專利名稱：微短接的排除方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于用于自動(dòng)檢測(cè)和排除印刷電路板制造期間發(fā)生的微短接(micro-short)的設(shè)備和方法。
在印刷電路板(PCB)制造完成后，PCB要經(jīng)受多次測(cè)試來確認(rèn)其是否滿意。制造過程中在PCB上沉積導(dǎo)線時(shí)可能產(chǎn)生許多缺陷。一類缺陷是本應(yīng)為連續(xù)的導(dǎo)線實(shí)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(yīng)相互絕緣的導(dǎo)線實(shí)際上被“短路”而處于電氣接觸狀態(tài)。具有這些缺陷的PCB可能需要報(bào)廢。
另一種已知類型的缺陷稱為“微短接”，此時(shí)二條導(dǎo)線被尺寸小于導(dǎo)線幾個(gè)數(shù)量級(jí)的導(dǎo)電材料細(xì)碎片不必要地相互連接。本發(fā)明的目的是提供用于檢測(cè)和排除這樣的微短接的方法和設(shè)備，使得在排除微短接后此PCB可加以利用而無(wú)需報(bào)廢。
按照本發(fā)明提供用于檢測(cè)和排除PCB上的微短接的方法，包括步驟(a)依次確定多對(duì)測(cè)試點(diǎn)之間的電阻；(b)標(biāo)識(shí)電阻在表征一微短接的預(yù)定范圍內(nèi)的測(cè)試點(diǎn)對(duì)；以及(c)在所述被標(biāo)識(shí)的測(cè)試點(diǎn)對(duì)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征電阻這種事實(shí)來辨識(shí)。二測(cè)試點(diǎn)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(shí)際上無(wú)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(shí)。但一微短接將具有介于這二個(gè)極端之間的電阻大于完全短路的，小于斷開導(dǎo)線或開路的。具體說一微短接的電阻可被認(rèn)為在100-10000歐姆的范圍內(nèi)。
當(dāng)測(cè)試PCB并發(fā)現(xiàn)在某些測(cè)試點(diǎn)之間存在有一個(gè)或多個(gè)微短接時(shí)，這些測(cè)試點(diǎn)的細(xì)節(jié)被存儲(chǔ)進(jìn)存儲(chǔ)器單元中。然后，當(dāng)完成了PCB的測(cè)試，返回到被識(shí)別的測(cè)試點(diǎn)并在此測(cè)試點(diǎn)之間通過相當(dāng)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(dá)200mA的電流。而后此測(cè)試點(diǎn)的排除可通過再次測(cè)量這些點(diǎn)之間的電阻來加以確認(rèn)。
也可以在各個(gè)微短接被識(shí)別后立即加以電流來去除微短接。但這不太可取，因?yàn)槿绻谶M(jìn)一步測(cè)試中發(fā)現(xiàn)PCB具有嚴(yán)重缺陷而必須報(bào)廢時(shí)，則為去除此微短接的努力就成為無(wú)謂的浪費(fèi)。
從另一方面看，本發(fā)明提供用于檢測(cè)和排除印刷電路板上的微短接的設(shè)備，包括(a)用于確定多個(gè)測(cè)試點(diǎn)對(duì)間的電阻的裝置；(b)用于標(biāo)識(shí)其間電阻在預(yù)定范圍之內(nèi)的測(cè)試點(diǎn)對(duì)的裝置；以及(c)用于在所述被標(biāo)識(shí)的測(cè)試點(diǎn)對(duì)間通過電流的裝置，所述電流足以燒化并排除所述微短接。
最好此設(shè)備還包括用于存儲(chǔ)PCB上微短接的分布位置的數(shù)據(jù)的裝置，由此，在一旦完成PCB的測(cè)試后，此設(shè)備即可返回到先前已發(fā)現(xiàn)存在微短接的點(diǎn)，然后燒化和排除所述微短接。
本發(fā)明的設(shè)備可作為單個(gè)獨(dú)立的單元而存在。但更可取的是，將此設(shè)備結(jié)合在一通用PCB測(cè)試設(shè)備內(nèi)使得微短接的檢測(cè)和排除能與印刷電路板的正常測(cè)試同時(shí)進(jìn)行。
現(xiàn)在結(jié)合附圖舉例說明本發(fā)明的實(shí)施例。其中圖1(a)-(c)分別說明(a)二測(cè)試點(diǎn)間“良好”電路、(b)其中導(dǎo)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、后的情況；圖3說明應(yīng)用電壓來排除微短接；圖4說明-示范性的電流供給電路；
圖5說明圖4的變體；和圖6示意說明用于切換不同測(cè)試點(diǎn)對(duì)間的連接的開關(guān)矩陣。
首先參看圖1(a)-(c)，給出三個(gè)可能的電路示例。圖1(a)表示無(wú)缺陷的良好電路。此例中有二個(gè)相互絕緣的接線區(qū)域8、14。區(qū)域8中具有點(diǎn)2至4、2至6和4至6之間完整的接線。對(duì)這些點(diǎn)對(duì)間任一個(gè)所作測(cè)試將顯示非常低的電阻從而認(rèn)定這些接線正常。同樣，區(qū)域14中的點(diǎn)10與12間亦將為低電阻。
在點(diǎn)2、4、6中任一個(gè)與點(diǎn)10或12之間進(jìn)行測(cè)試將得到一非常高的電阻表明區(qū)域8和14之間無(wú)短接。
圖1(b)表示一具有缺陷的電路，此情況下為鄰近測(cè)試點(diǎn)的一斷開的電路印刷線。這一斷開將被檢測(cè)為在點(diǎn)2與4或點(diǎn)2與6之間測(cè)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(bào)廢和回收。
圖1(c)表示在二區(qū)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(xiàn)在如果為原本應(yīng)該的情況時(shí)，即二區(qū)域8、14被相互絕緣時(shí)測(cè)量得的非常高的電阻與如果二區(qū)域間為完全短接時(shí)測(cè)量得的非常低的電阻之間的一中間范圍內(nèi)的電阻檢測(cè)到。典型地一微短接對(duì)應(yīng)于約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(xì)的少量導(dǎo)電材料將本應(yīng)相互絕緣的二印刷線相連接而形成的。因?yàn)槲⒍探邮侨绱说募?xì)小所以它能以熔絲方式通過流經(jīng)足夠大的電流直至微短接熔化于是被切斷加以摧毀(圖2(b))。普通的完全短接不能以這種方法去除，因?yàn)闉閿嚅_一完全短接所需的電流將同時(shí)損害印刷線自身。而排除微短接所需的電流大小(約達(dá)250mA)則可被應(yīng)用而不致?lián)p壞導(dǎo)線。
制造后通過測(cè)量預(yù)定的測(cè)試點(diǎn)對(duì)間的電阻來對(duì)PCB進(jìn)行測(cè)試。如果這些點(diǎn)本應(yīng)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(diǎn)本應(yīng)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歐姆范圍內(nèi)的電阻則意味著微短接。
如果在測(cè)試過程中檢測(cè)到一微短接，就在作為設(shè)備控制單元一部分的存儲(chǔ)器單元中存儲(chǔ)期間發(fā)現(xiàn)微短接的測(cè)試點(diǎn)對(duì)的記錄。當(dāng)完成了測(cè)試過程時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)有印刷線斷開或完全斷接，則PCB不能容易地修復(fù)，將其棄掉不用在成本上是合算的，然后報(bào)廢或回收此PCB。但如果在PCB中出現(xiàn)的僅有缺陷是微短接則本發(fā)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(cè)到微短接的測(cè)試點(diǎn)和在這些點(diǎn)之間加以一恒定的電壓源(例如20v)20足以產(chǎn)生一足夠高的恒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(shí)間(通常為0.01至0.1秒)后，再次確定此二點(diǎn)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(cè)量電阻沒有降低到所期望的非常低的值，即加以更高的電壓并重復(fù)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(bào)廢此PCB。所施加電壓可以以例如10V的步長(zhǎng)增加。
圖4說明-恒定電壓源的可行設(shè)計(jì)。此電壓源包括一對(duì)與連接到晶體管30的發(fā)射極28的電阻26相平行的齊納二極管22、24。可由圖4看到，二極管22、24(Vzd、VD0)兩端的電壓等于跨接電阻24(VRd)和晶體管30的射-基結(jié)(VQ0)的電壓。由于跨接二極管和射-基結(jié)的電壓是恒定的，流過電阻Rd的電流將為(Vzd+VD0-VQ0)/Rd。而且電壓VD0可被作成等于電壓VQ0從而電流就只是Vzd/Rd，并因Vzd和Rd均為恒定的，因此電流也是恒定的。
這一設(shè)計(jì)保證能提供用于成功地?zé)⒍探铀璧目杉右钥刂频幕蚝愣ǖ碾娏?，因?yàn)椴煌奈⒍探訉⒕哂胁煌碾娮?。采用通常的功率源可能非常難以適應(yīng)用于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(shí)電流太小可能不能成功地?zé)?。采用圖4的電路，根據(jù)來自控制單元31的激勵(lì)信號(hào)可施加一高壓源，于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復(fù)施加。這可由許多途徑來實(shí)現(xiàn)。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(shè)置并加以有選擇地激發(fā)不同的電流供給電路。圖5說明這一可能性。在此圖中設(shè)置二電流供給電路，，同等地用于Rd1和Rd2的值，如果Rd2＜Rd1，則通過有選擇地激發(fā)包含Rd2的電路可加以較高電流。此設(shè)備可設(shè)置有例如說2或3個(gè)可作選擇地激發(fā)的電流供給電路從而能提供多個(gè)不同的電流。
由圖4和5的電路供給的電流當(dāng)然必須如所需要地加到正確的點(diǎn)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(guān)矩陣以使得電流能被供給到其間存在微短接及其數(shù)據(jù)已被存儲(chǔ)在控制單元存儲(chǔ)器的點(diǎn)。圖6說明一用作說明目的的簡(jiǎn)單的4×4矩陣，當(dāng)然實(shí)踐中此矩陣自然要大得多。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)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(duì)測(cè)試點(diǎn)間的電阻；(b)標(biāo)識(shí)其間電阻處于表征一微短接的預(yù)定范圍之內(nèi)的測(cè)試點(diǎn)對(duì)；以及(c)在所述被標(biāo)識(shí)的測(cè)試點(diǎn)對(duì)之間通以足夠大小的電流消除所述微短接。
2.如權(quán)利要求1中所述方法，其特征是在步驟(b)中標(biāo)識(shí)一微短接后，將所述微短接的位置存儲(chǔ)進(jìn)一存儲(chǔ)器單元，以及步驟(c)僅在整個(gè)PCB被測(cè)試之后進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求1或2中所述方法，其特征是在經(jīng)標(biāo)識(shí)其間具有微短接的一對(duì)測(cè)試點(diǎn)間通過一電流之后，重新測(cè)量所述點(diǎn)之間的電阻以確定所述微短接是否已被排除。
4.如權(quán)利要求3中所述方法，其特征是如果在所述重新測(cè)量后發(fā)現(xiàn)微短接依然存在，就再次使電流在所述點(diǎn)之間通過。
5.如權(quán)利要求4中所述方法，其特征是所述再次通過的電流與最初在所述點(diǎn)之間所加的電流相比較幅度增大。
6.如權(quán)利要求5中所述方法，其特征是通過連續(xù)增加電流幅度重復(fù)施加電流直到或者所述微短接被排除或者達(dá)到一最大電壓值。
7.如前述權(quán)利要求中任一個(gè)所述方法，其特征是所述預(yù)定電阻范圍為100至10000歐姆。
8.如前述權(quán)利要求中任一個(gè)所述方法，其特征是在步驟(c)中所施加的所述電流為250mA。
9.用于標(biāo)識(shí)并排除印刷電路板上的微短接的設(shè)備，包括(a)用于確定多對(duì)測(cè)試點(diǎn)之間的電阻的裝置；(b)用于標(biāo)識(shí)其間電阻處于一預(yù)定范圍之內(nèi)的測(cè)試點(diǎn)對(duì)的裝置；以及(c)用于在所述被標(biāo)識(shí)對(duì)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(quán)利要求9中所述設(shè)備，還包括用于存儲(chǔ)PCB上的微短接的位置的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器裝置，由此，一旦完成PCB的測(cè)試，此設(shè)備即可返回到早先發(fā)現(xiàn)的其間存在微短接的點(diǎn)，然后排除所述微短接。
11.如權(quán)利要求9或10中所述設(shè)備，其特征是該設(shè)備還包括用于通過判定被加過電流之后測(cè)試點(diǎn)之間的電阻確定微短接是否被成功地排除的設(shè)備。
12.如權(quán)利要求11中所述設(shè)備包括用于在微短接沒有被排除時(shí)再對(duì)測(cè)試點(diǎn)對(duì)加以電流的裝置。
13.如權(quán)利要求9至12中任一個(gè)所述設(shè)備，其特征是所述電流供給裝置包括用于在一給定電壓下提供恒定電流的裝置。
14.一種用于檢測(cè)并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。
15.一種用于檢測(cè)并排除印刷電路板上的微短接的設(shè)備，基本上如前面參照所列

的。
全文摘要
描述了用于檢測(cè)并排除印刷電路板上的微短接的方法和設(shè)備。此方法包括通過測(cè)量測(cè)試點(diǎn)間的電阻和在電阻處于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(yù)定范圍內(nèi)時(shí)推斷微短接存在來檢測(cè)測(cè)試點(diǎn)對(duì)間的微短接。在檢測(cè)到微短接之后，通過在測(cè)試點(diǎn)對(duì)之間加以電流直至燒化微短接來排除微短接。
文檔編號(hào)G01R31/28GK1237713SQ99102839
公開日1999年12月8日 申請(qǐng)日期1999年3月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月5日
發(fā)明者李和興 申請(qǐng)人:先得利科技發(fā)展有限公司