微短接的排除方法和設備的製作方法

2023-09-25 19:30:20 1

專利名稱：微短接的排除方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明是關於用於自動檢測和排除印刷電路板製造期間發生的微短接(micro-short)的設備和方法。
在印刷電路板(PCB)製造完成後，PCB要經受多次測試來確認其是否滿意。製造過程中在PCB上沉積導線時可能產生許多缺陷。一類缺陷是本應為連續的導線實際上斷開和未作成所需連接。另一種可能的缺陷是二條本應相互絕緣的導線實際上被「短路」而處於電氣接觸狀態。具有這些缺陷的PCB可能需要報廢。
另一種已知類型的缺陷稱為「微短接」，此時二條導線被尺寸小於導線幾個數量級的導電材料細碎片不必要地相互連接。本發明的目的是提供用於檢測和排除這樣的微短接的方法和設備，使得在排除微短接後此PCB可加以利用而無需報廢。
按照本發明提供用於檢測和排除PCB上的微短接的方法，包括步驟(a)依次確定多對測試點之間的電阻；(b)標識電阻在表徵一微短接的預定範圍內的測試點對；以及(c)在所述被標識的測試點對之間通過足夠大的電流燒化和去除所述微短接。
微短接可按其具有特徵電阻這種事實來辨識。二測試點間的開路一不管是故意的還是斷線所造成的一將具有非常高(實際上無窮大)的電阻。另一方面，閉路一也不管是故意的還是由意外短接所引起的一則可通過非常低的電阻加以辨識。但一微短接將具有介於這二個極端之間的電阻大於完全短路的，小於斷開導線或開路的。具體說一微短接的電阻可被認為在100-10000歐姆的範圍內。
當測試PCB並發現在某些測試點之間存在有一個或多個微短接時，這些測試點的細節被存儲進存儲器單元中。然後，當完成了PCB的測試，返回到被識別的測試點並在此測試點之間通過相當大的電流足以燒化微短接從而能將其排除。有可能需要高達200mA的電流。而後此測試點的排除可通過再次測量這些點之間的電阻來加以確認。
也可以在各個微短接被識別後立即加以電流來去除微短接。但這不太可取，因為如果在進一步測試中發現PCB具有嚴重缺陷而必須報廢時，則為去除此微短接的努力就成為無謂的浪費。
從另一方面看，本發明提供用於檢測和排除印刷電路板上的微短接的設備，包括(a)用於確定多個測試點對間的電阻的裝置；(b)用於標識其間電阻在預定範圍之內的測試點對的裝置；以及(c)用於在所述被標識的測試點對間通過電流的裝置，所述電流足以燒化並排除所述微短接。
最好此設備還包括用於存儲PCB上微短接的分布位置的數據的裝置，由此，在一旦完成PCB的測試後，此設備即可返回到先前已發現存在微短接的點，然後燒化和排除所述微短接。
本發明的設備可作為單個獨立的單元而存在。但更可取的是，將此設備結合在一通用PCB測試設備內使得微短接的檢測和排除能與印刷電路板的正常測試同時進行。
現在結合附圖舉例說明本發明的實施例。其中圖1(a)-(c)分別說明(a)二測試點間「良好」電路、(b)其中導線斷開的電路、和(c)具有微短接的電路的示例；圖2(a)、(b)表示排除微短接前、後的情況；圖3說明應用電壓來排除微短接；圖4說明-示範性的電流供給電路；
圖5說明圖4的變體；和圖6示意說明用於切換不同測試點對間的連接的開關矩陣。
首先參看圖1(a)-(c)，給出三個可能的電路示例。圖1(a)表示無缺陷的良好電路。此例中有二個相互絕緣的接線區域8、14。區域8中具有點2至4、2至6和4至6之間完整的接線。對這些點對間任一個所作測試將顯示非常低的電阻從而認定這些接線正常。同樣，區域14中的點10與12間亦將為低電阻。
在點2、4、6中任一個與點10或12之間進行測試將得到一非常高的電阻表明區域8和14之間無短接。
圖1(b)表示一具有缺陷的電路，此情況下為鄰近測試點的一斷開的電路印刷線。這一斷開將被檢測為在點2與4或點2與6之間測得的非常高的電阻。具有這樣的缺陷的PCB正常情況下將被報廢和回收。
圖1(c)表示在二區域8與14間帶有微短接18的電路。這一微短接的存在可通過出現在如果為原本應該的情況時，即二區域8、14被相互絕緣時測量得的非常高的電阻與如果二區域間為完全短接時測量得的非常低的電阻之間的一中間範圍內的電阻檢測到。典型地一微短接對應於約100-10000歐姆間的電阻。
圖2(a)、(b)較緊密地說明一微短接。與所謂的「完全」短接不同，微短接是由非常細的少量導電材料將本應相互絕緣的二印刷線相連接而形成的。因為微短接是如此的細小所以它能以熔絲方式通過流經足夠大的電流直至微短接熔化於是被切斷加以摧毀(圖2(b))。普通的完全短接不能以這種方法去除，因為為斷開一完全短接所需的電流將同時損害印刷線自身。而排除微短接所需的電流大小(約達250mA)則可被應用而不致損壞導線。
製造後通過測量預定的測試點對間的電阻來對PCB進行測試。如果這些點本應作電氣連接則希望得到低電阻，而高電阻即意味著線路斷開了。如果二點本應是相互絕緣的則自然期望為高電阻，而非常低的電阻就意味著短接。但在約100至10000歐姆範圍內的電阻則意味著微短接。
如果在測試過程中檢測到一微短接，就在作為設備控制單元一部分的存儲器單元中存儲期間發現微短接的測試點對的記錄。當完成了測試過程時，如果發現有印刷線斷開或完全斷接，則PCB不能容易地修復，將其棄掉不用在成本上是合算的，然後報廢或回收此PCB。但如果在PCB中出現的僅有缺陷是微短接則本發明就使得這些缺陷能被排除。一微短接可如圖3中所示那樣通過返回到其間已被檢測到微短接的測試點和在這些點之間加以一恆定的電壓源(例如20v)20足以產生一足夠高的恆定電流來熔化和斷開微短接而消除。在施加這一電壓和電流一定的時間(通常為0.01至0.1秒)後，再次確定此二點間的電阻以檢查微短接是否被排除。如果微短接仍然存在，亦即如果所測量電阻沒有降低到所期望的非常低的值，即加以更高的電壓並重複這一處理直至微短接被去除或者被加以最大電壓。如果最大電壓不足以排除此微短接則就可能必須報廢此PCB。所施加電壓可以以例如10V的步長增加。
圖4說明-恆定電壓源的可行設計。此電壓源包括一對與連接到電晶體30的發射極28的電阻26相平行的齊納二極體22、24。可由圖4看到，二極體22、24(Vzd、VD0)兩端的電壓等於跨接電阻24(VRd)和電晶體30的射-基結(VQ0)的電壓。由於跨接二極體和射-基結的電壓是恆定的，流過電阻Rd的電流將為(Vzd+VD0-VQ0)/Rd。而且電壓VD0可被作成等於電壓VQ0從而電流就只是Vzd/Rd，並因Vzd和Rd均為恆定的，因此電流也是恆定的。
這一設計保證能提供用於成功地燒化微短接所需的可加以控制的或恆定的電流，因為不同的微短接將具有不同的電阻。採用通常的功率源可能非常難以適應用於燒化不同的微短接所需的功率。例如，如果所涉及的電阻太低可能損壞功率源，或者如果在涉及一很大電阻時電流太小可能不能成功地燒化。採用圖4的電路，根據來自控制單元31的激勵信號可施加一高壓源，於是把被控制的電流加到微短接。如果起始施加的電流未能排除微短接，可試著以較高電流重複施加。這可由許多途徑來實現。例如可改變電阻26的值(例如可將其做成可變電阻)或者可設置並加以有選擇地激發不同的電流供給電路。圖5說明這一可能性。在此圖中設置二電流供給電路，，同等地用於Rd1和Rd2的值，如果Rd2＜Rd1，則通過有選擇地激發包含Rd2的電路可加以較高電流。此設備可設置有例如說2或3個可作選擇地激發的電流供給電路從而能提供多個不同的電流。
由圖4和5的電路供給的電流當然必須如所需要地加到正確的點以燒化微短接。為此目的將電流加到同樣也是由控制單元控制的開關矩陣以使得電流能被供給到其間存在微短接及其數據已被存儲在控制單元存儲器的點。圖6說明一用作說明目的的簡單的4×4矩陣，當然實踐中此矩陣自然要大得多。
權利要求
1.一種用於檢測和排除印刷電路板上的微短接的方法，包括步驟(a)依次地確定多對測試點間的電阻；(b)標識其間電阻處於表徵一微短接的預定範圍之內的測試點對；以及(c)在所述被標識的測試點對之間通以足夠大小的電流消除所述微短接。
2.如權利要求1中所述方法，其特徵是在步驟(b)中標識一微短接後，將所述微短接的位置存儲進一存儲器單元，以及步驟(c)僅在整個PCB被測試之後進行。
3.如權利要求1或2中所述方法，其特徵是在經標識其間具有微短接的一對測試點間通過一電流之後，重新測量所述點之間的電阻以確定所述微短接是否已被排除。
4.如權利要求3中所述方法，其特徵是如果在所述重新測量後發現微短接依然存在，就再次使電流在所述點之間通過。
5.如權利要求4中所述方法，其特徵是所述再次通過的電流與最初在所述點之間所加的電流相比較幅度增大。
6.如權利要求5中所述方法，其特徵是通過連續增加電流幅度重複施加電流直到或者所述微短接被排除或者達到一最大電壓值。
7.如前述權利要求中任一個所述方法，其特徵是所述預定電阻範圍為100至10000歐姆。
8.如前述權利要求中任一個所述方法，其特徵是在步驟(c)中所施加的所述電流為250mA。
9.用於標識並排除印刷電路板上的微短接的設備，包括(a)用於確定多對測試點之間的電阻的裝置；(b)用於標識其間電阻處於一預定範圍之內的測試點對的裝置；以及(c)用於在所述被標識對之間通過電流的裝置，所述電流足以排除所述微短接。
10.如權利要求9中所述設備，還包括用於存儲PCB上的微短接的位置的數據的存儲器裝置，由此，一旦完成PCB的測試，此設備即可返回到早先發現的其間存在微短接的點，然後排除所述微短接。
11.如權利要求9或10中所述設備，其特徵是該設備還包括用於通過判定被加過電流之後測試點之間的電阻確定微短接是否被成功地排除的設備。
12.如權利要求11中所述設備包括用於在微短接沒有被排除時再對測試點對加以電流的裝置。
13.如權利要求9至12中任一個所述設備，其特徵是所述電流供給裝置包括用於在一給定電壓下提供恆定電流的裝置。
14.一種用於檢測並排除印刷電路板上的微短接的方法，基本上如前面參照所列


的。
15.一種用於檢測並排除印刷電路板上的微短接的設備，基本上如前面參照所列

的。
全文摘要
描述了用於檢測並排除印刷電路板上的微短接的方法和設備。此方法包括通過測量測試點間的電阻和在電阻處於斷接或開路的非常高電阻與一閉合電路或一完全短路的非常低電阻之間的預定範圍內時推斷微短接存在來檢測測試點對間的微短接。在檢測到微短接之後，通過在測試點對之間加以電流直至燒化微短接來排除微短接。
文檔編號G01R31/28GK1237713SQ99102839
公開日1999年12月8日 申請日期1999年3月5日 優先權日1998年3月5日
發明者李和興 申請人:先得利科技發展有限公司