属层和所述第二金属层;
多个凸起结构,位于所述第一金属层远离所述芯板的表面和所述第二金属层远离所述芯板的表面。
在其中一个实施例中,所述PCB测试板还包括:
第三金属层,所述第三金属层位于所述第一金属层和所述芯板之间;
第四金属层,所述第四金属层位于所述第二金属层和所述芯板之间;所述第三金属层远离所述芯板的表面和所述第四金属层远离所述芯板的表面均包括多个凸起;
第一隔板,所述第一隔板位于所述第一金属层和所述第三金属层之间,用于隔绝所述第一金属层和所述第三金属层;
第二隔板,所述第二隔板位于所述第二金属层和所述第四金属层之间,用于隔绝所述第二金属层和所述第四金属层。
在其中一个实施例中,所述凸起结构均匀间隔分布在所述第一金属层的表面、所述第二金属层的表面、所述第三金属层的表面和所述第四金属层的表面。
在其中一个实施例中,所述第一金属层、所述第二金属层、所述第三金属层和所述第四金属层的材料均相同;所述第一金属层、所述第二金属层、所述第三金属层和所述第四金属层均包括铜层或银层。
在其中一个实施例中,所述第一金属层远离所述芯板的表面设有待测元器件,所述待测元器件包括待测器件、多个第一测试焊盘和多条第一金属线;所述第一测试焊盘位于所述待测器件的表面,所述第一金属线一端与所述第一测试焊盘相连接,一端与外部连接器相连接。
在其中一个实施例中,所述待测元器件还包括虚拟器件、多个第二测试焊盘及多条第二金属线;多个所述第二测试焊盘呈多行多列的阵列排布,各条所述第二金属线将不同的两行所述第二测试焊盘串联连接。
在其中一个实施例中,所述PCB测试板还包括至少一个应变检测点,所述应变检测点位于所述第一金属层远离所述芯板的表面,所述应变检测点分布在所述待测元器件的边缘外侧,所述应变检测点与最邻近的所述第一测试焊盘相连接。
在其中一个实施例中,所述芯板包括高玻璃化转变温度板。
本发明还提供了一种PCB测试板的设计方法,所述PCB测试板的设计方法包括:
提供第一金属层、第二金属层和芯板;
于所述第一金属层的表面和所述第二金属层的表面均匀设置多个凸起结构;
将所述第一金属层装联于所述芯板的一侧,将所述第二金属层装联于所述芯板远离所述第一金属层的一侧;所述芯板设置于所述第一金属层和所述第二金属层之间,所述芯板与所述第一金属层未设置所述凸起结构的表面及所述第二金属层未设置所述凸起结构的表面邻近。
在其中一个实施例中,所述将所述芯板设置于所述第一金属层和所述第二金属层之间之前还包括:
提供第三金属层、第四金属层;
于所述第三金属层的表面和所述第四金属层的表面均匀设置多个凸起结构;
将所述第三金属层装联于所述芯板的一表面,并将所述第四金属层装联于所述芯板远离所述第三金属层的表面;所述芯板与所述第三金属层未设置所述凸起结构的表面和所述第四金属层未设置所述凸起结构的表面相接触;
于所述第三金属层远离所述芯板的表面装联第一隔板;
于所述第四金属层远离所述芯板的表面装联第二隔板;所述第一金属层装联于所述第一隔板远离所述第三金属层的表面,所述第二金属层装联于所述第二隔板远离所述第四金属层的表面。
在其中一个实施例中,所述PCB测试板的设计方法还包括:
于所述第一金属层远离所述芯板的表面装联待测元器件,所述待测元器件包括待测器件、多个第一测试焊盘和多条第一金属线;所述第一测试焊盘位于所述待测器件的表面,所述第一金属线一端与所述第一测试焊盘相连接,一端与外部连接器相连接。
在其中一个实施例中,所述PCB测试板的设计方法还包括:
于所述第一金属层远离所述芯板的表面设置至少一个应变检测点,所述应变检测点设置在所述待测元器件的边缘外侧;
将所述应变检测点与最邻近的所述第一测试焊盘相连接。
本发明的PCB测试板和PCB测试板的设计方法具有如下有益效果:
本发明中的PCB测试板,设置有第一金属层和第二金属层及位于第一金属层和第二金属层之间的芯板,通过可耐高温的芯板作为PCB测试板的支撑部分,使PCB测试板结构稳定且能适应热场;通过在第一金属层和第二金属层表面设置多个凸起结构,凸起结构均匀分布在金属层的表面,降低了PCB测试板在使用过程中及在装联过程中产生的翘曲变形,避免应力导致的各种问题,使得PCB测试板能够适应力场,且进一步降低PCB测试板装联工艺的难度,降低测试前工序导致的生产损耗;通过设置有多个凸起结构的第一金属层和第二金属层及位于第一金属层和第二金属层之间的芯板,解决了传统测试方法中单板报废问题,即解决了要实现准确监控力场作用下单板变形必须破坏单板表层阻焊或线路的问题。基于此,本发明的PCB测试板可适用于电、热、力三场条件下的可靠性测试。本发明同时提供一种PCB测试板的设计方法,披露了各金属层、芯板和隔板之间的位置关系,以及待测器件的接线设置、应变检测点的位置和应变检测点的接线设置,可根据此方法设计出适用于电、热、力三场耦合条件下的PCB测试板。
附图说明
图1a是本发明一个实施例中PCB测试板的内部结构俯视图。
图1b是本发明一个实施例中PCB测试板的内部结构在A-A’方向的截面图。
图2a是本发明另一个实施例中PCB测试板的内部结构俯视图。
图2b是本发明另一个实施例中PCB测试板的内部结构在B-B’方向的截面图。
图3a是本发明一个实施例中待测元器件的示意图。
图3b是本发明一个实施例中图3a中D区域的放大图。
图4a是本发明一个实施例中应变检测点的示意图。
图4b是本发明一个实施例中图4a中C区域的放大图。
图5是本发明一个实施例中PCB测试板的外观结构示意图。
图6是本发明一个实施例中PCB测试板的设计方法的流程图。
图7是本发明另一个实施例中PCB测试板的设计方法的流程图。
附图标记说明:
1、PCB测试板;11、第一金属层;12、第二金属层;13、第三金属层;14、第四金属层;15、芯板;16、第一隔板;17、第二隔板;18、凸起结构;19、待测元器件;20、待测器件;21、第一测试焊盘;22、第一金属线;23、应变检测点;24、第三金属线;25、外部连接器;26、装配孔。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
随着工业互联网的蓬勃发展,针对各类工业场景的特殊需求,电子工业亦随之蓬勃发展。与消费电子产品更注重消费者个人使用的便携性、多功能性需求而追求轻量化、大规模集成化、高运算速率不同,应用于工业场景的电子产品因需面对各类复杂的环境,所以在保证产品基本功能有效运作的同时,还需考虑其在各类工况下长期服役的可靠性,以降低因器件故障而导致的损失。因此电子元器件及功能模块需依据具体使用场景进行一系列电、热、力的试验来验证其可靠性。目前常用的试验印制板由于设计的限制,通常在完成电信号的分布后可达到生产要求即进行投板生产,而监控力学变形所需使用应变片需破坏单板外层结构,进而导致器件间走线或接地平面被破坏。因此现有技术大多只能在基于温度场的条件下,满足单一力场或电场的测试需求,无法做到在三场耦合的条件下开展可靠性试验。
因此,本发明设计了一种PCB测试板和PCB测试板的设计方法,可适用于器件在电、热、力三场耦合的条件下进行可靠性试验。
本发明设计了一种PCB测试板1,如图1a和图1b所示,PCB测试板1包括:
第一金属层11;
第二金属层12,位于第一金属层11的一侧,与第一金属层11平行间隔排布;
芯板15,芯板15位于第一金属层11和第二金属层12之间,用于隔绝述第一金属层11和第二金属层12;
多个凸起结构18,位于第一金属层11远离芯板15的表面和第二金属层12远离芯板15的表面。
本发明中的PCB测试板1,设置有第一金属层11和第二金属层12及位于第一金属层11和第二金属层12之间的芯板15,通过芯板15作为PCB测试板1的支撑部分,使PCB测试板1结构稳定;通过在第一金属层11和第二金属层12表面设置多个凸起结构18,凸起结构18均匀分布在第一金属层11和第二金属层12的表面,降低了PCB测试板1在使用过程中及在装联过程中产生的翘曲变形,避免应力导致的各种问题,且进一步降低PCB测试板1装联工艺的难度,降低测试前工序导致的生产损耗。通过设置有多个凸起结构的第一金属层11和第二金属层12及位于第一金属层11和第二金属层12之间的芯板15,解决了传统测试方法中单板报废问题,即解决了要实现准确监控力场作用下单板变形必须破坏单板表层阻焊或线路的问题。
在其中一个实施例中,芯板15包括高玻璃化转变温度板。
在其中一个实施例中,芯板15可以包括FR4常规板材或M4、M6、RO4003等高频板材;本实施例中,芯板15采用Tg(玻璃化转变温度)大于175℃的FR-4板材。
具体地,芯板15的上下表面形状可以包括正方形或长方形,并且可以将四角导圆弧过渡。
具体地,当芯板15的上下表面采用正方形时,上下表面的尺寸可以包括:边长可以为80mm~200mm。
具体地,当芯板15的上下表面采用长方形时,上下表面的尺寸可以包括:长度可以为80mm~200mm;宽度可以为80mm~200mm。
芯板15的厚度根据实际使用需求可设置不同的厚度,不做具体限定。
在其中一个实施例中,第一金属层11和第二金属层12的上下表面的形状可以包括正方形或长方形;需要说明的是,因PCB测试板1周边边缘位置需要设置均匀分布的装配孔用于定位装配,因此第一金属层11和第二金属层12的上下表面尺寸需与芯板15的上下表面尺寸接近,以便第一金属层11和第二金属层12与芯板15能够同时进行定位装配。
具体地,凸起结构18的材料可以包括但不限于铜材料或银材料;凸起结构18的形状可以包括但不限于圆球形、半圆球形、圆柱形、锥形或不规则形状。
当凸起结构18的形状选用圆球形、半圆球形或圆柱形时,凸起结构18与各金属层接触处的表面的直径可以设计为1-10mm,具体可以包括1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm;凸起结构18之间的间距可以设置为1-10mm,具体可以包括1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm;具体地,凸起结构18之间的间距根据凸起结构18的直径相应调整,当凸起结构18的直径较小时,凸起结构18之间的间距也相应较小。
凸起结构18的厚度可以设计为0.01mm-1mm,具体可根据各金属层的尺寸搭配选择不同的厚度。
参阅图2a和图2b,在其中一个实施例中,PCB测试板1还包括:
第三金属层13,第三金属层13位于第一金属层11和芯板15之间;
第四金属层14,第四金属层14位于第二金属层12和芯板15之间;第三金属层13远离芯板15的表面和第四金属层14远离芯板15的表面均包括多个凸起;
第一隔板16,第一隔板16位于第一金属层11和第三金属层13之间,用于隔绝第一金属层11和第三金属层13;
第二隔板17,第二隔板17位于第二金属层12和第四金属层14之间,用于隔绝第二金属层12和第四金属层14。
需要说明的是,对于高频高密度走线的待测器件,需要用到此种结构的PCB板,且芯板15可以选用M4、M6、RO4003等高频板材,通过设置第一金属层11、第二金属层12、第三金属层13、第四金属层14、第一隔板16、第二隔板17以及分布在第一金属层11的表面、第二金属层12的表面、第三金属层13的表面和第四金属层14的表面的凸起结构,能够充分缓解高频测试过程中产生的热量和应力带来的不良影响,使高频高密度器件的测试更加稳定可靠。
在其中一个实施例中,凸起结构18可以设置为均匀间隔分布在第一金属层11的表面、第二金属层12的表面、第三金属层13的表面和第四金属层14的表面。
在其中一个实施例中,第一金属层11、第二金属层12、第三金属层13和第四金属层14的材料均相同;第一金属层11、第二金属层12、第三金属层13和第四金属层14均包括铜层或银层;本实施例中,第一金属层11、第二金属层12、第三金属层13和第四金属层14均为铜层。
在其中一个实施例中,第三金属层13、第四金属层14、第一隔板16和第二隔板17的上下表面的形状可以包括正方形或长方形;需要说明的是,后期因PCB测试板1周边边缘位置需要设置均匀分布的装配孔用于定位装配,因此第三金属层13、第四金属层14、第一隔板16和第二隔板17的上下表面尺寸需与芯板15的上下表面尺寸接近,以便第一金属层11和第二金属层12与芯板15能够同时进行定位装配。
具体地,第一隔板16和第二隔板17的材料均可以包括但不限于PP(聚丙烯)。
继续参阅图1a、图1b、图2a或图2b并结合图3a,在其中一个实施例中,第一金属层11远离芯板15的表面设有待测元器件19;具体地,为方便观察待测元器件19的结构,请参阅图3b所示的图3a中D区的放大图,如图3b所示,待测元器件19包括待测器件20、多个第一测试焊盘21和多条第一金属线22;第一测试焊盘21位于待测器件20的表面,第一金属线22一端与第一测试焊盘21相连接,一端与外部连接器25相连接。
在其中一个实施例中,第一测试焊盘21的形状可以包括但不限于圆球形、半圆球形、圆柱形、锥形或不规则形状。
当第一测试焊盘21的形状选用圆球形、半圆球形或圆柱形时,第一测试焊盘21与待测器件20接触处的表面的直径可以设计为1-10mm,具体可以包括1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm;第一测试焊盘21之间的间距可以设置为1-10mm,具体可以包括1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm;具体地,第一测试焊盘21之间的间距根据第一测试焊盘21的直径相应调整,当第一测试焊盘21的直径较小时,第一测试焊盘21之间的间距也相应较小。
第一测试焊盘21的厚度可以设计为0.01mm-1mm,具体可根据待测器件20的尺寸搭配选择不同的厚度。
具体地,第一测试焊盘21包括铜焊盘或银焊盘;第一金属线22包括铜线或银线;本实施例中,第一测试焊盘21为铜焊盘,第一金属线22为铜线。
需要说明的是,第一测试焊盘21和第一金属线22尽量选取相同材料,即第一测试焊盘21选用铜焊盘时,第一金属线22选用铜线,以保证第一测试焊盘21和第一金属线22之间的顺利连接。
具体地,外部连接器25包括多个连接通孔,连接通孔的内壁可以镀金属层;譬如,作为示例,当第一金属线22选用铜线时,连接通孔的内壁镀的金属层便可选用铜层,以保证第一金属线22与外部连接器25的良好接触。
在其中一个实施例中,待测元器件19还包括虚拟器件、多个第二测试焊盘及多条第二金属线;多个第二测试焊盘呈多行多列的阵列排布,各条第二金属线将不同的两行第二测试焊盘串联连接,再分别接入对应的外部连接器25的测试接口输入/输出端。虚拟器件为研发人员初期使用PCB测试板及验证PCB测试板性能时使用,虚拟器件的制备比较简易快捷,便于尽早测试PCB测试板的性能,加快研发进展,在使用虚拟器件确认PCB测试板性能良好时,便可用于常规器件的可靠性检测中。
在其中一个实施例中,如图4a和图4b所示,PCB测试板还包括至少一个应变检测点23,请参阅图4b所示的图4a中C区的放大图,应变检测点23位于第一金属层11远离芯板15的表面,应变检测点23分布在待测元器件19的边缘外侧,应变检测点23与最邻近的第一测试焊盘21相连接。
具体地,应变检测点23与最邻近的第一测试焊盘21通过第三金属线24相连接。
通过设置应变检测点23,优化了传统应变测试中使用应变片频繁黏贴的问题,使得应变检测的位置更加准确可控。
具体地,第三金属线24可以包括铜线或银线;本实施例中,第三金属线24为铜线。
作为示例,当第一金属线22或第二金属线为铜线时,第三金属线24也选用铜线,根据PCB板变形过程同种材料邻近位置的近线性传递原理,可降低应变监测偏差,可进一步增强测试的准确性。
具体地,若与应变检测点23最邻近的第一测试焊盘21为关键信号焊盘,则需要留空该测试焊盘位置,同时可以使用动态金属箔替代此处第一测试焊盘21。
在其他实施例中,可以对上述第一金属层11、第二金属层12、第三金属层13、第四金属层14、芯板15、第一隔板16、第二隔板17和凸起结构18进行外部封装,详见图5所示的PCB板外观结构示意图,经过装配孔26定位封装,以避免内部结构裸露在外;装配孔26采用非镀层通孔设计,同时搭配金属孔环以增强PCB测试板外部的耐磨损能力。
本发明还提供了一种PCB测试板的设计方法,结合图1a、图1b并参阅图6,PCB测试板的设计方法包括:
S11:提供第一金属层11、第二金属层12和芯板15;
S12:于第一金属层11的表面和第二金属层12的表面均匀设置多个凸起结构18;
S13:将第一金属层11装联于芯板15的一侧,将第二金属层12装联于芯板15远离第一金属层11的一侧;芯板15设置于第一金属层11和第二金属层12之间,芯板15与第一金属层11未设置凸起结构的表面及第二金属层12未设置凸起结构的表面邻近。
在其中一个实施例中,芯板15包括高玻璃化转变温度板。
在其中一个实施例中,芯板15可以使用Tg(玻璃化转变温度)大于175℃的FR-4板材;
具体地,芯板15的上下表面形状可以包括正方形或长方形,并且可以将四角导圆弧过渡。
具体地,当芯板15的上下表面采用正方形时,上下表面的尺寸可以包括:边长可以为80mm~200mm。
具体地,当芯板15的上下表面采用长方形时,上下表面的尺寸可以包括:长度可以为80mm~200mm;宽度可以为80mm~200mm。
芯板15的厚度根据实际使用需求可设置不同的厚度,不做具体限定。
在其中一个实施例中,第一金属层11和第二金属层12的上下表面的形状可以包括正方形或长方形;需要说明的是,因PCB测试板周边边缘位置需要设置均匀分布的装配孔用于定位装配,因此第一金属层11和第二金属层12的上下表面尺寸需与芯板15的上下表面尺寸接近,以便第一金属层11和第二金属层12与芯板15能够同时进行定位装配。
具体地,凸起结构18的材料可以包括但不限于铜材料或银材料;凸起结构18的形状可以包括但不限于圆球形、半圆球形、圆柱形、锥形或不规则形状。
具体地,当凸起结构18的形状选用圆球形、半圆球形或圆柱形时,凸起结构18与各金属层接触处的表面的直径可以设计为1-10mm,具体可以包括1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm;凸起结构18之间的间距可以设置为1-10mm,具体可以包括1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm;需要说明的是,凸起结构18之间的间距根据凸起结构18的直径相应调整,当凸起结构18的直径较小时,凸起结构18之间的间距也相应较小。
凸起结构18的厚度可以设计为0.01mm-1mm,具体可根据各金属层的尺寸搭配选择不同的厚度。
在其中一个实施例中,结合图1a、图1b、图2a、图2b和图6并参阅图7,将芯板15设置于第一金属层11和第二金属层12之间之前还包括:
S21:提供第三金属层13、第四金属层14;
S22:于第三金属层13的表面和第四金属层14的表面均匀设置多个凸起结构18;
S23:将第三金属层13装联于芯板15的一表面,并将第四金属层14装联于芯板15远离第三金属层13的表面;芯板15与第三金属层13未设置凸起结构18的表面和第四金属层14未设置凸起结构18的表面相接触;
S24:于第三金属层13远离芯板15的表面装联第一隔板16;
S25:于第四金属层14远离芯板15的表面装联第二隔板17;第一金属层11装联于第一隔板16远离第三金属层13的表面,第二金属层12装联于第二隔板17远离第四金属层14的表面。
具体地,PCB测试板1可以为图1a至图5实施例中的PCB测试板,PCB测试板1的具体结构请参阅图1a至图5及相关文字描述,此处不再累述。
在其中一个实施例中,凸起结构18可以设置为均匀间隔分布在第一金属层11的表面、第二金属层12的表面、第三金属层13的表面和第四金属层14的表面。
在其中一个实施例中,第一金属层11、第二金属层12、第三金属层13和第四金属层14的材料均相同;第一金属层11、第二金属层12、第三金属层13和第四金属层14均包括铜层或银层;本实施例中,第一金属层11、第二金属层12、第三金属层13和第四金属层14均为铜层。
在其中一个实施例中,第三金属层13、第四金属层14、第一隔板16和第二隔板17的上下表面的形状可以包括正方形或长方形;需要说明的是,后期因PCB测试板周边边缘位置需要设置均匀分布的装配孔用于定位装配,因此第三金属层13、第四金属层14、第一隔板16和第二隔板17的上下表面尺寸需与芯板15的上下表面尺寸接近,以便第一金属层11和第二金属层12与芯板15能够同时进行定位装配。
具体地,第一隔板16和第二隔板17的材料均可以包括但不限于PP(聚丙烯)。
继续参阅图1a至图7,在其中一个实施例中,PCB测试板的设计方法还包括:
于第一金属层11远离芯板15的表面装联待测元器件19,待测元器件19包括待测器件20、多个第一测试焊盘21和多条第一金属线22;第一测试焊盘21位于待测器件20的表面,第一金属线22一端与第一测试焊盘21相连接,一端与外部连接器25相连接。
在其中一个实施例中,第一测试焊盘21的形状可以包括但不限于圆球形、半圆球形、圆柱形、锥形或不规则形状。
当第一测试焊盘21的形状选用圆球形、半圆球形或圆柱形时,第一测试焊盘21与待测器件20接触处的表面的直径可以设计为1-10mm,具体可以包括1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm;第一测试焊盘21之间的间距可以设置为1-10mm,具体可以包括1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm;具体地,第一测试焊盘21之间的间距根据测试焊盘21的直径相应调整,当第一测试焊盘21的直径较小时,第一测试焊盘21之间的间距也相应较小。
第一测试焊盘21的厚度可以设计为0.01mm-1mm,具体可根据待测器件20的尺寸搭配选择不同的厚度。
具体地,第一测试焊盘21包括铜焊盘或银焊盘;第一金属线22包括铜线或银线;本实施例中,第一测试焊盘21为铜焊盘,第一金属线22为铜线。
需要说明的是,第一测试焊盘21和第一金属线22尽量选取相同材料,即第一测试焊盘21选用铜焊盘时,第一金属线22选用铜线,以保证第一测试焊盘21和第一金属线22之间的顺利连接。
具体地,外部连接器25包括多个连接通孔,连接通孔的内壁可以镀金属层;譬如,作为示例,当第一金属线22选用铜线时,连接通孔的内壁镀的金属层便可选用铜层,以保证第一金属线22与外部连接器25的良好接触。
继续参阅图1a至图7,在其中一个实施例中,PCB测试板的设计方法还包括:
于第一金属层11远离芯板15的表面设置至少一个应变检测点23,应变检测点23设置在待测元器件19的边缘外侧;
将应变检测点23与最邻近的第一测试焊盘21相连接。
具体地,应变检测点23与最邻近的第一测试焊盘21通过第三金属线24相连接。
具体地,第三金属线24可以包括铜线或银线;本实施例中,第三金属线24为铜线。
作为示例,当第一金属线22为铜线时,第三金属线24也选用铜线,根据PCB板变形过程同种材料邻近位置的近线性传递原理,可降低应变监测偏差,可进一步增强测试的准确性。
具体地,若与应变检测点23最邻近的第一测试焊盘21为关键信号焊盘,则需要留空该测试焊盘位置,同时可以使用动态金属箔替代此处第一测试焊盘21。
进一步地,PCB测试板的设计方法还包括:可以对上述第一金属层11、第二金属层12、第三金属层13、第四金属层14、芯板15、第一隔板16、第二隔板17和凸起结构18进行外部封装,详见图5所示的PCB板外观结构示意图,经过装配孔26定位封装,以避免内部结构裸露在外;装配孔26采用非镀层通孔设计,同时搭配金属孔环以增强PCB测试板外部的耐磨损能力。
本发明中的PCB测试板,设置有第一金属层11和第二金属层12及位于第一金属层11和第二金属层12之间的芯板15,通过可耐高温的芯板15作为PCB测试板的支撑部分,使PCB测试板结构稳定且能适应热场;通过在第一金属层11和第二金属层12表面设置多个凸起结构18,凸起结构18均匀分布在金属层的表面,降低了PCB测试板在使用过程中及在装联过程中产生的翘曲变形,避免应力导致的各种问题,使得PCB测试板能够适应力场,且进一步降低PCB测试板装联工艺的难度,降低测试前工序导致的生产损耗;通过设置测试焊盘和金属线,通过金属线连接待测器件20和外部连接器25,保证PCB测试板的电场的应用;通过设置应变检测点23,优化了传统应变测试中使用应变片频繁黏贴的问题,使得应变检测的位置更加准确可控,进一步增强了测试的准确性。基于此,本发明的PCB测试板可适用于电、热、力三场条件下的可靠性测试。另外,当待测器件为高频高密度走线器件时,PCB测试板通过设置第三金属层13、第四金属层14、第一隔板16和第二隔板17,并在第三金属层13远离芯板15的表面和第四金属层14远离芯板15的表面均包括多个凸起结构18,以保证高频高密度走线器件的可靠性测试。本发明同时提供一种PCB测试板的设计方法,披露了各金属层、芯板和隔板之间的位置关系,以及待测器件的接线设置、应变检测点的位置和应变检测点的接线设置,可根据此方法设计出适用于电、热、力三场耦合条件下的PCB测试板,有助于器件研发阶段的性能评估和量产阶段的失效分析,同时解决了传统测试方法中单板报废问题,即解决了要实现准确监控力场作用下单板变形必须破坏单板表层阻焊或线路的问题,优化了测试工序,降低了测试成本。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种PCB测试板,其特征在于,所述PCB测试板包括:
第一金属层;
第二金属层,位于所述第一金属层的一侧,与所述第一金属层平行间隔排布;
芯板,所述芯板位于所述第一金属层和所述第二金属层之间,用于隔绝述第一金属层和所述第二金属层;
多个凸起结构,位于所述第一金属层远离所述芯板的表面和所述第二金属层远离所述芯板的表面;
其中,所述第一金属层远离所述芯板的表面设有待测元器件和应变检测点,所述应变检测点分布在所述待测元器件的边缘外侧。
2.根据权利要求1所述的PCB测试板,其特征在于,所述PCB测试板还包括:
第三金属层,所述第三金属层位于所述第一金属层和所述芯板之间;
第四金属层,所述第四金属层位于所述第二金属层和所述芯板之间;所述第三金属层远离所述芯板的表面和所述第四金属层远离所述芯板的表面均包括多个凸起;
第一隔板,所述第一隔板位于所述第一金属层和所述第三金属层之间,用于隔绝所述第一金属层和所述第三金属层;
第二隔板,所述第二隔板位于所述第二金属层和所述第四金属层之间,用于隔绝所述第二金属层和所述第四金属层。
3.根据权利要求2所述的PCB测试板,其特征在于,所述凸起结构均匀间隔分布在所述第一金属层的表面、所述第二金属层的表面、所述第三金属层的表面和所述第四金属层的表面。
4.根据权利要求3所述的PCB测试板,其特征在于,所述第一金属层、所述第二金属层、所述第三金属层和所述第四金属层的材料均相同;所述第一金属层、所述第二金属层、所述第三金属层和所述第四金属层均包括铜层或银层。
5.根据权利要求1所述的PCB测试板,其特征在于,所述待测元器件包括待测器件、多个第一测试焊盘和多条第一金属线;所述第一测试焊盘位于所述待测器件的表面,所述第一金属线一端与所述第一测试焊盘相连接,一端与外部连接器相连接。
6.根据权利要求5所述的PCB测试板,其特征在于,所述待测元器件还包括虚拟器件、多个第二测试焊盘及多条第二金属线;多个所述第二测试焊盘呈多行多列的阵列排布,各条所述第二金属线将不同的两行所述第二测试焊盘串联连接。
7.根据权利要求5所述的PCB测试板,其特征在于,包括至少一个所述应变检测点,所述应变检测点与最邻近的所述第一测试焊盘相连接。
8.根据权利要求1所述的PCB测试板,其特征在于,所述芯板包括高玻璃化转变温度板。
9.一种PCB测试板的设计方法,其特征在于,所述PCB测试板的设计方法包括:
提供第一金属层、第二金属层和芯板;
于所述第一金属层的表面和所述第二金属层的表面均匀设置多个凸起结构,并于所述第一金属层远离所述芯板的表面设置待测元器件和应变检测点,所述应变检测点分布在所述待测元器件的边缘外侧;
将所述第一金属层装联于所述芯板的一侧,将所述第二金属层装联于所述芯板远离所述第一金属层的一侧;所述芯板设置于所述第一金属层和所述第二金属层之间,所述芯板与所述第一金属层未设置所述凸起结构的表面及所述第二金属层未设置所述凸起结构的表面邻近。
10.根据权利要求9所述的PCB测试板的设计方法,其特征在于,所述将所述芯板设置于所述第一金属层和所述第二金属层之间之前还包括:
提供第三金属层、第四金属层;
于所述第三金属层的表面和所述第四金属层的表面均匀设置多个凸起结构;
将所述第三金属层装联于所述芯板的一表面,并将所述第四金属层装联于所述芯板远离所述第三金属层的表面;所述芯板与所述第三金属层未设置所述凸起结构的表面和所述第四金属层未设置所述凸起结构的表面相接触;
于所述第三金属层远离所述芯板的表面装联第一隔板;
于所述第四金属层远离所述芯板的表面装联第二隔板;所述第一金属层装联于所述第一隔板远离所述第三金属层的表面,所述第二金属层装联于所述第二隔板远离所述第四金属层的表面。
11.根据权利要求9-10任一项中所述的PCB测试板的设计方法,其特征在于,
所述待测元器件包括待测器件、多个第一测试焊盘和多条第一金属线;所述第一测试焊盘位于所述待测器件的表面,所述第一金属线一端与所述第一测试焊盘相连接,一端与外部连接器相连接。
12.根据权利要求11所述的PCB测试板的设计方法,其特征在于,所述PCB测试板的设计方法还包括:
于所述第一金属层远离所述芯板的表面设置至少一个所述应变检测点;
将所述应变检测点与最邻近的所述第一测试焊盘相连接。
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