四線四端子飛針電阻法測量線圈板開路/短路的應(yīng)用

朱燦華 李華團(tuán)

（昆山市華新電子集團(tuán)有限公司，江蘇 昆山 215341）

1 問題描述

傳統(tǒng)的印制板開短路測試方法是通過導(dǎo)通電阻來判定開路/短路（O/S），例如通常導(dǎo)通阻值設(shè)定為20 Ω，線路阻值大于20 Ω時機(jī)器判斷為開路，小于20 Ω時機(jī)器判斷為合格，而阻值小于20 Ω的線路則無法精確測試出其實(shí)際電阻值而成為測試盲區(qū)。線圈板中因布線回路較多阻值都一般小于20 Ω，因此常規(guī)的測試方法檢測線圈板開、短路是不可行的。

2013年6月20日，我公司客戶反饋某PCB產(chǎn)品在SMT后檢測出開、短路，不良率高達(dá)3%。嚴(yán)重影響到報廢成本及聲譽(yù)，決定成立專案分析，找出根本原因并改善。

該P(yáng)CB成品測試采用明信專用測試機(jī)100%測試；電氣測試通常情況下是不存在漏失，除非是人為漏失所致。但開短路不良率達(dá)3%，人為因素漏失不會有如此高的比例。因此需要排查測試系統(tǒng)是否存在測試盲區(qū)。取客戶端測試有問題板，拿回再做電氣測試，測試結(jié)果為PASS，因此可以判斷我司成品測試存在測試盲區(qū)。

2 分析過程

此款PCB產(chǎn)品為電磁感應(yīng)觸摸屏的電磁板PCB。電磁板為了保證產(chǎn)生完整磁通量，因此電磁板PCB必須控制線路網(wǎng)絡(luò)的電阻值。為此電磁天線PCB品質(zhì)要求：電阻值合格+合理布線設(shè)計(jì)=良好電磁場。影響PCB網(wǎng)絡(luò)阻值的因素經(jīng)列出8種不良現(xiàn)像（圖1）均定會造成電阻值變化。

傳統(tǒng)的線路板開短路測試方法是通過導(dǎo)通電阻來判定開路/短路（O/S），對于電磁天線板PCB更無法精確測量具體阻值。為此對電感板PCB測試設(shè)備提出新的要求

3 導(dǎo)入四線四端飛針電阻法測試

（1）確定PCB為電感線圈板。

調(diào)取工程資料圖，通過genesis2000 net查找功能發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)錯綜布線，且同一網(wǎng)絡(luò)布線有多條并排線，因此定義此PCB產(chǎn)品為電感線圈板。電感線圈板常規(guī)的PCB測試機(jī)是無法檢測出O/S（如圖2）。

圖1 PCB影響電阻值的因素

圖2 電感線圈板

根據(jù)以上圖可以看出，線圈板開路、短路、正常三種狀態(tài)用mason常規(guī)測試機(jī)測試結(jié)果均為pass,說明常規(guī)測試機(jī)無法檢測線圈板O/S。當(dāng)線圈開路時導(dǎo)體截面積變小則電阻值變大，當(dāng)線圈短路時導(dǎo)體載面積變大則電阻值變小，因此根據(jù)這特性原理可導(dǎo)入四線四端子電阻法檢測線圈開短路。

（2）四線四端子測試原理。

四線四端子測試如圖3和圖4。四端子測試時電流供給回路與電壓測定回路勻是獨(dú)立進(jìn)行（電流供給回路2個端子與電壓測定回路2個端子，共計(jì)4端子），由于電壓表內(nèi)部阻值非常高（理論上為開路），故電壓測定回路中排線阻值、接觸阻抗皆可忽略，因此可精確測得被測PCB之微小阻值。四線四端子測試精度：0.4 mΩ，測試分辨率：0.01 Ω。四線四端子飛針探針實(shí)物如圖5。

圖3 四線四端子測試示意圖

圖4 四線四端子等效電路圖

圖5 四線四端子飛針探針

（3）確定網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)電阻值。

導(dǎo)入四線四端子測試前必須知道網(wǎng)絡(luò)的排布設(shè)計(jì)和各網(wǎng)絡(luò)阻值，為此要求客戶提供線圈設(shè)計(jì)圖所對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)及對應(yīng)阻值要求，以下是客戶提供的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)及對應(yīng)阻值要求（圖6）。R4和R6可通過字符mark定位，而IC端PIN腳功能則需用protel99查看（圖7）。

圖6 網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)電阻值

圖7 IC端點(diǎn)

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)布線繪制了原理圖示意圖（圖8）。在飛針機(jī)中手動輸入線圈網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)號及阻值，共76個網(wǎng)絡(luò)回路。

圖8 原理圖示意圖

（4）四線四端子飛針測試。

線圈排布、網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)及對應(yīng)阻值標(biāo)準(zhǔn)確定后，則下一步進(jìn)行四線四端子飛針測試.通過精確測量各線圈阻值來判定o/s。例如：線圈R4&TX1當(dāng)開路時，飛針阻值：“over”；當(dāng)線圈短路時，飛針阻值＜4.5 Ω。如此可判斷線圈開路、短路問題，并且不存在測試盲區(qū)。

4 結(jié)果驗(yàn)證

用四線四端子飛測量該產(chǎn)品（線圈板）1000塊，提交客戶上線結(jié)果100%合格。說明四線四端子電阻法檢測線圈板方法可行，可以檢測出線圈板開、短路、阻值問題。解決線圈板O/S檢測困難、測試盲區(qū)問題。