专利名称：印刷电路板的元件测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种印刷电路板的元件测试装置，特别是有关于一种能测试在印刷电路板(Printed Circuit Boards)上的集成电路(Integrated Circuit，以下简称IC)、连接器及插槽等电子元件，其接脚是否开路或损坏的测试装置。
背景技术：
一般印刷电路板上连接有许多的电子元件，其包括电阻、电容等被动元件，或者晶体管、IC等主动元件，若欲测试该印刷电路板上的电子元件是否有损坏或者线路是否开路或接脚空焊等，就需要使用相关的测试仪器来测量，而其中IC元件的测试是最困难的，传统印刷电路板的测试方式包括有功能测试(functional testing)、线上电路测试(in-circuit testing)及制造缺陷分析仪(manufacturing defectanalyzers)等测试方式。
其中，功能测试是指在一印刷电路板上连接完成所有的电子元件，然后提供一预设的输入信号给该印刷电路板，并监控其输出信号，最后判断输出信号或其功能是否正确。然而，这种功能测试的方法在只有少数或单独电子元件连接于印刷电路板上而言，就无法测试出输出信号或测出的功能并不正确。通常，此类的测试仪器非常复杂且昂贵，而且必须非常注意某些没有功能的电子元件在印刷电路板上的位置，以及很精确的选择输入数据和分析其输出的结果，但对于损坏的电子元件却只能提供模糊不清的信息。
由于功能测试的限制性，线上电路测试具有可单独测试印刷电路板上的某一电子元件优点，但必需要其他所有的电子元件皆能要能正确动作，它是使用一种固定治具(bed of nails)测试器接触每一个电子元件，再针对待测电子元件作单独测试。然而有些无功能的电子元件，必需事先在整个印刷电路板中从零乱的电子元件中被取代掉，这对测试简单的电子元件而言很容易的，但对测试复杂的电子元件或者不认识的电子元件而言，这种线上电路测试可能无法达到令人满意的结果。
而制造缺陷分析仪是另一等级的测试装置，提供一种简单且便宜的测试工具，这类仪器会自动找到制造的错误处，像是印刷电路板上的短路、损坏的IC、电子元件接脚的弯曲等等，尽管这些装置很适合作好寻找短路及严重的类比错误，但对于数字的电路板测试部份却并不实际。
对于测试仪器而言，能够测试在印刷电路板上每一个电子元件的所有接聊是否皆有焊接到电路板上是非常重要的，然而功能测试可能漏失掉某些特别接脚的电子元件，因为可能有些功能必需被该些特别的接脚来执行，所以这些功能就不能测试出来，尤其是针对电路板内不认识的电子元件而言，例如ASIC(Application Specific IntegratedCircuits)，因为大部份的ASIC或者特别接脚的电子元件是无法单独隔离测试的。
在专利文献方面，如美国专利第5,124,600号，即为一种利用电容耦合确认IC内部接脚开路的装置，该专利是使用一振荡器提供一振荡电流到一金属电极上，该金属电极放置于待测IC的顶端，一测试探针连接到一电流表，并连接到一待测IC的一接脚上，当振荡电流传送到该金属电极上，由于电容耦合的原理，该振荡电流会穿过IC传送到印刷电路板的导线上，并被该电流表量测出其电流量。当IC的接脚有连接到印刷电路板的导线上，则即有电流被量测出来，若没有接触到导线或IC接脚开路则就没有电流被量测出来，因此可量测IC中所有的接脚的开路错误。
然而上述专利所揭露的元件构成复杂，且该振荡电流耦合至印刷电路板后其电流量非常小，易受外界杂讯干扰，而无法正确量出该电流值，且亦无法将其量测结果加以记录起来，以便加以分析、管理。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种印刷电路板的元件测试装置，利用电场感应原理于一电极片上感应一电场信号，再将该电场信号放大及经一数字信号处理器(DSP)运算以排除杂讯，使该电场信号能加以记录、分析及管理，其设计合理且有效改善上述的缺点。
本实用新型的主要特征在于提供一种印刷电路板的元件测试装置，用以测试印刷电路板上连接的电子元件其接脚是否与印刷电路板的导线开路或损坏，该测试装置包括一信号源，提供一测试信号，该测试信号为一可调变频率的电压信号；复数个测试探针，连接于该信号源，每一测试探针皆电气接触于一电子元件中一接脚与该印刷电路板的导线连接处；复数个电极片，每一电极片皆具有一接触面，用以接触于其中一电子元件的外体不导电处；复数个同步检波放大电路，每一同步检波放大电路的输入端皆连接至一电极片；一放大电路选择装置，其输入端连接于该复数个同步检波放大电路的输出端；及一电场量测装置，连接至该放大电路选择装置的输出端；其中，该信号源提供一测试信号通过该测试探针传送至该电子元件的接脚，并于该电极片上感应一电场信号至该同步检波放大电路，该同步检波放大电路同步检出该感应电场信号的变化量，经放大后由该电场量测装置量测，由于该电极片上所感应的电场信号与测试信号的大小成正比，又与该电子元件的接脚至该电极片的距离平方成反比，故若该电子元件接脚与印刷电路板开路，测试信号无法传送至该接脚，则该电场量测装置量测不出该电场信号。
本实用新型的次一特征在于提供上述的测试装量，其中该电场量测装置包括一数字信号处理器，连接于该放大电路选择装置的输出端，用以排除杂讯并检测出该数字信号；及一记录装置，连接于该数字信号处理器，用以记录该印刷电路板上每一电子元件的每一接脚的测试结果。
本实用新型的另一特征在于提供上述的测试装置，更包括一探针选择装置，具有一输入端连接于该信号源，亦具复数个输出端，每一输出端连接于其中一测试探针，用以选择测试某一电子元件中的某一接脚是否开路。
本实用新型的再一特征在于提供上述的测试装置，其中该同步检波放大电路上其有一同步信号输入端，连接于该信号源，用以与该信号源所提供的测试信号同步动作。
本实用新型的又一特征在于提供上述的测试装置，更包括一控制装置，连接于该探针选择装置及放大电路选择装置，用以控制该放大电路选择装置选择其中一同步检波放大电路动作，以及控制该探针选择装置选择测试待测元件其中一接脚的测试信号。


图1为本实用新型的测试示意图；图2为本实用新型测试具有多数元件的印刷电路板的实施例示意图图3为本实用新型同步检波放大电路与电极片的立体示意图；图4为本实用新型同步检波放大电路与电极片的侧视剖面图；图5为本实用新型的同步检波及大电路的实施例电路图；图6为本实用新型测试装置的第二实施例方框图。
10信号源 11测试探针12待测IC 13接脚14电极片 15放大电路16电压表
20印刷电路板 21固定治具22待测元件221接脚222顶端 23测试探针24电极片 25信号源251输出端 252参考电位端26探针选择装置261输入端262输出端27同步检波放大电路271信号输入端272参考电位端 273同步信号端274输出端28放大电路选择装置281输入端282输出端29电场量测装置291量测端292参考电位端30电场量测装置31数字信号处理器311输入端 312输出端32记录装置33输入/输出接口34待测IC 341接脚35电脑36控制装置具体实施方式
为了使贵审查委员能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
请参阅图1所示，为本实用新型的测试示意图。图中是以测试一IC12作为实施例加以说明，该测试原理是由一信号源10提供一测试信号，该测试信号为一可调变频率电压信号，通过一测试探针11电气接触至该待测IC12其中的一接脚13上，该测试探针11为导电金属所制成；并于该待测IC12的不导电外体上防止一电极片14，一般该电极片14为一金属导电片，该电极片14连接至一同步检波放大电路15的一输入端，而该同步检波放大电路15的另一输入端连接至该信号源10的共用端，如此当该信号源10发送测试信号至该待测IC12的一接脚13中，会于该电极片14上感应一电场信号，该电极片14上所感应的电场信号与信号源10的测试信号大小成正比，且又与该待测IC12的接脚13至该电极片14的距离平方成反比，因此该电场信号经该同步检波放大电路15放大后传送至一电压表16，即可量测出该电场信号，若当该待测IC12损坏或该接脚13与印刷电路板的导线开路，则测试信号即无法传送至该接脚13，而该电压表16就量测不到该电场信号，因此本实用新型的电子元件测试动作并不会受到功能上及其他电子元件的影响，而能针对某一电子元件的某一接脚单独进行测试。
请参阅图2所示，为本实用新型测试一具多数元件的印刷电路板实施例示意图。本实用新型测试印刷电路板20时需使用一固定治具(bed of nails)21，用以固定该印刷电路板20的位置，该印刷电路板20上连接有复数个待测元件22，每一待测元件22皆具有复数个接脚221连接至该印刷电路板20的导线上(图中未示)，而该固定治具21上装设有复数个测试探针23，用以电气接触至该复数个待测元件22的每一接脚221与印刷电路板20的导线连接处(围中未示)，又于该印刷电路板20上方设置有复数个电极片24，每一电极片24皆具有一接触面，用以接触于其中一待测元件22的顶端222不导电处。
其测试原理如前所述，本实用新型测试装置尚包括有一信号源25、一探针选择装置26、复数个同步检波放大电路27、一放大电路选择装置28及一电场量测装置29。其中该信号源25具有一输出端251及一参考电位端252，一般该参考电位端252连接至一共用接地电位。而其中该探针选择装置26具有一个输入端251和复数个输出端252，其中该输入端261连接于该信号源25的输出端251，而该复数个输出端262中每一输出端262皆相对连接一测试探针22，故该探针选择装置26可将信号源25所提供的测试信号选择传送至某一测试探针23上，让本实用新型可控制测试待测元件22的每一接脚，而不会有所遗漏。
其中，该复数个同步检波放大电路27设置于该电极片24上方，请一并参阅图3、图4所示为一同步检波放大电路27与一电极片24的立体示意图及侧视剖面图，该同步检波放大电路27上设有一信号输入端271、一参考电位端272、一同步信号端273及一输出端274，再请一并参阅图5为该同步检波放大电路的实施例电路图。其中该信号输入端271为电气连接至该电极片24，该参考电位端272与信号源25的参考电位端251电气连接着。该信号源25所提供的该测试信号通过该测试探针23传送至该待测元件22的一接脚221上，因此会在该待测元件22的顶端222所接触的该电极片24上感应一电场信号，该电场信号输入至该同步检波及大电路27的输入端271，再由该参考电位端272回到该信号源25，形成一电场感应回路。
其中，该放大电路选择装置28具有复数个输入端281及一输出端282，该每一输入端281电气连接至一同步检波放大电路27的输出端274，用以选择该复数个同步检波放大电路27其中一个动作，而形成一电场感应回路。其中该电场量测装置29具有一量测端291及一参考电位端292，该量测端291连接至该放大电路选择装置28的输出端282，而该参考电位端292电气连接于该信号源25及该同步检波放大电路27的参考电位端252、272。在本实施例中该电场量测装置29为一电压表。该电场信号经同步检波放大电路27同步检波放大后通过该放大电路选择装置28传送至该电场量测装置29，并由该电场量测装置29量测出该电场信号的电压值，若该待测元件22损坏或者该待测元件22的接脚221与印刷电路板20的导线形成开路，则该电场量测装置29即量测不出该电场信号。
请参阅图6所示，为本实用新型测试装置的另一实施例方框图。在本实施例中与图2的实施例所不同之处在于该电场量测装置30由一数字信号处理器31、一记录装置32及一输入/输出接口33所构成，其目的在于可将该复数个待测元件22中的每一接脚221的测试结果皆转换成数字化，以便将其储存起来，再利用电脑35等设备分析及管理每一次所测试的结果。
其中，该数字信号处理器31其有一输入端211及复数个输出端312，其中该输入端311连接于该放大电路选择装置28的输出端282，用以将外在环境中的杂讯排除，并正确检测出该数字式的电场信号。本实用新型为迁就外在环境中有许多的杂讯会干扰电场信号的检测，用仪器量测该电场信号时，或许人眼可以判断哪些是杂讯，而哪些是有用的电场信号，但机器却无法分辨，因此本实用新型为能记录、分析、管理所有的测试结果，即利用该数字信号处理器31强大信号运算能力，提高信号杂讯比(Signal-to-noise，S/N)，将杂讯排除掉，仅保留所检测出的正确电场信号。
其中，该记录装置32连接于该数字信号处理器31的复数个输出端312，可用以记录所测试的每一待测元件22的每一接脚221的测试结果。该记录装置22为一不具挥发性的存储元件所构成，例如磁碟、光碟、Flash Memory或EEPROM等等。
本实用新型可直接通过该输入/输出接口33将该数字信号处理器31的输出端312连接至该电脑35中储存，亦或先储存至该记录装置32内，待测试动作至一阶段后，再将该记录装置32内的测试结果传送至该电脑35。本实用新型另设有一控制装置36连接至该探针选择装置26及放大电路选择装置28，用以接受该电脑35中的可程序控制，以控制放大电路选择装置28去选择某一同步检波放电路27动作，再控制探针选择装置26去选择测试某一接脚221的测试信号。
另外，本实用新型为能使所有的测试动作皆能同步进行，以免未进行测试动作时仍量测出一些杂讯，造成该数字信号处理器31及该记录装置32记录一些不需要的信号，因此本实用新型于该同步检波放大电路27中另设有一同步信号输入端273电气连接至该信号源25，用以与该信号源38所提供的测试信号同步动作。
因此，本实用新型一种印刷电路的元件测试装置，确能通过上述所揭露的技术内容，提供一能正确检测出印刷电路板上的电子元件接脚是否与印刷电路板的导线开路或者损坏。因此本实用新型提供一种迥然不同于公知技术的设计。
权利要求1.一种印刷电路板的元件测试装置，该印刷电路板上连接有复数个电子元件，该复数个电子元件皆具有复数个接脚连接至印刷电路板的导线上，其特征是，该测试装置至少包括一信号源，其提供一测试信号，该信号源具有一输出端及一参考电位端；复数个测试探针，连接于该信号源的输出端，每一测试探针皆电为接触于该电子元件中的一接脚连接至该印刷电路板的导线上；复数个电极片，每一电极片皆具有一接触面，用以接触于其中一电子元件的外体不导电处；复数个同步检波放大电路，设置于该复数个电极片上方，具有一信号输入端、一输出端及一参考电位端，该信号输入端电气连接至该复数个电极片；一放大电路选择装置，具有复数个输入端及一输出端，每一输入端电气连接至一同步检波放大电路的输出端；一电场量测装置，具有一量测端及一参考电位端，该量测端连接至该放大电路选择装置的输出端；其中，该信号源所提供的该测试信号通过该测试探针传送至该电子元件的接脚上，并于该电极片上感应一电场信号，该电场信号与测试信号的大小成正比，又与该电子元件的接脚至该电极片的距离平方成反比，并经该同步检波放大电路同步检波放大后由该电场量测装置检测出来，若该电子元件的接脚未连接至该印刷电路板的导线上，则检测不出该电场信号。
2.如权利要求1所述的印刷电路板的元件测试装置，其特征是，该信号源提供的测试信号为一可调变频率的电压信号。
3.如权利要求1所述的印刷电路板的元件测试装置，其特征是，该复数个测试探针为导电金属所制成。
4.如权利要求1所述的印刷电路板的元件测试装置，其特征是，该电极片为一金属导电片。
5.如权利要求1所述的印刷电路板的元件测试装置，其特征是，该同步检波放大电路更具有一同步信号输入端，连接于该信号源，用以与该信号源所提供的测试信号同步动作。
6.如权利要求1所述的印刷电路板的元件测试装置，其特征是，该电场量测装置为一电压表。
7.如权利要求1所述的印刷电路板的元件测试装置，其特征是，该电场量测装置至少包括一数字信号处理器，连接于该放大电路选择装置的输出端，其排除杂讯并正确检测出该电场信号。
8.如权利要求7所述的印刷电路板的元件测试装置，其特征是，该电场量测装置更包括一记录装置，连接于该数字信号处理器，其记录该复数个电子元件的所有接脚的测试结果。
9.如权利要求8所述的印刷电路板的元件测试装置，其特征是，该记录装置为一不具挥发性的存储元件所构成。
10.如权利要求1所述的印刷电路板的元件测试装置，其进一步包括一探针选择装置，具有一输入端及复数个输出端，该输入端连接于该信号源，而该每一输出端连接于一测试探针，其逐一选择传送测试信号至每一测试探针上。
11.如权利要求1所述的印刷电路板的元件测试装置，其特征是，该信号源的参考电位端为一共用接地电位。
12.如权利要求1所述的印刷电路板的元件测试装置，其特征是，更包括一控制装置，连接至该探针选择装置及该放大电路选择装置，其控制放大电路选择装置去选择某一同步检波放电路动作，以及控制探针选择装置去选择测试某一接脚的测试信号。
专利摘要一种印刷电路板的元件测试装置，用以测试印刷电路板上连接的电子元件其接脚是否与印刷电路板的导线开路或损坏，该测试装置包括一信号源；复数个测试探针，连接于该信号源及电子元件的接脚；复数个电极片，接触于电子元件的外体处；复数个同步检波放大电路，输入端连接至该电极片；一电场量测装置，连接至该同步检波放大电路的输出端。该信号源提供一测试信号通过该测试探针传送至该电子元件的接脚，于该电极片上会感应一电场信号，该电场信号与测试信号的大小成正比，且与该待测元件的接脚至该电极片的距离平方成反比，因此该电场信号经该放大电路放大后传送至该电场量测装置，即可量测出该电场信号。
文档编号G01R31/02GK2629046SQ0326377
公开日2004年7月28日 申请日期2003年5月26日 优先权日2003年5月26日
发明者周德昌 申请人:系新科技股份有限公司