CN219695360U - 一种印刷电路板测试条的测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种印刷电路板测试条的测试系统，包括：测试平台、阻抗测试模块、损耗测试模块，所述测试平台顶部设置有第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条，所述测试平台内部设置有用于改变第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条环境参数的环境参数控制模块，第一印刷电路板测试条与阻抗测试模块通信连接，第二印刷电路板测试条与损耗测试模块通信连接；其中，第一印刷电路板测试条为阻抗测试条，第二印刷电路板测试条为损耗测试条，考虑了不同环境下对于PCB板测试条的影响，使得通过PCB板测试条测试，来判定所设计的PCB板材以及制造工艺是否满足产品所需性能要求，可以早期及时发现PCB板缺陷。

Description

一种印刷电路板测试条的测试系统

技术领域

本实用新型涉及印刷电路板测试领域，尤其是涉及一种印刷电路板测试条的测试系统。

背景技术

随着高速互联链路信号传输速率的不断提高，作为器件和信号传输的载体，印制电路板(或印刷电路板，PCB，PrintedCircuitBoard)的信号完整性对通信系统的电气性能影响越来越突出。尤其是随着10G、25G以及100G+产品的大规模商用，对PCB插入损耗(Insertion Loss)的监控是高速产品研发和量产过程中管控的重要指标。

从印制电路板的制造工艺角度讲，当温度在高低温下循环时，PCB会交替膨胀和收缩，产生热应力和应变，如果PCB内部邻接材料的热膨胀系数不匹配，则这些应力和应变将会加剧，会引起PCB电路板的应力释放最终造成变形，最终造成结构变化对PCB的插入损耗造成影响。

印刷电路板(PCB)试片(Coupon，或测试条)，用于检测PCB板材性能使用，其中，Coupon会根据不同产品需求，使用不同材料，设计成一定走线线宽和线距(有差分对时)的PCB板测试条，测试条的长度基本为2、5、6、10英尺。

相关技术中，针对PCB板测试条的测试，并未考虑不同环境下对于PCB板测试条的影响，导致通过PCB板测试条测试，无法判断不同环境参数对于PCB板材特性的影响，不利于早期及时发现PCB板缺陷。

发明内容

本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，创新提出了一种印刷电路板测试条的测试系统，考虑了不同环境下对于PCB板测试条的影响，使得通过PCB板测试条测试，可以早期及时发现PCB板缺陷。

本实用新型第一方面提供了一种印刷电路板测试条的测试系统，包括：测试平台、阻抗测试模块、损耗测试模块，所述测试平台顶部设置有第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条，所述测试平台内部设置有用于改变第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条环境参数的环境参数控制模块，第一印刷电路板测试条与阻抗测试模块通信连接，第二印刷电路板测试条与损耗测试模块通信连接；其中，第一印刷电路板测试条为阻抗测试条，第二印刷电路板测试条为损耗测试条。

可选地，所述测试平台顶部还包括第一测试探头、第二测试探头、第三测试探头、第四测试探头，所述第一测试探头一端与阻抗测试模块的第一通信端通信连接，另一端与第一印刷电路板测试条的第一测试点在测试时接触连接；所述第二测试探头一端与阻抗测试模块的第二通信端通信连接，另一端与第一印刷电路板测试条的第二测试点在测试时接触连接；所述第三测试探头一端与损耗测试模块的第一通信端通信连接，另一端与第二印刷电路板测试条的第一测试点在测试时接触连接；所述第四测试探头一端与损耗测试模块的第二通信端通信连接，另一端与第二印刷电路板测试条的第二测试点在测试时接触连接。

进一步地，所述第一测试探头、第二测试探头、第三测试探头、第四测试探头均为可伸缩式探头。

可选地，所述第一测试探头通过第一差分信号线缆与阻抗测试模块的第一通信端通信连接，所述第二测试探头通过第二差分信号线缆与阻抗测试模块的第二通信端通信连接，所述第三测试探头通过第三差分信号线缆与损耗测试模块的第一通信端通信连接，所述第四测试探头通过单端信号线缆与损耗测试模块的第二通信端通信连接。

可选地，所述测试平台顶部还设置有用于容纳第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条的凹槽，所述凹槽中设置有用于固定第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条的固定模块。

进一步地，所述固定模块包括多个固定柱，每个固定柱与测试平台固定连接。

进一步地，所述第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条均设置有与固定柱数量相对应的固定孔，每个固定孔与对应固定柱固定连接。

可选地，所述测试平台还包括用于容纳第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条的环境参数隔离罩，所述环境参数隔离罩的长度小于测试平台长度。

可选地，所述环境参数控制模块为温度控制模块或湿度控制模块。

可选地，所述阻抗测试模块为矢量网络分析仪，所述损耗测试模块为时域反射计。

本实用新型采用的技术方案包括以下技术效果：

1、本实用新型为了现有技术中存在的问题，创新提出了一种印刷电路板测试条的测试系统，测试平台内部设置有用于改变第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条环境参数的环境参数控制模块，考虑了不同环境下对于PCB板测试条的影响，使得通过PCB板测试条测试，来判定所设计的PCB板材以及制造工艺是否满足产品所需性能要求，可以早期及时发现PCB板缺陷。

2、本实用新型技术方案中第一测试探头、第二测试探头、第三测试探头、第四测试探头均为可伸缩式探头，可以适用于不同测试长度的Coupon条(PCB板测试条，即阻抗测试条、损耗测试条)，扩大了印刷电路板测试条测试的适用范围。

3、本实用新型技术方案中，凹槽中设置有用于固定第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条的固定模块，固定模块包括多个固定柱，每个固定柱与测试平台固定连接，每个固定孔与对应固定柱固定连接，使得第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条与测试平台之间的固定效果更好。

4、本实用新型技术方案中，测试平台还包括用于容纳第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条的环境参数隔离罩，可以提高印刷电路板测试条测试的可靠性。

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，并不能限制本实用新型。

附图说明

为了更清楚说明本实用新型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为本实用新型方案中实施例一中测试系统的结构示意图；

图2为本实用新型方案中实施例一中印刷电路板测试条在测试平台上测试时的位置以及连接示意图。

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，对本实用新型进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本实用新型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。本实用新型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实用新型。

实施例一

现在电子信息产品特别是微波器件的高速发展，集成度极大的提高和数字化、高频化、多功能化和在特殊环境中应用等要求已经向一般的高频板以及制造工艺提出了挑战。对于微波PCB的高速、高频化的特性，主要是通过两方面的技术途径：

一方面是使这种发展成为高密度布线微细导线及间距、微小孔径、薄形以及导通、绝缘的高可靠性。这样可以进一步缩短信号传输的距离,以减少它在传输中的损失。

另一方面，要采用具有高速、高频特性的用基板材料，其中比较重要的一方面就是低介电常数(基板介电常数越低，信号传播得越快，因此要得到高的信号传输速率，就必须研究开发低介电常数的基板材料。介电常数除了直接影响信号的传输速度以外，还在很大程度上决定阻抗特性，基板介电常数越小，特性阻抗就越大。影响特性阻抗的主要因素是:(1)基板的介电常数；(2)介质厚度；(3)导线宽度；(4)导线厚度等。在高速电路中需要高的特性阻抗值，必须研究开发低介电常数的材料。同时为了实现高速数字电路PCB中的阻抗连续稳定，要求基板材料有稳定的介电常数。对于高速PCB而言，在设计时需要考量材料的选择及设计等是否满足信号完整性要求，这就要求尽量减小信号的传输损耗)和低介质损耗因数的材料的选择。

而后者的实现，是要求开展对这类基板材料比较深入的了解、研究工作找出并掌握准确控制的工艺方法，以此来达到所选用的基板材料与的制造工艺、性能及成本要求能够实现合理匹配的目的。

首先从材料角度讲，在选择用于高频电路的所用的基板材料时，对基板材料的特性要求要特别注重考察它的介质损失因数，在不同频率下的变化特性如何。而对侧重于信号高速传输方面的要求，或对侧重于具备有特性阻抗高精度控制要求时，则应该重点考察所用的基板材料的特性及其它在频率、湿度、温度等条件变化下的性能情况。

从制造工艺角度讲，当温度在高低温下循环时，PCB交替膨胀和收缩，产生热应力和应变，如果PCB内部邻接材料的热膨胀系数不匹配，则这些应力和应变将会加剧，会引起PCB电路板的应力释放最终造成变形，最终造成结构变化对PCB的插入损耗造成影响。

降低信号的传输损耗对于保证高速PCB的电气性能至关重要，采用矢量网络分析仪(vectornetworkanalyzer，PNA，矢量网络分析仪器是一种电磁波能量的测试设备，它既能测量单端口网络或两端口网络的各种参数幅值，又能测相位)与时域反射计(TimeDomainReflectometer，TDR，用来测量所生产的PCB的特性阻抗是否满足设计的要求，一般要控制的阻抗有单端线和差分对两种情况)分析高低温对高速板材及加工工艺的选择对高速PCB的损耗性能的影响强弱，可为高速PCB的选材和加工工艺设计提供参考，能够在PCB的制造中对各种基板材料进行合理正确的评估和使用，已达到早期发现缺陷的目的，以防止潜在缺陷，在装配到电子整机产品中和在整机产品的工作环境下逐渐转变为明显的产品缺陷，并且也从PCB加工角度是验证其生产品质和工艺的可靠性。

基于此，如图1-图2所示，本实用新型提供了一种印刷电路板测试条的测试系统，包括：测试平台1(TestPlatform)、阻抗测试模块2、损耗测试模块3，测试平台1顶部设置有第一印刷电路板测试条41以及第二印刷电路板测试条42，测试平台1内部设置有用于改变第一印刷电路板测试条41以及第二印刷电路板测试条42环境参数的环境参数控制模块11，第一印刷电路板测试条41与阻抗测试模块2通信连接，第二印刷电路板测试条42与损耗测试模块3通信连接；其中，第一印刷电路板测试条41为阻抗测试条(PCBimpedance coupon)，第二印刷电路板测试条42为损耗测试条(PCBLossCoupon)。

进一步地，测试平台1顶部还包括第一测试探头121、第二测试探头122、第三测试探头123、第四测试探头124，第一测试探头121一端与阻抗测试模块2的第一通信端通信连接，另一端与第一印刷电路板测试条41的第一测试点在测试时接触连接；第二测试探头122一端与阻抗测试模块2的第二通信端通信连接，另一端与第一印刷电路板测试条41的第二测试点在测试时接触连接；第三测试探头123一端与损耗测试模块3的第一通信端通信连接，另一端与第二印刷电路板测试条42的第一测试点在测试时接触连接；第四测试探头124一端与损耗测试模块3的第二通信端通信连接，另一端与第二印刷电路板测试条42的第二测试点在测试时接触连接。

其中，第一测试探头121、第二测试探头122、第三测试探头123、第四测试探头124均为可伸缩式探头(Retractableprobe，与测试条垂直方向上长度固定，水平方向长可伸缩)。

第一测试探头121通过第一差分信号线缆(diffSignalcable，差分传输是指在两根线上都传输信号，这两个信号的大小相等，极性相反，这两根线上传输的信号就是差分信号或差模信号。差分信号传输是一种信号传输的技术，区别于传统的一根信号线一根地线的做法，差分传输在这两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相同，相位相反。在这两根线上的传输的信号就是差分信号。信号接收端比较这两个电压的差值来判断发送端发送的逻辑状态。在电路板上，差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的两根线。优点是抗干扰能力强，缺点是电路比单端传输的复杂)与阻抗测试模块2的第一通信端通信连接，第二测试探头122通过第二差分信号线缆与阻抗测试模块2的第二通信端通信连接，第三测试探头123通过第三差分信号线缆与损耗测试模块3的第一通信端通信连接，第四测试探头124通过单端信号线缆(Singlesignal，单端信号，单端信号传输是指用一根信号线和一根地线来传输信号，信号线上传输的信号就是单端信号。优点是简单方便，缺点是抗干扰能力差)与损耗测试模块3的第二通信端通信连接。

进一步地，测试平台1顶部还设置有用于容纳第一印刷电路板测试条41以及第二印刷电路板测试条42的凹槽13，凹槽13中设置有用于固定第一印刷电路板测试条41以及第二印刷电路板测试条42的固定模块14。

具体地，固定模块14包括多个固定柱141，每个固定柱141与测试平台1固定连接。优选地，固定柱141的数量可以为3个，用于固定第一印刷电路板测试条41以及第二印刷电路板测试条42不会因可伸缩探头的移动而改变测试固定位置；

对应地，第一印刷电路板测试条41以及第二印刷电路板测试条42均设置有与固定柱141数量相对应的固定孔(图中未示出)，每个固定孔与对应固定柱141对应固定连接。

优选地，测试平台1还包括用于容纳第一印刷电路板测试条41以及第二印刷电路板测试条42的环境参数隔离罩15(Temperature isolationcover)，以隔绝外界对于第一印刷电路板测试条41以及第二印刷电路板测试条42的影响。环境参数隔离罩的15的长度小于测试平台1长度，环境参数隔离罩的15内除了包括第一印刷电路板测试条41以及第二印刷电路板测试条42，还要覆盖用于容纳第一印刷电路板测试条41以及第二印刷电路板测试条42的凹槽13、第一测试探头121、第二测试探头122、第三测试探头123、第四测试探头124。

具体地，环境参数控制模块11可以为温度控制模块(Temperaturecontrolmodule)或湿度控制模块，当环境参数控制模块11为温度控制模块时，温度控制模块可以为加热器与冷却器的组合，加热器用于提高第一印刷电路板测试条41以及第二印刷电路板测试条42的环境温度(高温)，冷却器用于降低第一印刷电路板测试条41以及第二印刷电路板测试条42的环境温度(低温)，也可以是其他温度控制模块，本实用新型在此不做限制；当环境参数控制模块11为湿度控制模块时，湿度控制模块可以为加湿器与干燥器的组合，加湿器用于提高第一印刷电路板测试条41以及第二印刷电路板测试条42的环境湿度(高湿)，干燥器用于降低第一印刷电路板测试条41以及第二印刷电路板测试条42的环境湿度(低湿)，也可以是其他湿度控制模块，本实用新型在此不做限制。

其中，阻抗测试模块2可以为矢量网络分析仪(vectornetwork analyzer，矢量网络分析仪器是一种电磁波能量的测试设备。它既能测量单端口网络或两端口网络的各种参数幅值，又能测相位，可以实现阻抗测试)，也可以是其他类型阻抗测试模块，损耗测试模块3为时域反射计(TimeDomainReflectometer，时域反射计，可以实现损耗测试，一般要控制的阻抗有单端线和差分对两种情况)，也可以是其他类型损耗测试模块，本实用新型在此不做限制。

测试实施过程：

矢量网络分析仪与时域反射计测试连接线(diffsignal与single signal)完成校准后与测试平台1连接；

将第一印刷电路板测试条41以及第二印刷电路板测试条42分别放置在测试平台1相应的固定位置上，测试平台1上突出的三根固定柱141，用于固定第一印刷电路板测试条41以及第二印刷电路板测试条42；

使用环境参数隔离罩的15使测试平台1内温度或湿度等环境参数与外界隔离，通过设置环境参数控制模块11，使测试平台1内的温度或湿度等环境参数达到测试所要求的温度或湿度等环境参数；

待测试平台1内温度或湿度等环境参数稳定一段时间(大约在5分钟左右)后，使用PNA测试第一印刷电路板测试条41的阻抗(第一印刷电路板测试条41的两端同时测试)，使用TDR测试第二印刷电路板测试条42的插入损耗(第二印刷电路板测试条42的两端可以同时测试，也可以分别测试)，并生成测试报告，查看测试结果是否符合测试要求；

由于Coupon存在不同的长度，针对不同测试长度的测试条，通过调整可伸缩测试探头的伸缩长度，调整测试位置；

通过控制检测温度或湿度等环境参数对PCB板材特性的影响，来判定所设计的PCB板材以及制造工艺是否满足产品所需性能要求，从而达到早期发现缺陷的目的，以防止潜在缺陷应用到研发服务器产品汇总。

本实用新型为了现有技术中存在的问题，创新提出了一种印刷电路板测试条的测试系统，测试平台内部设置有用于改变第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条环境参数的环境参数控制模块，考虑了不同环境下对于PCB板测试条的影响，使得通过PCB板测试条测试，来判定所设计的PCB板材以及制造工艺是否满足产品所需性能要求，可以早期及时发现PCB板缺陷。

本实用新型技术方案中第一测试探头、第二测试探头、第三测试探头、第四测试探头均为可伸缩式探头，可以适用于不同测试长度的Coupon条(PCB板测试条，即阻抗测试条、损耗测试条)，扩大了印刷电路板测试条测试的适用范围。

本实用新型技术方案中，凹槽中设置有用于固定第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条的固定模块，固定模块包括多个固定柱，每个固定柱与测试平台固定连接，每个固定孔与对应固定柱固定连接，使得第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条与测试平台之间的固定效果更好。

本实用新型技术方案中，测试平台还包括用于容纳第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条的环境参数隔离罩，可以提高印刷电路板测试条测试的可靠性。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型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实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种印刷电路板测试条的测试系统，其特征是，包括：测试平台、阻抗测试模块、损耗测试模块，所述测试平台顶部设置有第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条，所述测试平台内部设置有用于改变第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条环境参数的环境参数控制模块，第一印刷电路板测试条与阻抗测试模块通信连接，第二印刷电路板测试条与损耗测试模块通信连接；其中，第一印刷电路板测试条为阻抗测试条，第二印刷电路板测试条为损耗测试条。

2.根据权利要求1所述的一种印刷电路板测试条的测试系统，其特征是，所述测试平台顶部还包括第一测试探头、第二测试探头、第三测试探头、第四测试探头，所述第一测试探头一端与阻抗测试模块的第一通信端通信连接，另一端与第一印刷电路板测试条的第一测试点在测试时接触连接；所述第二测试探头一端与阻抗测试模块的第二通信端通信连接，另一端与第一印刷电路板测试条的第二测试点在测试时接触连接；所述第三测试探头一端与损耗测试模块的第一通信端通信连接，另一端与第二印刷电路板测试条的第一测试点在测试时接触连接；所述第四测试探头一端与损耗测试模块的第二通信端通信连接，另一端与第二印刷电路板测试条的第二测试点在测试时接触连接。

3.根据权利要求2所述的一种印刷电路板测试条的测试系统，其特征是，所述第一测试探头、第二测试探头、第三测试探头、第四测试探头均为可伸缩式探头。

4.根据权利要求2所述的一种印刷电路板测试条的测试系统，其特征是，所述第一测试探头通过第一差分信号线缆与阻抗测试模块的第一通信端通信连接，所述第二测试探头通过第二差分信号线缆与阻抗测试模块的第二通信端通信连接，所述第三测试探头通过第三差分信号线缆与损耗测试模块的第一通信端通信连接，所述第四测试探头通过单端信号线缆与损耗测试模块的第二通信端通信连接。

5.根据权利要求1所述的一种印刷电路板测试条的测试系统，其特征是，所述测试平台顶部还设置有用于容纳第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条的凹槽，所述凹槽中设置有用于固定第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条的固定模块。

6.根据权利要求5所述的一种印刷电路板测试条的测试系统，其特征是，所述固定模块包括多个固定柱，每个固定柱与测试平台固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种印刷电路板测试条的测试系统，其特征是，所述第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条均设置有与固定柱数量相对应的固定孔，每个固定孔与对应固定柱固定连接。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种印刷电路板测试条的测试系统，其特征是，所述测试平台还包括用于容纳第一印刷电路板测试条以及第二印刷电路板测试条的环境参数隔离罩，所述环境参数隔离罩的长度小于测试平台长度。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的一种印刷电路板测试条的测试系统，其特征是，所述环境参数控制模块为温度控制模块或湿度控制模块。

10.根据权利要求1-7任意一项所述的一种印刷电路板测试条的测试系统，其特征是，所述阻抗测试模块为矢量网络分析仪，所述损耗测试模块为时域反射计。