TW201314202A - 故障檢測方法及故障檢測裝置 - Google Patents

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Abstract

一種電路板之故障檢測方法及其故障檢測裝置，能夠檢測出電路板的元件是否有發生異常及所發生異常之位置，並能快速正確檢測出異常原因。故障檢測方法及裝置包括運用定位治具，使得待檢測之電路板均有相同的檢測點，以為比對之基礎。以熱影像擷取單元拍攝運作正常之電路板，以擷取標準熱影像。再以熱影像擷取單元拍攝待檢測電路板，擷取待比對之熱影像。繼而以熱影像比對單元比對待檢測之熱影像與標準熱影像，由元件的熱分佈特性，直接比對出異常的元件，加快檢測效率。

Description

故障檢測方法及故障檢測裝置
本發明係關於一種故障檢測方法及其裝置，尤指一種電路板之故障檢測方法及其故障檢測裝置，係以熱影像方式比對並判斷故障元件。
傳統的電路板(printed circuit board，PCB)檢測，大多採用接觸性的電路板功能檢測，做法是在實際的針床結構或模擬狀態下，逐一量測每一測試點的電壓/電流值。雖然此種方式準確度較高，但是所用到的測試設備、測試治具和測試發展的費用均較高。此外，測試治具的製作和相應之測試軟體的開發等也是相當耗時的。
另一方面，隨著電子技術的發展，電路板之結構也越加複雜，當電路出現故障時，需要進行大量的檢測，來確定引起該故障的故障點，而以往的故障點判斷均係依靠修護人員本身之工作經驗，因此既無一致性的標準效率，亦不符量產特性。
此外，故障檢測過程中，各個元件的電氣值的實際標準值和設計值會有偏差，每修一片不良板都需要先測量良品板的電氣值作為標準來作比對，致使工作效率低下，時間浪費嚴重。
因此，如何找到一種檢測方式，可幫助快速定位電路板之故障點，藉此避免上述習知之種種缺失，乃目前極待解決之問題。
鑒於以上的問題，本發明提供一種電路板之故障檢測方法及其故障檢測裝置，藉以解決先前技術之無一致性的標準效率，以及不符量產特性的問題，更可以解決時間浪費嚴重以及無法快速定位電路板故障點等問題。
為達上述之目的，本發明揭露一種電路板之故障檢測方法，包括以下步驟：以一熱影像擷取單元拍攝一運作正常之電路板，以擷取一標準熱影像，放置一待檢測電路板於定位治具，令待檢測電路板之複數個元件的位置與標準電路板的複數個元件之位置相互對應，再以熱影像擷取單元拍攝一待檢測電路板，以擷取一待比對之熱影像，接著以一熱影像比對單元比對該待檢測之熱影像與該標準熱影像，由元件的熱分佈特性，直接比對出異常的元件，加快檢測效率。
本發明另揭露一種故障檢測裝置，包括一熱影像擷取單元，用以拍攝並擷取每一待檢測電路板於運作輻射熱能時之熱影像、一定位治具，用於每一待檢測之電路板，使得熱影像的比對建立在相同的檢測點上、以及一熱影像比對單元，比對一運作正常之電路板的熱影像與一待測電路板之熱影像，由元件的熱分佈特性，直接比對出異常的元件，加快檢測效率。
本發明之功效在於，本發明之熱影像電路板故障檢測方法不但可以進行非接觸性的電路板功能檢測，更可以找出一些諸如不良的電路設計、零件本身的弱點，或是不良焊接等的潛藏問題。
由於任何物質都會產生熱輻射，因此本發明係利用熱影像擷取單元及熱影像比對單元來偵測電路板的元件因運作時所發出的熱輻射量，並且當電路板之元件的熱輻射量若明顯的異於正常值時，可快速檢測出異常元件。
本發明利用熱影像單元來檢測電路板的元件，既方便省時又可避免接觸性的檢測所可能造成之損害。進而將所偵測到的輻射能轉換成對應之溫度，而以電壓或電流的形式輸出。藉著對電路板表面輻射能的量測與比較，可以在短時間內找出故障原因。
有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。
請參閱第1圖並一併參考第2圖。第1圖為本發明一實施例之故障檢測方法之流程圖。第2圖為本發明一實施例之故障檢測裝置之示意圖。
第2圖為本發明一實施例之故障檢測裝置100，適用於一待檢測電路板120，待檢測電路板120電性設置有複數個元件，例如電晶體(metal oxide semiconductor，MOS)、電容(capacity)、中央處理器(central processing unit，CPU)、圖形處理器(graphic processing unit，GPU)等電子零組件。本發明一實施例之故障檢測裝置100包括有：一定位治具140，供一標準電路板及待檢測電路板置放於其中、一熱影像擷取單元160、以及一熱影像比對單元180，電性連接熱影像擷取單元160，熱影像比對單元180接收及比對標準熱影像與待比對熱影像。
本發明一實施例之故障檢測方法，於檢測系統設定後，包括以下之步驟：以一定位治具140，使得每一待檢測電路板120均有相同的檢測點(步驟200)，以一熱影像擷取單元160拍攝置放於定位治具140的一標準電路板，以擷取一標準熱影像(步驟300)。
接著，放置一待檢測電路板120於定位治具140使得待檢測電路板120之複數個元件的位置與標準電路板之複數個元件的位置相互對應(步驟400)，以熱影像擷取單元160拍攝待檢測電路板120，擷取一待比對之熱影像(步驟500)。
接著，以一熱影像比對單元180比對待檢測之熱影像與標準熱影像(步驟600)，由元件的熱分佈特性，可直接比對出異常的元件，並判斷此一元件為故障元件，藉以加快檢測效率。
請參閱第1圖並一併參考第3圖。第3圖為本發明另一實施例之故障檢測裝置之架構圖。
本發明所揭露另一實施例之電路板故障檢測裝置100，其中待檢測電路板(如第2圖所示的120)的熱影像與標準熱影像的比對結果藉由一記憶單元182而儲存，並且透過一顯示單元184而顯示。
另外，本實施例之熱影像擷取單元160更包含：一鏡頭單元162及一熱影像暫存單元164，其中鏡頭單元162用以拍攝標準熱影像與待比對熱影像，熱影像暫存單元164用以暫存由鏡頭單元162所拍攝之標準熱影像與待比對熱影像的類比資料。
本實施例之故障檢測方法係以熱影像擷取單元160運用其內之一鏡頭單元162，以拍攝一待檢測之電路板120之一待比對之熱影像。熱影像擷取單元160藉由其內之一熱影像暫存單元164，以暫存由熱影像擷取單元160所拍攝之熱影像的類比資料。
本實施例之故障檢測方法，其中待檢測電路板120是由定位治具140經由一應用程式實現有相同的檢測點。其中，應用程式進行待檢測電路板120及標準電路板之邊界掃描，作為兩個熱影像比對之基礎，使得待檢測電路板120及標準電路板之熱影像的比對建立在相同的檢測點上。
其中，熟悉此項技術者，亦可改變定位治具140的實現手段為由一機械方式達成，使待檢測電路板120之元件位置與標準電路板的元件位置相互對應。詳細而言，於定位治具140上可設計防呆結構，使得標準電路板與待檢測電路板120皆僅能以同一方向裝設於定位治具140內，以確保標準電路板與待檢測電路板120的元件位置是相互對應。
如第1圖所述，於本實施例之電路板之故障檢測方法的步驟流程圖中，其中待檢測電路板120的熱影像與標準熱影像的比對，是藉由相同的取樣與數位化過程將類比資料數位化，以比對待檢測電路板120的熱影像與標準熱影像之數位資料。
請參閱第1圖並一併參考第3圖。本實施例之電路板故障檢測方法，其中待檢測電路板120的熱影像與標準熱影像的比對結果藉由一記憶單元182而儲存，並且透過一顯示單元184而顯示。
本發明一實施例所述之故障檢測方法之熱影像比對單元180包含一取樣保持電路(SHC)與一類比數位轉換電路(ADC)，能將熱影像的類比資料轉換為數位資料，並包含一比較電路以進行比對。
本發明更揭露又一實施例之故障檢測方法，於熱影像比對單元180比對待檢測之熱影像與標準熱影像(步驟500)時，利用電路板上不同元件熱分佈的特性，直接比對出故障電路板的毀損元件，加快檢測效率。
值得注意的是，其中毀損元件數目可為單一或一個以上，端賴故障電路板實際毀損元件數目，且比對的順序亦不限於上述故障檢測方法之順序。
舉例而言，如第4A圖至第7B圖所示分別為標準電路板的標準熱影像之示意圖，以及待檢測電路板的異常元件之熱影像之示意圖。經由熱影像比對單元對第4A圖至第7B圖之熱影像進行比對，其詳細說明如下：如第4A圖及第4B圖所示電路板的電晶體(MOS)之檢測狀態示意圖，第4B圖為電路板具有多路相位時，其中一顆電晶體故障時的情況，由於有一顆電晶體未電性連接正常時，導致供電的二相位僅有其中一個相位執行工作，引起另一相位的電流增大而引起局部溫度明顯升高。
透過元件的熱分佈特性可明顯得知，短路後之溫度(如第4B圖所示)約比短路前之溫度(如第4A圖所示)上升近約8度，以檢測出待比對熱影像相異於標準熱影像的區域，即可得知此一區域所對應的元件為異常狀況(短路)，進而使得檢測人員得以快速且直接地判斷待檢測電路板的元件異常。
如第5A圖及第5B圖所示電路板的圖形處理器(GPU)之檢測狀態示意圖，第5B圖為電路板之電晶體短路擊穿後，其圖形處理器的溫度較正常運作時更為降低，且圖形處理器無法執行自動斷電的保護機制。
透過元件的熱分佈特性可明顯得知，短路後之溫度(如第5B圖所示)約比短路前之溫度(如第5A圖所示)降低近約45度，以檢測出待比對熱影像相異於標準熱影像的區域，即可得知此一區域所對應的元件為異常狀況(短路)，進而使得檢測人員得以快速且直接地判斷待檢測電路板的元件異常。
如第6A圖及第6B圖所示電路板的電容之檢測狀態示意圖，第6B圖為電路板之電容短路時，顯示卡因失去除了12伏特(voltage)與3.3伏特之外的電壓而無法正常運作，導致該區域的工作溫度比正常運作時明顯降低。
透過元件的熱分佈特性可明顯得知，短路後之溫度(如第6B圖所示)約比短路前之溫度(如第6A圖所示)降低近約10度，以檢測出待比對熱影像相異於標準熱影像的區域，即可得知此一區域所對應的元件為異常狀況(短路)，進而使得檢測人員得以快速且直接地判斷待檢測電路板的元件異常。
如第7A圖及第7B圖所示電路板的電容之檢測狀態示意圖，第7B圖為電路板之電容短路時，顯示卡因失去電壓而無法執行運作，導致該區域的工作溫度比正常運作時明顯降低。
透過元件的熱分佈特性可明顯得知，短路後之溫度(如第7B圖所示)約比短路前之溫度(如第7A圖所示)降低近約10度，以檢測出待比對熱影像相異於標準熱影像的區域，即可得知此一區域所對應的元件為異常狀況(短路)，進而使得檢測人員得以快速且直接地判斷待檢測電路板的元件異常。
綜上所述，本發明之電路板之故障檢測方法及其故障檢測裝置可有效改善習用之缺點，可方便操作人員快速且準確地執行電路板之故障檢測作業，以及便於操作人員比對並判斷電路板之異常元件的原因。
雖然本發明之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述之形狀、構造、特徵及數量當可做些許之變更，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．故障檢測裝置
120．．．待測電路板
140．．．定位治具
160．．．熱影像擷取單元
162．．．鏡頭單元
164．．．暫存單元
180．．．熱影像比對單元
182．．．記憶單元
184．．．顯示單元
步驟200　以定位治具使得待檢測電路板均有相同檢測點
步驟300　以熱影像擷取單元擷取標準電路板之標準熱影像
步驟400　放置待檢測電路板於定位治具使待檢測電路板之元件的位置與標準電路板之元件的位置互相對應
步驟500　以熱影像擷取單元擷取待檢測電路板之待比對之熱影像
步驟600　以熱影像比對單元比對待比對與標準之熱影像
第1圖為本發明一實施例之故障檢測方法之步驟流程圖。
第2圖為本發明一實施例之故障檢測裝置之架構圖。
第3圖為本發明另一實施例之故障檢測裝置之架構圖。
第4A圖為本發明第一態樣之標準熱影像的示意圖。
第4B圖為本發明第一態樣之異常元件之熱影像的示意圖。
第5A圖為本發明第二態樣之標準熱影像的示意圖。
第5B圖為本發明第二態樣之異常元件之熱影像的示意圖。
第6A圖為本發明第三態樣之標準熱影像的示意圖。
第6B圖為本發明第三態樣之異常元件之熱影像的示意圖。
第7A圖為本發明第四態樣之標準熱影像的示意圖。
第7B圖為本發明第四態樣之異常元件之熱影像的示意圖。
步驟200　以定位治具使得待檢測電路板均有相同檢測點
步驟300　以熱影像擷取單元擷取標準電路板之標準熱影像
步驟400　放置待檢測電路板於定位治具使得待檢測電路板之元件的位置與標準電路板之元件的位置相互對應
步驟500　以熱影像擷取單元擷取待檢測電路板之待比對之熱影像
步驟600　以熱影像比對單元比對待比對之熱影像與標準之熱影像

Claims (14)

  1. 一種電路板之故障檢測方法，包括以下步驟：以一熱影像擷取單元拍攝一標準電路板，並擷取一標準熱影像；放置一待檢測電路板於一定位治具，令該待檢測電路板之複數個元件的位置與該標準電路板的複數個元件之位置相互對應；以該熱影像擷取單元拍攝該待檢測電路板，並擷取一待比對熱影像；以及以一熱影像比對單元比對該待比對熱影像與該標準熱影像，由元件的熱分佈特性以檢測出該待比對熱影像相異於該標準熱影像之該元件，並判斷該元件為一故障元件。
  2. 如請求項1所述之電路板之故障檢測方法，其中該熱影像擷取單元拍攝該待檢測電路板之步驟係藉由一鏡頭單元擷取該待檢測之電路板之該待比對之熱影像。
  3. 如請求項1所述之電路板之故障檢測方法，其中更包括以下步驟：以一熱影像暫存單元暫存由該熱影像擷取單元所拍攝擷取之該待比對熱影像與該標準熱影像的類比資料。
  4. 如請求項3所述之電路板之故障檢測方法，其中比對該待比對熱影像與該標準熱影像更包括以下步驟：數位化該待檢測電路板的該熱影像與該標準熱影像的類比資料；以及比對待檢測電路板的該熱影像與該標準熱影像之數位資料。
  5. 如請求項1所述之電路板之故障檢測方法，其中該待檢測之電路板係經由一應用程式實現與該標準電路板具有相同的檢測點。
  6. 如請求項1所述之電路板之故障檢測方法，其中該待檢測之電路板係經由該定位治具經由一機械方式實現與該標準電路板具有相同的檢測點。
  7. 如請求項1所述之電路板之故障檢測方法，其中更包括以下步驟：儲存該熱影像比對單元之比對結果於一記憶單元。
  8. 如請求項1所述之電路板之故障檢測方法，其中更包括以下步驟：顯示該熱影像比對單元之比對結果於一顯示單元。
  9. 一種故障檢測裝置，適用於一待檢測電路板，該待檢測電路板電性設置有複數個元件，該故障檢測裝置包括有：一定位治具，供一標準電路板及該待檢測電路板置放於其中，使該待檢測電路板之該等元件的位置與該標準電路板的複數個元件之位置相互對應；一熱影像擷取單元，用以拍攝該標準電路板並擷取一標準熱影像，及拍攝該待檢測電路板並擷取一待比對熱影像；以及一熱影像比對單元，電性連接該熱影像擷取單元，該熱影像比對單元接收及比對該標準熱影像與該待比對熱影像，並檢測該待比對熱影像相異於該標準熱影像之該元件。
  10. 如請求項9所述之故障檢測裝置，其中該熱影像擷取單元更包含一鏡頭單元，用以拍攝該標準熱影像與該待比對熱影像。
  11. 如請求項10所述之故障檢測裝置，其中該熱影像擷取單元更包含一熱影像暫存單元，用以暫存由該鏡頭單元所拍攝之該標準熱影像與該比對熱影像的類比資料。
  12. 如請求項9所述之故障檢測裝置，其中該定位治具係藉由一應用程式或一機械方式，使該待檢測電路板之該等元件的位置與該標準電路板的複數個元件之位置相互對應。
  13. 如請求項9所述之故障檢測裝置，其中更包括有一記憶單元，電性連接於熱影像比對單元，該記憶單元係儲存該標準熱影像與該比對熱影像。
  14. 如請求項9所述之故障檢測裝置，其中更包括有一顯示單元，電性連接於熱影像比對單元，該顯示單元接收並顯示該待比對熱影像相異於該標準熱影像之該元件。
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