专利名称:印刷电路板的电容器测试方法及装置的制作方法
技术领域:
本发明为一种印刷电路板的电容器测试方法及装置,尤其涉及一种测试在印刷电路板(printed circuit boards,PCB)上所具有的极性的电容器(electrolytic capacitor)其接脚极性是否连接正确,以及电容器接脚的空焊或漏件情况。
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,或者电晶体、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漏件,就需要使用相关的测试仪器来测量,而其中具有正负极性的电容器测试是最困难的,例如电解电容器,因为该电解电容器若反接则会有爆裂的危险,而其中的电解液具有腐蚀性,且会破坏临近的电子元件,如同潜藏在印刷电路板上不定时炸弹,若有多个电容器并联在一起,若漏件时根本无法测试。
传统测试印刷电路板上具有极性的电容器的方式包括目视法、二端漏电流测试、三端阻抗测试法及电流感应测试法等等,其中目视法是由人工逐一检视该印刷电路板上的电容器是否漏件及极性是否正确,然而这种目视法不但耗时耗力,而且会有遗漏并不可靠。
二端漏电流测试法如图1A、B所示,是指提供正反两种极性的电压至待测电容器100上以测量其漏电流的大小来判断其电容器的极性,该待测电容器100在加上逆向电压110时,该待测电容器100充满电时会产生漏电流120,反之加上顺向电压112时,不会产生漏电流120,据此来判断该待测电容器100的极性,然而这种电容器测试方法的测试时间长,至少5倍RC常数,且需充电至电容器的额定工作电压后才能正常工作,这违反元件测试低工作电流、电压的原则,容易造成待测电容器的损坏,而且在有许多电子元件连接于印刷电路板上时,其测出的漏电流并不正确。
而三端阻抗测试法如图2所示,是指测量待测电容器200外壳202与正极接脚204及外壳202与负极接脚206的阻抗值差异来判断待测电容器200的极性,由于这种测试法所测量的皆为高阻抗,且该待测电容器200的外壳202常有绝缘保护,常常无法辨认是否有接触到外壳202而测量到其阻抗值208,另外对于不同批电容器材料而言,其阻抗差异性极大,因电容器中电解液的差异使得极性特征并不明确,必须在同一批电容器材料的情况下才勉强可进行测试,其可测率仅约30%-50%,甚至低于10%,故一般生产线内只好略过不测。
而电流感应测试法如图3所示,是指提供一10KHz的AC信号300逐一加至该待测电容器302的正极与负极,并使用一感应板(sensor pad)304在该待测电容器302的外壳处以感应电流信号306,再依据该感应电流信号306的强弱来判断该待测电容器302的极性,然而在该待测电容器302上加入10KHzAC信号300的同时,该待测电容器302所产生的低阻抗特性Zc=1/(2×3.14×f×C),使该AC信号300根本无法加到待测电容器302上,导致正负极性感应电流信号306差异很不明显,一般若是10μF以下的电容器还勉强可以测,但目前的计算机主机板上最小的电容器是22μF,因此用这种方法完全不能测试计算机主机板上的电容器。
本案发明人即为解决上述现有测试印刷电路板上具有极性电容器的缺点及实际的需求,发展出一种全新的电容器接脚极性测试方法,应用于印刷电路板的电容器测试上,可达到轻易测试所有印刷电路板的待测电容器的极性是否正确,以及是否有空焊、漏件等情况的目的。
发明内容
为达到上述目的,本发明主要特征在于提供一种印刷电路板的电容器测试方法,该印刷电路板上连接有至少一待测电容器,且该待测电容器具有两接脚电连接至该印刷电路板的导线上,该电容器接脚极性的测试方法是先将一第三探针接触于该待测电容器的外壳导电处,再由两测试探针分别电接触于该该待测电容器的两接脚与该印刷电路板的导线连接处,并施加一激发信号于该第三探针上,接着测量该两测试探针可得两组反应信号,再将这两组反应信号经一数字信号处理器(digital signal processing,DSP)转换为两组频率向量值,最后比较这两组频率向量值与一组标准向量值,若与这组标准向量值近似则为正极性接脚,否则为负极性接脚,以达到快速测出该待测电容器接脚正负极性的功效。
本发明另一目的在于提供一种印刷电路板的电容器测试装置,该印刷电路板上连接至少一待测电容器,该待测电容器具有两接脚电连接至该印刷电路板的导线上,该测试装置至少包括一信号源提供一激发信号,复数第三探针电接触于复数电容器的外壳导电处,一第三探针选择装置连接于该信号源及该第三测试探针,用以选择传送该信号源所发出的该激发信号至其中一第三测试探针上,复数测试探针分别电接触于该待测电容器的两接脚与该印刷电路板的导线连接处,该测试探针与该第三探针间可测量出两组反应信号;一探针选择装置连接至该测试探针,用以选择测量其中一待测电容器的两接脚,一数字信号处理器连接至该探针选择装置,用以转换这两组反应信号为两组频率向量值,一比较装置连接至该数字信号处理器,用以比较这两组频率向量值与一组标准向量值,即可测出该待测电容器两接脚的正负极性,或者空焊、漏件情形。
图1A、B为传统二端漏电流测试法的测试示意图;图2为传统三端阻抗测试法的测试示意图;图3为传统电流感应测试法的测试示意图;图4为本发明的测试电容器接脚极性的示意图;图5A为信号源的激发信号示意图;图5B、C为反应信号的示意图;图5D、E为频率向量值的频谱示意图;图5F为标准向量值的频谱示意图;图5G为电容器接脚空焊或漏件的频谱示意图;图6为本发明测试印刷电路板上电容器的实施例方框示意图;及图7为本发明测试印刷电路板上电容器的另一实施例方框示意图。
图号说明图1、图2、图3100 待测电容器 110 逆向电压112 顺向电压120 漏电流
200 待测电容器 202 外壳204 极接脚 206 负极接脚208 阻抗值300 AC信号 302 待测电容器304 感应板 306 感应电流信号图4、图5400 印刷电路板 402 待测电容器410 第三探针412 测试探针420 信号源 430 信号测量装置440 数字信号处理器 450 频谱比较器500 激发信号502 反应信号504 频率向量值 506 标准向量值图6、图7600 印刷电路板 602 待测电容器610 固定治具612 测试探针614 第三探针620 信号源630 第三探针选择装置640 探针选择装置650 数字信号处理器 660 比较装置670 信号测量装置680 记忆单元700 控制装置710 记录装置720 输入/输出介面
具体实施例方式
为使本发明为达到预定目的所采取的技术、手段及功效,请参阅一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,可由此得到一个深入且具体的了解,然而附图仅用于参考说明,并非用来对本发明加以限制。
请参考图4,为本发明测试电容器极性的测试原理示意图。在一般印刷电路板400上连接有至少一待测电容器402,而该待测电容器402具有正负极性的两接脚,且该两接脚都电连接至该印刷电路板400的导线上,在不知该待测电容器402其接脚极性时,测试该待测电容器402两接脚极性的测试方法为,首先将一第三探针410电接触于该待测电容器402的外壳导电处,再以两测试探针412分别电接触于该待测电容器402两接脚与该印刷电路板400的导线连接处,并由一信号源420提供一激发信号500,如图5A,施加于该第三探针410上,由一信号测量装置430分别测量该两测试探针412产生的两组反应信号502、503,如图5B及图5C,而该信号测量装置430可以为一示波器。
接着将该两组反应信号502、503经一数字信号处理器440转换为两组频率向量值504、505,该数字信号处理器440利用离散式傅立叶变换(discrete fourier transform,DFT)及快速傅立叶变换(fast fourier transform,FFT)的运算方式,将该反应信号由随时间变化(time domain)的模拟信号转换为依频率变化(frequency domain)的复数谐波向量值504、505,这些谐波频率向量值504、505经一频谱分析仪观看后即可得出一频谱图,如图5D及图5E。
最后利用一频谱比较器450比较这两组频率向量值504、505的频谱图与一组标准向量值506的频谱图,其标准向量值506的频谱图如图5F所示,若其中一组频率向量值504的频谱图与这组标准向量值506的频谱图相近似时,则这组频率向量值504所测量的接脚必为正极性,反之,若其中一组频率向量值505的频谱图与这组标准向量值506的频谱图相差较多时,则这组频率向量值505所测量的接脚必为负极性,如此即可决定出该待测电容器402两接脚的正负极性,而若是其中一或两组频率向量值中有复数谐波向量值接近于零值或与该标准向量值506相差太大时,如图5G,则表示该待测电容器402的接脚有空焊或者是漏件的情形。
而这组标准向量值506是事先测试一良好电容器的正极性接脚所得到的,并将该标准向量值506储存于一记忆单元450中。因此本发明的电容器测试并不会受到其它电子元件或电容器并联的影响,而能针对某一电容器单独进行测试。
请参阅图6所示,为本发明测试一具有多个电容器的印刷电路板的实施例示意图。本发明在测试印刷电路板600时需使用一固定治具(bed ofnails)610,用以固定该印刷电路板600的位置,而该固定治具610上装设有复数测试探针612,用以电接触于该印刷电路板600上复数待测电容器602的每一接脚与印刷电路板600的导线连接处,又在该复数待测电容器602上方设置有复数第三探针614,每一第三探针614皆电接触于一待测电容器602外壳导电处,该复数测试探针612及该复数第三探针614为导电金属制成。
本发明电容器测试装置还包括有一信号源620、一第三探针选择装置630、一探针选择装置640、一数字信号处理器650、一比较装置660及一信号测量装置670。其中该信号源620具有一输出端连接至该第三探针选择装置630,用以提供一激发信号500传送至其中一待测电容器602外壳上,使其中两测试探针612间会产生两组反应信号,该激发信号为一可调变频率的交流电压信号。
其中该第三探针选择装置630具有一输入端和复数输出端,该输入端连接于该信号源620的输出端,而该输出端则分别连接至每一第三探针614。该第三探针选择装置630用以选择将该信号源620所提供的该激发信号传送至其中一第三探针614上,让本发明可侦测任一电容器而不会有所遗漏。
其中,该探针选择装置640具有复数输入端及一输出端,该输入端则分别连接至每一测试探针612,该输出端则连接至该信号测量装置670,用以选择其中两测试探针612所产生的该反应信号传送至该信号测量装置670,而该信号测量装置670具有一测量端及一输出端,该测量端连接至该探针选择装置640的输出端,用以量取其中一待测电容器的两接脚的反应信号,在本实施例中该信号测量装置670可为一示波器。
其中,该数字信号处理器650具有一输入端及一输出端,该输入端连接至该信号测量装置670的输出端,当然本发明也可省略上述信号测量装置670,而直将该反应信号传送至该数字信号处理器650中,故可将该数字信号处理器650的该输入端连接至该探针选择装置640的输出端,该数字信号处理器650用以转换这两组反应信号为两组频率向量值。
该数字信号处理器650利用离散式傅立叶变换及快速傅立叶变换的运算方式将这两组反应信号由随时间变化的模拟信号转换为随频率变化的复数谐波向量值,如图5D及图5E,因此每一组频率向量值中即包含复数根的谐波向量值。
在本实施例中,测试一印刷电路板上的待测电容器前,需先测试一良好的电容器,得到一组包含复数谐波向量值的标准向量值储存于该记忆单元680中,再进行印刷电路板600上的待测电容器的测试。而该比较装置660即是用以将这两组频率向量值的复数谐波向量值与该记忆单元680中所储存的标准向量值的复数谐波向量值逐一进行比较。
该比较装置660具有二输入端及一输出端,该二输入端分别连接至该数字信号处理器650的输出端及该记忆单元680,比较结果若是测量该待测电容器正极性接脚时,所测得的复数谐波向量值会与这组标准向量值的复数谐波向量值相近似,反之若测量该待测电容器负极性接脚时,所测得的复数谐波向量值与这组标准向量值的复数谐波向量值相差较多。
而若是空焊或漏件情形时,则其接脚所测得的复数谐波向量值中,会有至少一根的谐波向量值因测量不到而接近于零值,而与这组标准向量值相差太大,因此相当容易且快速判断出该待测电容器的极性及漏件情况。
请参阅图7所示,为本发明电容器测量装置的另一实施例方块图。在本实施例中,本发明更包括一控制装置700、一记录装置710及一输入/输出介面720,其中该控制装置700连接至该探针选择装置640及该第三探针选择装置630,用以控制该探针选择装置640及该第三探针选择装置630去选择测试其中一待测电容器602的两接脚,该控制装置700可以为一计算机,以便可程序化的控制该探针选择装置640及该第三探针选择装置630。
其中该记录装置710连接至该比较装置660的输出端,可用以记录测试每一待测电容器两接脚的比较结果,该记录装置710可为一不具有挥发性的记忆元件构成,例如磁碟片、光碟片、EEPROM或Flash Memory...等等。而本发明可利用该输入/输出介面720直接将该比较装置660的所测得的比较结果传送至一计算机730中储存,或者可先待测试至一阶段后,再将记录于该记录装置710内的测试结果传送至该计算机730,可利用计算机730作进一步的分析及管理每一次测试的结果。
权利要求
1.一种电容器接脚极性的测试方法,该电容器具有复数接脚,该测试方法至少包括下列步骤将一第三探针接触于该电容器的外壳导电处;将至少一测试探针电接触至该电容器的接脚上;施加一激发信号于该第三探针上,由该测试探针感应至少一组反应信号;将这组反应信号转换为至少一组频率向量值;及比较这组频率向量值与一组标准向量值,若两者近似为正极性接脚,否则为负极性接脚。
2.如权利要求所述的测试方法,其特征在于比较这组频率向量值一组标准向量值,若这组频率向量值中有复数谐波向量值接近于零或相差太大时,则表示该电容器的接脚空焊或漏件。
3.如权利要求所述的测试方法,其特征在于这组标准向量值是事先测试一良好的电容器而得到的。
4.一种印刷电路板的电容器测试方法,该印刷电路板上连接有至少一电容器,该电容器具有复数接脚电连接至该印刷电路板的导线上,该测试方法至少包括下列步骤将至少一第三探针接触于该电容器的外壳导电处;将至少一测试探针电接触至该电容器接脚与该印刷电路板导线连接处;施加一激发信号于该第三探针上,由该测试探针感应复数组反应信号;将该复数组反应信号经一数字信号处理器(Digital SignalProcessing,DSP)转换为复数组频率向量值;比较该复数组频率向量值与一组标准向量值,若与这组标准向量值近似则为正极性接脚,否则为负极性接脚。
5.如权利要求4所述的电容器测试方法,其特征在于比较该复数组频率向量值与一组标准向量值,若其中该频率向量值中有复数谐波向量值接近于零或相差太大,则表示所测量的该电容器接脚为空焊或漏件。
6.如权利要求4所述的电容器测试方法,其特征在于该数字信号处理器利用离散式傅立叶变换及快速傅立叶变换的运算方式将该反应信号由随时间变化的模拟信号转换为随频率变化的复数谐波向量值,形成一组频率向量值。
7.如权利要求4所述的印刷电路板的电容器测试方法,其特征在于这组标准向量值是事先测试一良好的电容器而得到的。
8.一种印刷电路板的电容器测试装置,该印刷电路板上连接至少一电容器,该电容器具有复数接脚电连接至该印刷电路板的导线上,该测试装置至少包括一信号源,提供一激发信号;至少一第三探针,连接于该信号源,每一第三探针都电接触该电容器的外壳导电处;复数测试探针,电接触于该电容器的一接脚与该印刷电路板的导线连接处,该测试探针可产生至少一反应信号;一数字信号处理器,具有复数输入端及一输出端,该输入端连接至该测试探针,转换该反应信号为至少一组频率向量值;及一比较装置,连接至该数字信号处理器的输出端,比较该频率向量值与一组标准向量值,若与这组标准向量值近似则为正极性接脚,否则为负极性接脚。
9.如权利要求8所述的电容器测试装置,其特征在于该比较装置比较该频率向量值与该标准向量值,若该频率向量值中复数谐波向量值接近于零或相差太大,则表示所测量的该电容器接脚为空焊或漏件。
10.如权利要求8所述的电容器测试装置,其特征在于该信号源提供的该激发信号为一可调变频率的交流电压信号。
11.如权利要求8所述的电容器测试装置,其特征在于该测试探针及该第三探针为导电金属制成。
12.如权利要求8所述的电容器测试装置,其进一步包括一第三探针选择装置,具有一输入端及复数输出端,该输入端连接于该信号源,而该输出端分别连接于每一第三探针,选择传输该激发信号至其中一第三探针上。
13.如权利要求8所述的电容器测试装置,其进一步包括一测试探针选择装置,具有复数输入端及一输出端,该复数输入端分别连接至每一测试探针,而该输出端连接至该数字信号处理器的输入端,选择传送其中一测试探针的该反应信号至该数字信号处理器;一信号测量装置,具有一输入端及一输出端,该输入端连接至该测试探针选择装置的输出端,而该输出端连接至该数字信号处理器的输入端;及一控制装置,连接至该探针选择装置及该第三探针选择装置,控制该探针选择装置及该第三探针选择装置选择测量其中一电容器的接脚。
14.如权利要求13所述的电容器测试装置,其特征在于该信号测量装置为一示波器。
15.如权利要求13所述的电容器测试装置,其特征在于该控制装置为一计算机,可程序控制该探针选择装置及该第三探针选择装置。
16.如权利要求9所述的电容器测试装置,其进一步包括一记忆单元,连接至该比较装置,其内储存有至少一组标准向量值。
17.如权利要求9所述的电容器测试装置,其进一步包括一记录装置,连接至该比较装置,记录该比较装置的比较结果;及一输入/输出介面,连接至该比较装置及该记录装置,将该比较结果输出至一计算机上。
全文摘要
一种印刷电路板的电容器测试装置,包括一信号源、复数第三探针、复数测试探针、一数字信号处理器及一比较装置,而电容器接脚极性的测试方法是将该第三探针接触于一待测电容器的外壳导电处,并将两测试探针接触于该待测电容器的两接脚与该印刷电路板的导线连接处,再施加一激发信号于该第三探针上,测量这两组探针,得到两组反应信号,再将这两组反应信号经一数字信号处理器转换为两组频率向量值,最后比较这两组频率向量值与一组标准向量值,以决定出该待测电容器接脚的正负极性,或者判断出空焊或漏件情形。
文档编号G01R31/02GK1591032SQ0315633
公开日2005年3月9日 申请日期2003年9月4日 优先权日2003年9月4日
发明者周德昌 申请人:系新科技股份有限公司