CN117192333A - 用于pcb绝缘性能测试的测试板及测试方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于PCB绝缘性能测试的测试板及测试方法。一种用于PCB绝缘性能测试的测试板，所述测试板包括：表层，至少两层信号层，电地层，呈n×n阵列布置的通孔组；对于呈n×n阵列布置的通孔组，其中一半过孔通过设置在表层的表层连接线连接在同一网络上，同时连接到表层测试孔，表层连接线呈波浪状；信号层包括第一信号层与第二信号层，第一信号层设置有数条沿水平方向布置的第一信号线，并通过第一连接线连接在同一个网络上；第二信号层设置有数条沿竖直方向布置的第二信号线，并通过第二连接线连接在同一网络上。通过一个测试板即可完成对相应的高速印制板的绝缘性能的多方位测试，能够有效提高测试效率、测试结果的科学性和可靠性。

Description

用于PCB绝缘性能测试的测试板及测试方法

技术领域

本申请涉及PCB(Printed Circuit Board，印制线路板)技术领域，特别是涉及用于PCB绝缘性能测试的测试板及测试方法。

背景技术

随着PCB技术的发展，出现了高速印制板技术，其能够在较高的频率下工作，具有较低的信号传输损耗和较好的信号完整性，代表PCB技术逐步向高密度化、高集成化、高可靠性方向发展。高速印制板需要经过严格的可靠性测试来测试其自身的性能，其中包括绝缘性能测试，绝缘性能测试是利用通断测试仪对测试板上的绝缘网络进行电阻测试，以判断测试板是否存在短路。

相关技术中，绝缘性能测试板常用的绝缘图形为单一图形，包括梳形图形与时钟图形。梳形图形由两组交错分布的平行导线组成，时钟图形由上下对齐分布在各层的数个铜盘组成。

然而，上述的梳形线图形只能用于评价测试板同层线与线之间的绝缘性能，上述的时钟图形只能用于评价相邻两个导体层之间的绝缘性能。将印有梳形图形或时钟图形的测试板应用于评价线路精细、孔铜距小、图形密度高的高速印制板时，存在评价方向单一的问题，并且无法准确评价前端设计、板材选型、制程以及客户端应用环境等因素对高速印制板的绝缘性能的影响。

发明内容

基于此，有必要针对评价方向单一、评价结果无法用于高速印制板优化设计的问题，提供一种用于PCB绝缘性能测试的测试板及测试方法。

一种用于PCB绝缘性能测试的测试板，所述测试板包括：表层，至少两层信号层，电地层，呈n×n阵列布置的通孔组，所述表层设置有数个焊盘，对于每层信号层，与其相应的焊盘通过第一测试孔连接，对于电地层，与其相应的焊盘通过第二测试孔连接；

对于呈n×n阵列布置的通孔组，其中一半过孔通过设置在所述表层的表层连接线连接在同一网络上，同时连接到表层测试孔，所述表层连接线呈波浪状布置；

所述信号层包括第一信号层与第二信号层，所述第一信号层设置有数条沿水平方向布置的第一信号线，所述第一信号线在竖直方向上均匀间隔布置，并通过第一连接线连接在同一个网络上，同时通过第一连接线连接到对应信号层的第一测试孔上；

所述第二信号层设置有数条沿竖直方向布置的第二信号线，所述第二信号线在水平方向上均匀间隔布置，并通过第二连接线连接在同一网络上，同时通过第二连接线连接到对应信号层的第一测试孔上。

在其中一个实施例中，与所述第一信号线连接的所述第一测试孔沿竖直方向间隔布置，与所述第二信号线连接的所述第一测试孔沿所述水平方向间隔布置。

在其中一个实施例中，所述表层连接线将所述通孔组内间隔分布的一半过孔连接起来。

在其中一个实施例中，所述通孔组内的过孔孔径为0.25mm，过孔孔节距为0.8mm，所述通孔组内的过孔在表层对应的焊盘直径为0.5mm。

在其中一个实施例中，对于通过表层连接线连接在同一网络上的所述通孔组内的过孔，在电地层设置有对应的隔离盘。

在其中一个实施例中，所述隔离盘的直径为0.6mm。

在其中一个实施例中，所述第一测试孔、第二测试孔、表层测试孔的孔径均为0.6mm，所述第一测试孔、第二测试孔、表层测试孔在表层对应的焊盘尺寸均为1.2mm×1.2mm。

在其中一个实施例中，所述第一信号线、所述第二信号线、所述第一连接线与所述第二连接线的线宽均为0.25mm。

在其中一个实施例中，所述第一信号线与所述第二信号线的孔距线为0.15mm。

根据本申请的第二方面，还提出一种用于PCB绝缘性能测试的测试方法，利用上述的测试板实现，所述测试方法包括：

使用电源提供测试电压，使用高阻测试仪测量所述测试板的电阻阻值；

使用一根导线连接所述第二测试孔对应的焊盘，用另一根导电连接第一测试孔对应的焊盘或表层测试孔对应的焊盘，将两根导线作为测试端接口；

在常压、常温的测试条件下，使用电源对所述测试端接口施加500V的直流电测试电压，保持电压1min后通过高阻测试仪测量测试端接口之间的电阻阻值；

当高阻测试仪测得的电阻阻值大于等于10¹⁰Ω，判定为初步合格；

将所述测试板放置到湿热箱内，设定湿热箱内的相对湿度范围为90％-98％，同时设定在160h内湿热箱内的温度在25℃-65℃±2℃范围内变化，使用电源对所述测试端接口施加100V的直流电测试电压，将所述测试板在湿热箱内放置160h后从湿热箱内取出所述测试板；

从湿热箱内取出所述测试板的2h内使用高阻测试仪测量测试端接口之间的电阻阻值；

当高阻测试仪测得的电阻阻值大于等于5×10⁸Ω，判定为合格。

上述一种用于PCB绝缘性能测试的测试板，通过集成了孔到线、孔到铜、孔到孔及铜到铜这四种潜在失效模式，从而能够有效判断高速印制板的前端设计、板材选型、制程以及客户端应用环境等因素对其绝缘性能的影响；通过一个测试板即可完成对相应的高速印制板的绝缘性能的多方位测试，能够有效提高测试效率，以及提高测试结果的科学性和可靠性。

上述的一种用于PCB绝缘性能测试的测试方法，通过设置常温常压环境与变温高湿环境两种工况，使用高阻测试仪对测试板的绝缘性能进行测试，并设置了相应的判定标准，得到的测试结果，能够为高速印制板的设计制造优化提供数据支撑，从而能够帮助提高高速印制板的产品质量。

附图说明

图1为本申请提出的测试板一实施例的表层的布线效果图。

图2为本申请提出的测试板一实施例的第一信号层的布线效果图。

图3为本申请提出的测试板一实施例的第二信号层的布线效果图。

图4为本申请提出的测试板一实施例的电地层的布线效果图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请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申请。但是本申请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申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“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，这些术语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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，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。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“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。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义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，若元件被称为“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。若一个元件被认为是“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。如若存在，本申请所使用的术语“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。

高速印制板从前端设计、板材选型、到制作过程中的机械加工、热加工、湿加工，以及客户端应用环境，方方面面都会对高速印制板的绝缘性能产生影响，从而影响高速印制板产品的长期可靠性。因此，设计一款针对于高速印制板，并能够综合考察各影响因素的绝缘性能测试板，从而对高速印制板产品的绝缘性能实现科学有效的评价就显得尤为重要。

基于此，本申请提出了一种用于PCB绝缘性能测试的测试板，旨在解决传统的测试板评价方向单一，并且无法准确评价前端设计、板材选型、制程以及客户端应用环境等因素对高速印制板的绝缘性能影响的问题。

图1至图4为本申请中测试板的一实施例的结构示意图，本申请一实施例提供的用于PCB绝缘性能测试的测试板，如图1所示，本实施例的用于PCB绝缘性能测试的测试板，测试板包括：表层，至少两层信号层，电地层，呈n×n阵列布置的通孔组，表层设置有数个焊盘，对于每层信号层，与其相应的焊盘通过第一测试孔连接，对于电地层，与其相应的焊盘通过第二测试孔连接；对于呈n×n阵列布置的通孔组，其中一半过孔通过设置在表层的表层连接线连接在同一网络上，同时连接到表层测试孔，表层连接线呈波浪状布置；信号层包括第一信号层与第二信号层，第一信号层设置有数条沿水平方向布置的第一信号线，第一信号线在竖直方向上均匀间隔布置，并通过第一连接线连接在同一个网络上，同时通过第一连接线连接到对应信号层的第一测试孔上；第二信号层设置有数条沿竖直方向布置的第二信号线，第二信号线在水平方向上均匀间隔布置，并通过第二连接线连接在同一网络上，同时通过第二连接线连接到对应信号层的第一测试孔上。本实施例为26层叠构，L3、L5、L7、L9、L17、L18、L20、L22、L24为信号层，L1与L26为表层，其余层次为电地层；其中，L3、L7、L17、L20、L24为第一信号层，L5、L9、L18、L22为第二信号层；通孔组阵列为24×24的正方形阵列，通孔组中的每个过孔均为通孔，每个过孔的孔径为0.25mm，孔节距，即一个过孔中心到相邻过孔中心的距离为0.8mm。

参阅图1，图1示出了本申请一实施例中的测试板的表层示意图，在一些实施例中，通孔组阵列中的每个过孔在表层对应有一个焊盘，该焊盘直径为0.5mm；选择通孔组阵列中间隔分布的一半过孔，通过表层连接线将这一半过孔连接在同一网络上，此时表层连接线呈波浪状布置，并且通过表层连接线连接到表层测试孔，表层测试孔为通孔，表层测试孔在表层对应的焊盘尺寸为1.2mm×1.2mm，表层测试孔对应的焊盘设置在通孔组阵列的外围左侧，并在该焊盘周围设置有“SV”的标识；

对于信号层，表层通过第一测试孔与对应的信号层连接，第一测试孔在表层对应的焊盘尺寸为1.2mm×1.2mm，与第一测试孔对应的焊盘旁边，在表层设置有对应信号层的标识，标识用于表示该焊盘对应的信号层层数；

与第一信号层连接的第一测试孔对应的焊盘分布于通孔组阵列的外围右侧，并沿竖直方向间隔排列，第一信号层即L3、L7、L17、L20、L24；

与第二信号层连接的第一测试孔对应的焊盘分布于通孔组阵列的外围上方，并沿水平方向间隔排列，第二信号层即L5、L9、L18、L22；

对于电地层，表层通过第二测试孔与对应的电地层连接，第二测试孔为通孔，第二测试孔在表层对应的焊盘尺寸为1.2mm×1.2mm，第二测试孔对应的焊盘分布于通孔组阵列的外围，并在该焊盘周围设置有“GV”的标识，本实施例中设置有三个电地层焊盘，三个该焊盘分别通过三个第二测试孔与电地层连接，一个焊盘分布在通孔组阵列的左侧，一个焊盘分布在通孔组阵列的右侧，一个焊盘分布在通孔组阵列的上方。

第一测试孔、第二测试孔、表层测试孔的孔径均为0.6mm。

参阅图2，图2示出了本申请一实施例中的测试板的第一信号层示意图，在一些实施例中，第一信号层即信号层L3、L7、L17、L20、L24，对于第一信号层，第一信号线沿水平方向布置，并且在竖直方向上均匀间隔布置，第一信号线通过其左、右两侧的第一连接线连接在同一网络中，第一连接线沿竖直方向布置，第一连接线将第一信号线网络连接到对应信号层的第一测试孔上，第一信号线在该第一信号线网络内等距分布，第一信号线与第一连接线的线宽均为0.25mm；

第一信号线设置有25条，通孔组阵列中沿水平方向分布的单排过孔，均匀布置在两条相邻的第一信号线之间，对于每条第一信号线，与其相邻的单排过孔与该信号线之间的间隔距离为0.15mm，即沿竖直方向该第一信号线的线边与对应的过孔的孔边之间的最短距离为0.15mm，也即孔距线为0.15mm。

参阅图3，图3示出了本申请一实施例中的测试板的第二信号层示意图，在一些实施例中，第二信号层即信号层L5、L9、L18、L22，对于第二信号层，第二信号线沿竖直方向布置，并且在水平方向上均匀间隔布置，第二信号线通过其上、下两侧的第二连接线连接在同一网络中，第二连接线沿水平方向布置，第二连接线将第二信号线网络连接到对应信号层的第一测试孔上，第二信号线在该第二信号线网络内等距分布，第二信号线与第二连接线的线宽均为0.25mm；

第二信号线设置有25条，通孔组阵列中沿竖直方向分布的单列过孔，均匀布置在两条相邻的第二信号线之间，对于每条第二信号线，与其相邻的单列过孔与该信号线之间的间隔距离为0.15mm，即沿水平方向该第二信号线的线边与对应的过孔的孔边之间的最短距离为0.15mm，也即孔距线为0.15mm。

参阅图4，图4示出了本申请一实施例中的测试板的电地层示意图，在一些实施例中，对于每层电地层，通孔组阵列中通过表层连接线连接到同一网络中的一半过孔设置有对应的隔离盘，隔离盘直径为0.6mm。

本实施例中的测试板能够用于评价与其对应的26层高速印制成品板的绝缘性能，该高速印制成品板与测试板的层数相同、板材选型相同、制程相同，使用本实施例中的测试板能够准确、有效对与其对应的26层高速印制成品板的绝缘性能就行评价，其评价结果准确、可靠性高。

本实施例的用于PCB绝缘性能测试的测试板，在一个测试板上模拟了高速印制板在实际生产过程中可能存在的多种绝缘失效场景，其26层叠构、576个通孔、225条等距线的组合，形成了数量庞大的潜在失效点，使得基于该测试板进行的绝缘性能测试更具统计学意义，评价结果更为科学有效。

在具体应用时，可以通过将本申请中的n×n通孔阵列、表层图形、信号层图形、电地层图形分布到测试板对应的层数上，并根据所要评价的高速印制板，使测试板在前端设计、板材选型、制程以及客户端应用环境等方面与该高速印制板匹配，能够得到相应的测试板，从而用以评价该高速印制板的绝缘性能；

还可以通过将本申请中的n×n通孔阵列、表层图形、信号层图形、电地层图形分布在高速印制板上对应层数的非有效图形区域，随该高速印制板经过相应的制程后，利用该图形进行绝缘性能测试，从而评价该高速印制板的绝缘性能。

本申请中表层图形模拟孔到孔、孔到线的失效模式，信号层图形能够模拟孔到线的失效模式，电地层图形能够模拟孔到孔、孔到铜、铜到铜的失效模式；在一个测试板上集成了孔到线、孔到铜、孔到孔及铜到铜这四种潜在失效模式，从而有效判断高速印制板的设计、板材选型和工艺能力是否满足绝缘性要求，并且能够提高测试效率，提高测试结果的科学性可靠性。

基于上述硬件条件，本申请还提出一种用于PCB绝缘性能测试的测试方法，应用于如上任意一实施例中所说的测试板，测试方法包括：

使用电源提供测试电压，使用高阻测试仪测量测试板的电阻阻值，要求高阻测试仪的绝缘电阻测量误差不大于10％；

使用两根导线分别连接测试板的两个测试焊盘，一个焊盘对应电地层，另一个焊盘对应信号层或表层，将两根导线作为测试端接口，在一些实施例中，分别为SV-GV、L3-GV、L5-GV、L7-GV、L9-GV、L17-GV、L18-GV、L20-GV、L22-GV、L24-GV，共计10组；

在常压、常温的测试条件下，使用电源对测试端接口施加500V的直流电测试电压，保持电压1min后通过高阻测试仪测量测试端接口之间的电阻阻值；

当高阻测试仪测得的电阻阻值大于等于10¹⁰Ω，判定为初步合格；

将测试板放置到湿热箱内，设定湿热箱内的相对湿度范围为90％-98％，同时设定在160h内湿热箱内的温度在25℃-65℃±2℃范围内变化，使用电源对测试端接口施加100V的直流电测试电压，将测试板在湿热箱内放置160h后从湿热箱内取出测试板；

从湿热箱内取出测试板的2h内使用高阻测试仪测量测试端接口之间的电阻阻值；

当高阻测试仪测得的电阻阻值大于等于5×10⁸Ω，判定为合格。

本申请中通过逐层测试表层与信号层的电阻阻值，并设置常温常压与高温高湿两种测试环境，有效模拟高速印制板的普通使用场景与极端使用场景，从而能够通过本申请的测试板从多角度评价与其对应的高速印制板的绝缘性能，提高测试结果的准确性与可靠性，为提高高速印制板的品质提供数据支撑。

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申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于PCB绝缘性能测试的测试板，其特征在于，所述测试板包括：表层，至少两层信号层，电地层，呈n×n阵列布置的通孔组，所述表层设置有数个焊盘，对于每层信号层，与其相应的焊盘通过第一测试孔连接，对于电地层，与其相应的焊盘通过第二测试孔连接；

对于呈n×n阵列布置的通孔组，其中一半过孔通过设置在所述表层的表层连接线连接在同一网络上，同时连接到表层测试孔，所述表层连接线呈波浪状布置；

所述信号层包括第一信号层与第二信号层，所述第一信号层设置有数条沿水平方向布置的第一信号线，所述第一信号线在竖直方向上均匀间隔布置，并通过第一连接线连接在同一个网络上，同时通过第一连接线连接到对应信号层的第一测试孔上；

所述第二信号层设置有数条沿竖直方向布置的第二信号线，所述第二信号线在水平方向上均匀间隔布置，并通过第二连接线连接在同一网络上，同时通过第二连接线连接到对应信号层的第一测试孔上。

2.根据权利要求1所述的用于PCB绝缘性能测试的测试板，其特征在于，与所述第一信号线连接的所述第一测试孔沿竖直方向间隔布置，与所述第二信号线连接的所述第一测试孔沿所述水平方向间隔布置。

3.根据权利要求1所述的用于PCB绝缘性能测试的测试板，其特征在于，所述表层连接线将所述通孔组内间隔分布的一半过孔连接起来。

4.根据权利要求1所述的用于PCB绝缘性能测试的测试板，其特征在于，所述通孔组内的过孔孔径为0.25mm，过孔孔节距为0.8mm，所述通孔组内的过孔在表层对应的焊盘直径为0.5mm。

5.根据权利要求1所述的用于PCB绝缘性能测试的测试板，其特征在于，对于通过表层连接线连接在同一网络上的所述通孔组内的过孔，在电地层设置有对应的隔离盘。

6.根据权利要求5所述的用于PCB绝缘性能测试的测试板，其特征在于，所述隔离盘的直径为0.6mm。

7.根据权利要求1所述的用于PCB绝缘性能测试的测试板，其特征在于，所述第一测试孔、第二测试孔、表层测试孔的孔径均为0.6mm，所述第一测试孔、第二测试孔、表层测试孔在表层对应的焊盘尺寸均为1.2mm×1.2mm。

8.根据权利要求1所述的用于PCB绝缘性能测试的测试板，其特征在于，所述第一信号线、所述第二信号线、所述第一连接线与所述第二连接线的线宽均为0.25mm。

9.根据权利要求1所述的用于PCB绝缘性能测试的测试板，其特征在于，所述第一信号线与所述第二信号线的孔距线为0.15mm。

10.一种用于PCB绝缘性能测试的测试方法，利用如权利要求1至9任意一项所述的测试板实现，其特征在于，所述测试方法包括：

使用电源提供测试电压，使用高阻测试仪测量所述测试板的电阻阻值；

使用一根导线连接所述第二测试孔对应的焊盘，用另一根导电连接第一测试孔对应的焊盘或表层测试孔对应的焊盘，将两根导线作为测试端接口；

在常压、常温的测试条件下，使用电源对所述测试端接口施加500V的直流电测试电压，保持电压1min后通过高阻测试仪测量测试端接口之间的电阻阻值；

当高阻测试仪测得的电阻阻值大于等于10¹⁰Ω，判定为初步合格；

将所述测试板放置到湿热箱内，设定湿热箱内的相对湿度范围为90％-98％，同时设定在160h内湿热箱内的温度在25℃-65℃±2℃范围内变化，使用电源对所述测试端接口施加100V的直流电测试电压，将所述测试板在湿热箱内放置160h后从湿热箱内取出所述测试板；

从湿热箱内取出所述测试板的2h内使用高阻测试仪测量测试端接口之间的电阻阻值；

当高阻测试仪测得的电阻阻值大于等于5×10⁸Ω，判定为合格。