印刷電路板的元件測試裝置的製作方法
2023-06-11 03:03:51
專利名稱：印刷電路板的元件測試裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型為一種印刷電路板的元件測試裝置，特別是有關於一種能測試在印刷電路板(Printed Circuit Boards)上的集成電路(Integrated Circuit，以下簡稱IC)、連接器及插槽等電子元件，其接腳是否開路或損壞的測試裝置。
背景技術：
一般印刷電路板上連接有許多的電子元件，其包括電阻、電容等被動元件，或者電晶體、IC等主動元件，若欲測試該印刷電路板上的電子元件是否有損壞或者線路是否開路或接腳空焊等，就需要使用相關的測試儀器來測量，而其中IC元件的測試是最困難的，傳統印刷電路板的測試方式包括有功能測試(functional testing)、線上電路測試(in-circuit testing)及製造缺陷分析儀(manufacturing defectanalyzers)等測試方式。
其中，功能測試是指在一印刷電路板上連接完成所有的電子元件，然後提供一預設的輸入信號給該印刷電路板，並監控其輸出信號，最後判斷輸出信號或其功能是否正確。然而，這種功能測試的方法在只有少數或單獨電子元件連接於印刷電路板上而言，就無法測試出輸出信號或測出的功能並不正確。通常，此類的測試儀器非常複雜且昂貴，而且必須非常注意某些沒有功能的電子元件在印刷電路板上的位置，以及很精確的選擇輸入數據和分析其輸出的結果，但對於損壞的電子元件卻只能提供模糊不清的信息。
由於功能測試的限制性，線上電路測試具有可單獨測試印刷電路板上的某一電子元件優點，但必需要其他所有的電子元件皆能要能正確動作，它是使用一種固定治具(bed of nails)測試器接觸每一個電子元件，再針對待測電子元件作單獨測試。然而有些無功能的電子元件，必需事先在整個印刷電路板中從零亂的電子元件中被取代掉，這對測試簡單的電子元件而言很容易的，但對測試複雜的電子元件或者不認識的電子元件而言，這種線上電路測試可能無法達到令人滿意的結果。
而製造缺陷分析儀是另一等級的測試裝置，提供一種簡單且便宜的測試工具，這類儀器會自動找到製造的錯誤處，像是印刷電路板上的短路、損壞的IC、電子元件接腳的彎曲等等，儘管這些裝置很適合作好尋找短路及嚴重的類比錯誤，但對於數字的電路板測試部份卻並不實際。
對於測試儀器而言，能夠測試在印刷電路板上每一個電子元件的所有接聊是否皆有焊接到電路板上是非常重要的，然而功能測試可能漏失掉某些特別接腳的電子元件，因為可能有些功能必需被該些特別的接腳來執行，所以這些功能就不能測試出來，尤其是針對電路板內不認識的電子元件而言，例如ASIC(Application Specific IntegratedCircuits)，因為大部份的ASIC或者特別接腳的電子元件是無法單獨隔離測試的。
在專利文獻方面，如美國專利第5,124,600號，即為一種利用電容耦合確認IC內部接腳開路的裝置，該專利是使用一振蕩器提供一振蕩電流到一金屬電極上，該金屬電極放置於待測IC的頂端，一測試探針連接到一電流表，並連接到一待測IC的一接腳上，當振蕩電流傳送到該金屬電極上，由於電容耦合的原理，該振蕩電流會穿過IC傳送到印刷電路板的導線上，並被該電流表量測出其電流量。當IC的接腳有連接到印刷電路板的導線上，則即有電流被量測出來，若沒有接觸到導線或IC接腳開路則就沒有電流被量測出來，因此可量測IC中所有的接腳的開路錯誤。
然而上述專利所揭露的元件構成複雜，且該振蕩電流耦合至印刷電路板後其電流量非常小，易受外界雜訊幹擾，而無法正確量出該電流值，且亦無法將其量測結果加以記錄起來，以便加以分析、管理。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種印刷電路板的元件測試裝置，利用電場感應原理於一電極片上感應一電場信號，再將該電場信號放大及經一數位訊號處理器(DSP)運算以排除雜訊，使該電場信號能加以記錄、分析及管理，其設計合理且有效改善上述的缺點。
本實用新型的主要特徵在於提供一種印刷電路板的元件測試裝置，用以測試印刷電路板上連接的電子元件其接腳是否與印刷電路板的導線開路或損壞，該測試裝置包括一信號源，提供一測試信號，該測試信號為一可調變頻率的電壓信號；複數個測試探針，連接於該信號源，每一測試探針皆電氣接觸於一電子元件中一接腳與該印刷電路板的導線連接處；複數個電極片，每一電極片皆具有一接觸面，用以接觸於其中一電子元件的外體不導電處；複數個同步檢波放大電路，每一同步檢波放大電路的輸入端皆連接至一電極片；一放大電路選擇裝置，其輸入端連接於該複數個同步檢波放大電路的輸出端；及一電場量測裝置，連接至該放大電路選擇裝置的輸出端；其中，該信號源提供一測試信號通過該測試探針傳送至該電子元件的接腳，並於該電極片上感應一電場信號至該同步檢波放大電路，該同步檢波放大電路同步檢出該感應電場信號的變化量，經放大後由該電場量測裝置量測，由於該電極片上所感應的電場信號與測試信號的大小成正比，又與該電子元件的接腳至該電極片的距離平方成反比，故若該電子元件接腳與印刷電路板開路，測試信號無法傳送至該接腳，則該電場量測裝置量測不出該電場信號。
本實用新型的次一特徵在於提供上述的測試裝量，其中該電場量測裝置包括一數位訊號處理器，連接於該放大電路選擇裝置的輸出端，用以排除雜訊並檢測出該數位訊號；及一記錄裝置，連接於該數位訊號處理器，用以記錄該印刷電路板上每一電子元件的每一接腳的測試結果。
本實用新型的另一特徵在於提供上述的測試裝置，更包括一探針選擇裝置，具有一輸入端連接於該信號源，亦具複數個輸出端，每一輸出端連接於其中一測試探針，用以選擇測試某一電子元件中的某一接腳是否開路。
本實用新型的再一特徵在於提供上述的測試裝置，其中該同步檢波放大電路上其有一同步信號輸入端，連接於該信號源，用以與該信號源所提供的測試信號同步動作。
本實用新型的又一特徵在於提供上述的測試裝置，更包括一控制裝置，連接於該探針選擇裝置及放大電路選擇裝置，用以控制該放大電路選擇裝置選擇其中一同步檢波放大電路動作，以及控制該探針選擇裝置選擇測試待測元件其中一接腳的測試信號。
圖1為本實用新型的測試示意圖；圖2為本實用新型測試具有多數元件的印刷電路板的實施例示意圖圖3為本實用新型同步檢波放大電路與電極片的立體示意圖；圖4為本實用新型同步檢波放大電路與電極片的側視剖面圖；圖5為本實用新型的同步檢波及大電路的實施例電路圖；圖6為本實用新型測試裝置的第二實施例方框圖。
10信號源 11測試探針12待測IC 13接腳14電極片 15放大電路16電壓表
20印刷電路板 21固定治具22待測元件221接腳222頂端 23測試探針24電極片 25信號源251輸出端 252參考電位端26探針選擇裝置261輸入端262輸出端27同步檢波放大電路271信號輸入端272參考電位端 273同步信號端274輸出端28放大電路選擇裝置281輸入端282輸出端29電場量測裝置291量測端292參考電位端30電場量測裝置31數位訊號處理器311輸入端 312輸出端32記錄裝置33輸入/輸出接口34待測IC 341接腳35電腦36控制裝置具體實施方式
為了使貴審查委員能更進一步了解本發明為達成預定目的所採取的技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，相信本發明的目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體的了解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
請參閱圖1所示，為本實用新型的測試示意圖。圖中是以測試一IC12作為實施例加以說明，該測試原理是由一信號源10提供一測試信號，該測試信號為一可調變頻率電壓信號，通過一測試探針11電氣接觸至該待測IC12其中的一接腳13上，該測試探針11為導電金屬所製成；並於該待測IC12的不導電外體上防止一電極片14，一般該電極片14為一金屬導電片，該電極片14連接至一同步檢波放大電路15的一輸入端，而該同步檢波放大電路15的另一輸入端連接至該信號源10的共用端，如此當該信號源10發送測試信號至該待測IC12的一接腳13中，會於該電極片14上感應一電場信號，該電極片14上所感應的電場信號與信號源10的測試信號大小成正比，且又與該待測IC12的接腳13至該電極片14的距離平方成反比，因此該電場信號經該同步檢波放大電路15放大後傳送至一電壓表16，即可量測出該電場信號，若當該待測IC12損壞或該接腳13與印刷電路板的導線開路，則測試信號即無法傳送至該接腳13，而該電壓表16就量測不到該電場信號，因此本實用新型的電子元件測試動作並不會受到功能上及其他電子元件的影響，而能針對某一電子元件的某一接腳單獨進行測試。
請參閱圖2所示，為本實用新型測試一具多數元件的印刷電路板實施例示意圖。本實用新型測試印刷電路板20時需使用一固定治具(bed of nails)21，用以固定該印刷電路板20的位置，該印刷電路板20上連接有複數個待測元件22，每一待測元件22皆具有複數個接腳221連接至該印刷電路板20的導線上(圖中未示)，而該固定治具21上裝設有複數個測試探針23，用以電氣接觸至該複數個待測元件22的每一接腳221與印刷電路板20的導線連接處(圍中未示)，又於該印刷電路板20上方設置有複數個電極片24，每一電極片24皆具有一接觸面，用以接觸於其中一待測元件22的頂端222不導電處。
其測試原理如前所述，本實用新型測試裝置尚包括有一信號源25、一探針選擇裝置26、複數個同步檢波放大電路27、一放大電路選擇裝置28及一電場量測裝置29。其中該信號源25具有一輸出端251及一參考電位端252，一般該參考電位端252連接至一共用接地電位。而其中該探針選擇裝置26具有一個輸入端251和複數個輸出端252，其中該輸入端261連接於該信號源25的輸出端251，而該複數個輸出端262中每一輸出端262皆相對連接一測試探針22，故該探針選擇裝置26可將信號源25所提供的測試信號選擇傳送至某一測試探針23上，讓本實用新型可控制測試待測元件22的每一接腳，而不會有所遺漏。
其中，該複數個同步檢波放大電路27設置於該電極片24上方，請一併參閱圖3、圖4所示為一同步檢波放大電路27與一電極片24的立體示意圖及側視剖面圖，該同步檢波放大電路27上設有一信號輸入端271、一參考電位端272、一同步信號端273及一輸出端274，再請一併參閱圖5為該同步檢波放大電路的實施例電路圖。其中該信號輸入端271為電氣連接至該電極片24，該參考電位端272與信號源25的參考電位端251電氣連接著。該信號源25所提供的該測試信號通過該測試探針23傳送至該待測元件22的一接腳221上，因此會在該待測元件22的頂端222所接觸的該電極片24上感應一電場信號，該電場信號輸入至該同步檢波及大電路27的輸入端271，再由該參考電位端272回到該信號源25，形成一電場感應迴路。
其中，該放大電路選擇裝置28具有複數個輸入端281及一輸出端282，該每一輸入端281電氣連接至一同步檢波放大電路27的輸出端274，用以選擇該複數個同步檢波放大電路27其中一個動作，而形成一電場感應迴路。其中該電場量測裝置29具有一量測端291及一參考電位端292，該量測端291連接至該放大電路選擇裝置28的輸出端282，而該參考電位端292電氣連接於該信號源25及該同步檢波放大電路27的參考電位端252、272。在本實施例中該電場量測裝置29為一電壓表。該電場信號經同步檢波放大電路27同步檢波放大後通過該放大電路選擇裝置28傳送至該電場量測裝置29，並由該電場量測裝置29量測出該電場信號的電壓值，若該待測元件22損壞或者該待測元件22的接腳221與印刷電路板20的導線形成開路，則該電場量測裝置29即量測不出該電場信號。
請參閱圖6所示，為本實用新型測試裝置的另一實施例方框圖。在本實施例中與圖2的實施例所不同之處在於該電場量測裝置30由一數位訊號處理器31、一記錄裝置32及一輸入/輸出接口33所構成，其目的在於可將該複數個待測元件22中的每一接腳221的測試結果皆轉換成數位化，以便將其儲存起來，再利用電腦35等設備分析及管理每一次所測試的結果。
其中，該數位訊號處理器31其有一輸入端211及複數個輸出端312，其中該輸入端311連接於該放大電路選擇裝置28的輸出端282，用以將外在環境中的雜訊排除，並正確檢測出該數字式的電場信號。本實用新型為遷就外在環境中有許多的雜訊會干擾電場信號的檢測，用儀器量測該電場信號時，或許人眼可以判斷哪些是雜訊，而哪些是有用的電場信號，但機器卻無法分辨，因此本實用新型為能記錄、分析、管理所有的測試結果，即利用該數位訊號處理器31強大信號運算能力，提高信號雜訊比(Signal-to-noise，S/N)，將雜訊排除掉，僅保留所檢測出的正確電場信號。
其中，該記錄裝置32連接於該數位訊號處理器31的複數個輸出端312，可用以記錄所測試的每一待測元件22的每一接腳221的測試結果。該記錄裝置22為一不具揮發性的存儲元件所構成，例如磁碟、光碟、Flash Memory或EEPROM等等。
本實用新型可直接通過該輸入/輸出接口33將該數位訊號處理器31的輸出端312連接至該電腦35中儲存，亦或先儲存至該記錄裝置32內，待測試動作至一階段後，再將該記錄裝置32內的測試結果傳送至該電腦35。本實用新型另設有一控制裝置36連接至該探針選擇裝置26及放大電路選擇裝置28，用以接受該電腦35中的可程序控制，以控制放大電路選擇裝置28去選擇某一同步檢波放電路27動作，再控制探針選擇裝置26去選擇測試某一接腳221的測試信號。
另外，本實用新型為能使所有的測試動作皆能同步進行，以免未進行測試動作時仍量測出一些雜訊，造成該數位訊號處理器31及該記錄裝置32記錄一些不需要的信號，因此本實用新型於該同步檢波放大電路27中另設有一同步信號輸入端273電氣連接至該信號源25，用以與該信號源38所提供的測試信號同步動作。
因此，本實用新型一種印刷電路的元件測試裝置，確能通過上述所揭露的技術內容，提供一能正確檢測出印刷電路板上的電子元件接腳是否與印刷電路板的導線開路或者損壞。因此本實用新型提供一種迥然不同於公知技術的設計。
權利要求1.一種印刷電路板的元件測試裝置，該印刷電路板上連接有複數個電子元件，該複數個電子元件皆具有複數個接腳連接至印刷電路板的導線上，其特徵是，該測試裝置至少包括一信號源，其提供一測試信號，該信號源具有一輸出端及一參考電位端；複數個測試探針，連接於該信號源的輸出端，每一測試探針皆電為接觸於該電子元件中的一接腳連接至該印刷電路板的導線上；複數個電極片，每一電極片皆具有一接觸面，用以接觸於其中一電子元件的外體不導電處；複數個同步檢波放大電路，設置於該複數個電極片上方，具有一信號輸入端、一輸出端及一參考電位端，該信號輸入端電氣連接至該複數個電極片；一放大電路選擇裝置，具有複數個輸入端及一輸出端，每一輸入端電氣連接至一同步檢波放大電路的輸出端；一電場量測裝置，具有一量測端及一參考電位端，該量測端連接至該放大電路選擇裝置的輸出端；其中，該信號源所提供的該測試信號通過該測試探針傳送至該電子元件的接腳上，並於該電極片上感應一電場信號，該電場信號與測試信號的大小成正比，又與該電子元件的接腳至該電極片的距離平方成反比，並經該同步檢波放大電路同步檢波放大後由該電場量測裝置檢測出來，若該電子元件的接腳未連接至該印刷電路板的導線上，則檢測不出該電場信號。
2.如權利要求1所述的印刷電路板的元件測試裝置，其特徵是，該信號源提供的測試信號為一可調變頻率的電壓信號。
3.如權利要求1所述的印刷電路板的元件測試裝置，其特徵是，該複數個測試探針為導電金屬所製成。
4.如權利要求1所述的印刷電路板的元件測試裝置，其特徵是，該電極片為一金屬導電片。
5.如權利要求1所述的印刷電路板的元件測試裝置，其特徵是，該同步檢波放大電路更具有一同步信號輸入端，連接於該信號源，用以與該信號源所提供的測試信號同步動作。
6.如權利要求1所述的印刷電路板的元件測試裝置，其特徵是，該電場量測裝置為一電壓表。
7.如權利要求1所述的印刷電路板的元件測試裝置，其特徵是，該電場量測裝置至少包括一數位訊號處理器，連接於該放大電路選擇裝置的輸出端，其排除雜訊並正確檢測出該電場信號。
8.如權利要求7所述的印刷電路板的元件測試裝置，其特徵是，該電場量測裝置更包括一記錄裝置，連接於該數位訊號處理器，其記錄該複數個電子元件的所有接腳的測試結果。
9.如權利要求8所述的印刷電路板的元件測試裝置，其特徵是，該記錄裝置為一不具揮發性的存儲元件所構成。
10.如權利要求1所述的印刷電路板的元件測試裝置，其進一步包括一探針選擇裝置，具有一輸入端及複數個輸出端，該輸入端連接於該信號源，而該每一輸出端連接於一測試探針，其逐一選擇傳送測試信號至每一測試探針上。
11.如權利要求1所述的印刷電路板的元件測試裝置，其特徵是，該信號源的參考電位端為一共用接地電位。
12.如權利要求1所述的印刷電路板的元件測試裝置，其特徵是，更包括一控制裝置，連接至該探針選擇裝置及該放大電路選擇裝置，其控制放大電路選擇裝置去選擇某一同步檢波放電路動作，以及控制探針選擇裝置去選擇測試某一接腳的測試信號。
專利摘要一種印刷電路板的元件測試裝置，用以測試印刷電路板上連接的電子元件其接腳是否與印刷電路板的導線開路或損壞，該測試裝置包括一信號源；複數個測試探針，連接於該信號源及電子元件的接腳；複數個電極片，接觸於電子元件的外體處；複數個同步檢波放大電路，輸入端連接至該電極片；一電場量測裝置，連接至該同步檢波放大電路的輸出端。該信號源提供一測試信號通過該測試探針傳送至該電子元件的接腳，於該電極片上會感應一電場信號，該電場信號與測試信號的大小成正比，且與該待測元件的接腳至該電極片的距離平方成反比，因此該電場信號經該放大電路放大後傳送至該電場量測裝置，即可量測出該電場信號。
文檔編號G01R31/02GK2629046SQ0326377
公開日2004年7月28日 申請日期2003年5月26日 優先權日2003年5月26日
發明者周德昌 申請人:系新科技股份有限公司