四線測(cè)試機(jī)檢測(cè)鋰電池保護(hù)板焊盤內(nèi)阻

趙 強(qiáng) 邱成偉 陳勝利

（惠州中京電子科技有限公司，廣東 惠州 519029）

鋰電池保護(hù)板是起到保護(hù)電池的作用，保護(hù)板焊盤內(nèi)阻對(duì)鋰電池保護(hù)有非常重要的影響，印制電路板廠傳統(tǒng)的測(cè)試焊盤內(nèi)阻的方法為使用低阻測(cè)量儀進(jìn)行檢測(cè)，手動(dòng)的測(cè)量方式不僅測(cè)試效率低下，且測(cè)試時(shí)尾數(shù)頻繁跳動(dòng)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果有偏差。因此采用四線測(cè)試機(jī)測(cè)試焊盤之間的內(nèi)值，測(cè)試快速準(zhǔn)確且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試、自動(dòng)生產(chǎn)報(bào)告等功能。鋰電池保護(hù)板內(nèi)阻指的是：兩個(gè)相通的焊盤就在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間電流通過時(shí)的一個(gè)阻值，根據(jù)歐姆定律計(jì)算。

1 四線測(cè)試原理

印制板導(dǎo)通阻值R測(cè)試，是通過測(cè)定網(wǎng)絡(luò)上輸入電流I所引起的下降電壓V，除以電流值來計(jì)算（R=V/I）。導(dǎo)通阻值測(cè)定的種類有4線2端子測(cè)定法和4線4端子測(cè)定法兩種見圖1所示。

圖1 4線測(cè)試法

1.1 （4線2端子）測(cè)定法

進(jìn)行阻值測(cè)定不會(huì)受導(dǎo)線或探針的導(dǎo)通抵抗的影響。由于電壓計(jì)的輸入抵抗大，從定電流源輸出的電流基本上不通過電壓計(jì)，而是全部流入被測(cè)線路板。由于不受定電流源和探針之間導(dǎo)通抵抗的影響，因此可以相對(duì)高精度地測(cè)定抵抗值。但是，由于探針和DUT（待測(cè)器件）之間存在接觸阻值，阻值變小時(shí)，忽略接觸抵抗部分需要做一些補(bǔ)正。

1.2 （4線2端子）測(cè)定法

測(cè)試阻值相對(duì)較大的DUT時(shí)精確度較高，但是DUT抵抗值相對(duì)較小時(shí)，則無法忽略探針和DUT之間的接觸抵抗，無法充分補(bǔ)正，精確度則會(huì)下降；針對(duì)這一點(diǎn)，可以使用4線4端子測(cè)定法。4線4端子測(cè)定法，接觸抵抗的影響消失，可進(jìn)行誤差極小的阻值測(cè)定。4線4端子測(cè)定法是把一根探針頭部進(jìn)行超細(xì)微加工，通過分割定電流源的輸入輸出端子（Source or Force）和電壓計(jì)的輸入端子（Sense），使用4線4端子探針來實(shí)現(xiàn)。

2 案例分析

客戶要求每單元板都需要測(cè)焊盤內(nèi)阻=（VG至RA+RB至P-）+（VL2至VL1+VH2至VH1）+（VP至FA+FB至MA+MB至MC+MD至P+）；內(nèi)阻合格的判定標(biāo)準(zhǔn)為17～24 mΩ。

3 解決方案

傳統(tǒng)測(cè)試焊盤內(nèi)阻使用的低阻測(cè)試儀如圖4所示?，F(xiàn)行改進(jìn)后使用四線測(cè)試機(jī)進(jìn)行焊盤低阻測(cè)試如圖5所示。

四線測(cè)試機(jī)器測(cè)試內(nèi)阻操作步驟為：調(diào)取資料→放板→選擇對(duì)位點(diǎn)→測(cè)試→導(dǎo)出結(jié)果

4 四線測(cè)試內(nèi)阻資料制作

阻值的設(shè)計(jì)原理是基于：R＝ρ×L/S=（2×0.0175×L）/（W1+W）×T

圖2 鋰電池保護(hù)板圖

圖3 鋰電池保護(hù)內(nèi)阻測(cè)試點(diǎn)示意圖

其中ρ——電阻率常數(shù)，L——線路長度，T——線路銅厚，W1——線寬上幅，W——線寬下幅。

焊盤內(nèi)阻測(cè)試四線機(jī)資料制作解析：我們制作飛針前必須用原稿（備份）與工作稿（單元）進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)比對(duì)，檢查計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)工具（CAM）制作的工作稿（單元）網(wǎng)絡(luò)是否有差異的地方，有差異的要找制作者確認(rèn)清楚。根據(jù)客戶提供的資料，導(dǎo)出準(zhǔn)備資料格式的資料。

步驟1：打開料號(hào)進(jìn)入備份刪除外框線進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)比對(duì)，比對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)把外形與塞孔層屬性設(shè)為混合。

步驟2：備份資料與單元進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)比對(duì)，看短路與開路處顯示個(gè)數(shù)是否為0；顯示為0證明網(wǎng)絡(luò)關(guān)系是一致性的，顯示有個(gè)數(shù)這時(shí)就要確認(rèn)不同點(diǎn)的原因。

步驟3：把單元所有鉆孔層及阻焊層替換到備份層。

步驟4：打開刀具庫把非金屬化孔挑出來移動(dòng)到新層命名為N。

步驟5：打開工作層參照層，刪除掉與非金屬化孔對(duì)應(yīng)的阻焊開窗。

步驟6：輸出備份層鉆孔、防焊、線路層，輸出時(shí)按準(zhǔn)備資料輸出，格式設(shè)為英制后導(dǎo)零2:6

步驟7：輸出頂層的鉆帶方便制作好測(cè)試資料后做參考排版，同時(shí)前綴用自動(dòng)復(fù)制現(xiàn)有料號(hào)名，方便檢查料號(hào)有無做錯(cuò)現(xiàn)象。

步驟8：雙擊打開資料儲(chǔ)存軟件，導(dǎo)入所有準(zhǔn)備資料。

步驟9：各層相應(yīng)的屬性定義，參考資料號(hào)是一個(gè)HDI（高密度互聯(lián)板）四層一壓一階的HDI板子。

步驟10：盲孔從二層鉆到三層鉆孔屬性定義；通孔一層到四層鉆孔屬性定義；盲孔從一層鉆到二層鉆孔屬性定義；盲孔從四層鉆到三層鉆孔屬性定義。

步驟11：頂層阻焊屬性定義；底層阻焊屬性定義；參照排版屬性定義；外框?qū)傩远x。

步驟12：L1層線路屬性定義；L2層線路屬性定義；L3層線路屬性定義。

步驟13：所有層屬性定義好后更新線性。

步驟14：清除負(fù)數(shù)。

步驟15：把鉆孔層及頂層線路和底層線路與防焊對(duì)應(yīng)開窗線性轉(zhuǎn)為PAD（焊盤）屬性。點(diǎn)擊1-2-4-5為規(guī)則線性轉(zhuǎn)焊盤。點(diǎn)擊1-3-4-5為不規(guī)則線性轉(zhuǎn)焊盤。

步驟16：轉(zhuǎn)好所有焊盤后更新線性，更新網(wǎng)絡(luò)。

步驟17：跑測(cè)點(diǎn)，刪除中間層，刪除垃圾點(diǎn)。

步驟18：把測(cè)點(diǎn)層不規(guī)則焊盤轉(zhuǎn)為規(guī)則焊盤。

步驟19：檢查一點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，看端點(diǎn)是否有漏設(shè)測(cè)點(diǎn)；把高亮顯示出的網(wǎng)絡(luò)復(fù)制到新層，把漏設(shè)測(cè)點(diǎn)的端點(diǎn)手動(dòng)加上；檢查零點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。把漏設(shè)測(cè)點(diǎn)的端點(diǎn)手動(dòng)加上。

步驟20：制作外框，更新線性、更新網(wǎng)絡(luò)、更新測(cè)點(diǎn)，排版，點(diǎn)擊保存。

步驟21：打開外框點(diǎn)擊跑拼板，顯示每個(gè)單元為淡紅色為正常跑完；輸出測(cè)點(diǎn)，有拼板輸出測(cè)點(diǎn)用mnf2，無拼板輸出測(cè)點(diǎn)用mnf1。

中間步驟有省略。

步驟39：到此簡單測(cè)試資料已制作完全。把輸出的測(cè)試資料上傳到指定路徑即可。

5 實(shí)操過程

5.1 調(diào)取資料

以我公司生產(chǎn)板實(shí)操為例：根據(jù)路徑找到相應(yīng)資料，我司測(cè)試資料后綴為.mnf2格式。調(diào)取測(cè)試資料過程需要注意看清料號(hào)，預(yù)防調(diào)錯(cuò)資料。

5.2 放板

放入測(cè)試板時(shí)需注意：（1）注意資料方向，放板是需與資料方向保證一致；（2）放板時(shí)候需保證板子固定，確認(rèn)上下夾具是否夾穩(wěn)測(cè)試板；（3）固定后查看測(cè)試板是否存在因壓力過大導(dǎo)致測(cè)試板有弓曲現(xiàn)象；（4）板子擺放方向需要與資料保證一致，判斷方法根據(jù)板面焊盤類型來辨別。

5.3 選擇對(duì)位點(diǎn)

根據(jù)工程資料中選擇相應(yīng)對(duì)位點(diǎn)，常規(guī)會(huì)有三個(gè)。操作步驟：“工作管理”→“設(shè)定對(duì)位點(diǎn)”→點(diǎn)擊第一個(gè)測(cè)試對(duì)位點(diǎn)中“測(cè)試點(diǎn)一”→用鼠標(biāo)右鍵選擇所需的對(duì)位點(diǎn)；第二個(gè)對(duì)位點(diǎn)的選擇點(diǎn)擊第一個(gè)測(cè)試對(duì)位點(diǎn)中“測(cè)試點(diǎn)二”→用鼠標(biāo)右鍵選擇所需的對(duì)位點(diǎn)；第三個(gè)對(duì)位點(diǎn)的選擇點(diǎn)擊第一個(gè)測(cè)試對(duì)位點(diǎn)中“測(cè)試點(diǎn)三”→用鼠標(biāo)右鍵選擇所需的對(duì)位點(diǎn)。選擇對(duì)位點(diǎn)后注意多往下確認(rèn)幾個(gè)點(diǎn)，看下測(cè)試點(diǎn)是否在阻焊開窗焊盤上以判讀選擇對(duì)位點(diǎn)是否正確，若有偏移可通過微調(diào)保證測(cè)試點(diǎn)準(zhǔn)確。

5.4 測(cè)試

做完所有前期準(zhǔn)備動(dòng)作后可開始測(cè)試，測(cè)試時(shí)點(diǎn)擊開始測(cè)試即可。若無需全部測(cè)試可選擇忽略單元僅選擇測(cè)試自己想要的單元即可。

5.5 導(dǎo)出測(cè)試結(jié)果

內(nèi)阻測(cè)試是測(cè)試焊盤對(duì)焊盤之間的阻值，測(cè)試結(jié)束后可以點(diǎn)擊生成報(bào)表，導(dǎo)出測(cè)試報(bào)告及測(cè)試阻值結(jié)果。整理后數(shù)據(jù)（單位：mΩ）如表1所示。

表1 整理后測(cè)量數(shù)據(jù)（單位：mΩ）

5.6 測(cè)試結(jié)果分析

受設(shè)備因素影響，四線機(jī)導(dǎo)出數(shù)據(jù)單位為“Ω”（客戶通常要求為“mΩ”）且原始數(shù)據(jù)較混亂，為了便于分析數(shù)據(jù)，我公司整理成統(tǒng)一格式，為了便于分析，我公司轉(zhuǎn)換單位與客戶要求保持一致，同時(shí)添加匯總阻值與客戶要求做比對(duì)。

通過測(cè)試結(jié)果顯示，所生產(chǎn)鋰電池保護(hù)板可滿足客戶要求判定標(biāo)準(zhǔn)17～24 mΩ。同時(shí)進(jìn)一步驗(yàn)證了利用四線測(cè)試機(jī)用于鋰電池保護(hù)板焊盤內(nèi)阻測(cè)量的可行性。

6 結(jié)論

（1）新能源汽車行業(yè)蒸蒸日上，鋰電池被普及使用，而作為鋰電池核心輔助部件的鋰電池保護(hù)板也越來越受人們的青睞，對(duì)于鋰電池保護(hù)板的焊盤內(nèi)阻測(cè)試也作為印制電路板成為最終可靠性檢測(cè)的一項(xiàng)常規(guī)檢測(cè)手段，本文通過利用四線測(cè)試機(jī)的特性，制作針對(duì)鋰電池保護(hù)板所對(duì)應(yīng)的測(cè)試點(diǎn)資料，進(jìn)行自動(dòng)化快速檢測(cè)焊盤內(nèi)阻，同時(shí)通過導(dǎo)出結(jié)果的優(yōu)化，通過對(duì)要求設(shè)備商對(duì)四線機(jī)的軟件進(jìn)行優(yōu)化，可直觀的輸出便于快速判讀的焊盤內(nèi)阻測(cè)量數(shù)據(jù)。

（2）通過測(cè)試結(jié)果顯示，所生產(chǎn)鋰電池保護(hù)板可滿足客戶要求判定標(biāo)準(zhǔn)17～24 m Ω。同時(shí)進(jìn)一步驗(yàn)證了利用四線測(cè)試機(jī)用于鋰電池保護(hù)板焊盤內(nèi)阻測(cè)量的可行性。