Способ контроля печатных плат Советский патент 1991 года по МПК G01R31/02 

СО

С

Изобретение относится к радиотехнике и электронике, в частности к измерительной технике, и может быть использовано для обнаружения дефектов печатных плат. Цель изобретения - повышение информативности контроля и его достоверности. На один вывод из пары выводов контролируемой проводниковой линии от рефлектометра с помощью сигнального и экранного зондов подают тестовый сигналов виде единичного перепада напряжения с фронтом пикосе- кундной длительности. Зондирующий сигнал распространяется по контролируемой линии и отражается от ее конца или от нео- днородностей волнового сопротивления. По рефлектограмме зондирующего и отраженного сигналов выявляют различные дефекты платы. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и электронике, в частности к измерительной технике, и может быть использовано для обнаружения местоположения таких дефектов печатных плат, как ионные загрязнения, перетравы, недотравы, обрывы проводниковых линий, неоднородности волнового сопротивления в высокочастотных полоско- вых линиях, короткие замыкания разобщенных цепей.

Цель изобретения - повышение информативности контроля и его достоверности.

На чертеже показана установка для реализации предложенного способа.

Рефлектометр, вход-выход которого через отрезок эталонного коаксиального кабе- ля 2, имеющего заданное волновое сопротивление и длину, соединен с первым сигнальным зондом 3, второй экранный зонд 4 соединен с экранной жилой 5 коаксиального кабеля 2. Первый зонд обеспечивает контактирование с выводом 6 контролируемого печатного проводника 7, расположенного на печатной плате 8, покрытой пленкой деионизованной воды 9. Второй зонд обеспечивает контактирование с токопроводящим слоем 10 перфорированной пластины из фольгированного диэлектрика 11, причем отверстия .2 в пластине совмещены с выводами печатных проводников на плате, а расстояние от точки контактирования первого зонда до точки контактирования второго зонда и длина зондов должны быть менее четверти длины волны максимальной частоты - гармонической составляющей широкополосного спектра частот, зондирующего линию тестового сигнала в виде единичного перепада напряжения с фронтом пикосе- кундной длительности. При соблюдении

о ч

00

о

atux условий искажения, вносимые измерительными зондами в измерительный тракт, минимальны. Токопроводящий слой 10 пластины из фольгированного диэлектрика 11 совместно с диэлектрическим слоем, плотно соприкасающимся с контролируемой печатной платой 8 и печатными проводниками, Образуют волноводы в виде несимметричных Колосковых линий, по которым распространяется зондирующий сигнал.

Третий зонд 13 (обозначен пунктиром) Соединен с экранной жилой 5 коаксиального кабеля 2 или с вторым зондом 4 гибким гфоводом. Третий зонд предназначен для поочередного подключения (сканирования) ко всем выводам 14-16 платы, кроме вывода |), на который подается тестовый сигнал в данный момент. На чертеже для примера юказаны два печатных проводника 7, 17 платы, на самом деле их может быть множество. Проводники 7,17 не имеют электрической связи, т. е. они разобщены. Если же между проводниками 7, 17 есть островок соли 18, который под воздействием деиони- зованной воды 9 растворится в воде с обра- зованием проводящих ионов, то проводники 7, 17 имеют электрическую связь между собой, что отражается на ре- флектограмме.

Проверку печатных плат и отдельных слоев многослойных печатных плат проводят в следующей последовательности.

На один вывод 6 из пары выводов 6, 16 контролируемой проводниковой линии 7 от рефлектометра 1 с помощью сигнального и экранного зондов подают тестовый сигнал в виде единичного перепада напряжения с фронтом пикосекундной длительности. Зондирующий сигнал распространяется по линии 7 и отражается от ее конца 16 или от неоднородностей волнового сопротивления, если они имеются в линии. Неоднородности волнового сопротивления могут быть обусловлены разнотолщинностью линии за счет перетравов, недотравов, неоднородностью диэлектрической проницаемости диэлектрика платы и обрывами в линии, ложными перемычками, ионными загрязнениями, локализованными между не связан- ными электрически (разобщенными) цепями, у кромок проводников. Зондирующий линию и отраженный сигналы смешиваются в смесителе рефлектометра и поступают на вход стробископического преобразователя рефлектометра, который измеряет мгновенные значения повторяющихся сигналов в момент подачи коротких импульсов напряжения (стробирующих импульсов), сдвинутых во времени относительно зондирующего сигнала при каждом его

повторении, и, таким образом, последовательно считывает сигнал по точкам. Во входном устройстве происходит модуляция строб-импульсов сигналом и одновременно

их расширение, огибающая расширенных импульсов повторяет форму сигнала, сигнал и неоднородности волнового сопротивления, изменяющие напряжения сигнала в местах, где находятся дефекты линии,

индицируются на индикаторном устройстве рефлектометра.

Расстояние 1х от точки касания первого зонда до неоднородности волнового сопротивления в линии, изменяющей напряжение

зондирующего сигнала в месте неоднородности в сторону уменьшения - увеличения в зависимости от характера неоднородности, определяется по времени запаздывания отраженного сигнала относительно фронта

зондирующего сигнала, т. е.

1 / 1 с , 1 с

тр V тз - 2 Ч W

где V - скорость распространения электромагнитной волны (ЭВМ); С - скорость распространения ЭВМ в свободном пространстве;

С

v T7 коэффициент укорочения ЭВМ

в линии с диэлектриком, причем r - , где в -диэлектрическая проницаемость териала платы, пластины.

При контроле печатных плат- предложенным способом, подавая на один из выводов цепи платы (цепь платы может быть разветвленной, состоящей из нескольких проводников) зондирующий тестовый сигнал, наблюдая рефлектограмму зондирующего и отраженного сигналов, можно

выявить различные дефекты проводников и дефекты самой платы, такие как обрыв цепи и расстояние до обрыва, разнотолщинность диэлектрика, изменение ширины проводника и ложную связь с другими цепями, электрически не связанными с контролируемой в данный момент цепью. Для того, чтобы обнаружить, с какой из множества разобщенных цепей, связана контролируемая цепь 7 (на которую в данный момент подан тестовый сигнал), необходимо подать тестовый сигнал на один из выводов, например выводы 6 цепи 7, а третьим зондом 13 - поочередно подсоединить к экрану выводы других цепей, электрически разобщенных с

цепью 7, например третий зонд 13 подсоединить к выводу 14 цепи 17. Рисунок ре- флектограммы изменится, если цепь 17 имеет ложную электрическую связь с цепью 7 через островок ионных загрязнений 18. Если же цепь 7 не имеет электрической связи с цепью 17, то рисунок рефлектограммы не изменится. Если подсоединить третий зонд 13 к выводу 16 цепи 7, то зондирующий сигнал вместо перепада напряжения примет форму П-образного импульса, длитель- 5 ность которого пропорциональна длине цепи 7, т. е., посадив конец цепи 7 на землю третьим зондом 13, изменяем напряжение сигнала в точке конца линии 7 в сторону уменьшения до нуля. Подавая 10 тестовый сигнал на вывод одной цепи, например, на вывод 6 цепи 7, и поочередно подключая к проводящему слою пластины третьим зондом 13 выводы других цепей платы, а также выводы, соответствующие 15 разветвлению цепи 7, находим все цепи, которые имеют ложную связь с цепей 7 по изменению рефлектограммы сигнала, т. е. по скачку напряжения зондирующего сигнала в сторону уменьшения до нуля. Если же 20 третий зонд поочередно соединяем с другими выводами, например с выводом 16 той же цепи 7, на которую подан зондирующий сигнал, то по изменению перепада напряжения сигнала на П-образный судим о связи 25 вывода 16 (это может быть металлизированное отверстие в плате) с цепью 7 или о5 отсутствии этой связи, если форма сигнала,Н поданного на вывод 6 цепи 7, не изменяется несмотря на то, что вывод 16 посажен на 30 землю третьим зондом 13.

Такие же операции (как с выводом 6 и цепью 7) проводим и с другими выводами платы, принадлежащими другим цепям, подавая зондирующий сигнал, например, на 35 вывод 15 цепи 17 посредством первого 3 и второго 4 зондов, по изменению рефлектограммы находим дефекты цепи типа обрыв, перетравы, недотравы и др. до подсоединения к земле третьим зондом 13 других 40 выводов платы, затем третий зонд 13 поочередно подсоединяем ко всем другим выводам платы, кроме вывода 15, по изменению рефлектограммы находим все цепи, имеющие ложную связь с цепью 17, на которую 45 подан зондирующий сигнал, и находим местоположение ложной связи. Отличить солевые (ионные) загрязнения от других возможно высушиванием пленки деионизо- ванной воды на плате, в результате чего 50 дефект становится не обнаруживаемым, так как сухая соль является изолятором.

Экспериментальные исследования предложенного способа контроля местоположения ионных загрязнений, коротких замыканий и обрывов проводниковых линий печатных плат показали, что способ позволяет повысить информативность и достоверность контроля целостности монтажа, дефектов печатных плат, в том числе ионных загрязнений, путем создания возможности определения местоположения ионных загрязнений, обрывов, коротких замыканий, перетравов, недотравов, неоднородностей волнового сопротивления.

Кроме того, способ отличается простотой контроля (требует применения несложного контрольного и технологического оборудования, с малой мощностью потребления), легко поддается автоматизации и может быть использовано в производстве печатных плат, микросборок.

Формула изобретения Способ контроля печатных плат, включающий укладку контролируемой платы на стол устройства для контроля, попарное поочередное подключение зондов к ее выводам, подачу на них тестового сигнала и анализ его прохождения по контролируемому участку платы посредством анализатора, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности контроля и его достоверности, после укладки контролируемой платы на стол ее увлажняют деионизованной водой, накрывают перфорированной пластиной из фольги- рованного диэлектрика обращенной непроводящей стороной к проводникам контролируемой платы, совмещают отверстия в пластине с выводами платы, после чего первый зонд подключают к выводу контролируемой платы, второй зонд подключают к токопроводящему слою пластины, подают на них тестовый сигнал в виде единичного перепада напряжения с фронтом пикосекундной длительности и анализируют посредством анализатора, например, времяимпул ьсного рефлектометра, зондирующий и отраженный сигналы для определения величины и характера неоднородностей волнового сопротивления и расстояния до них от точки касания первого зонда, после этого третьим зондом подключают к проводящему слою пластины, второй вывод контролируемой платы и повторно подают тестовый сигнал на зонды и анализируют его для определения замыканий и ионных загрязнений.

Л

//