[发明专利]具有已改善故障检测覆盖率的制作缺陷分析仪

说明书

本发明总的涉及用于测试印刷电路板的设备，特别涉及用于检测印刷电路板上的制作缺陷的设备。

授与Cilingiroglu的美国专利US-5,124,660公开了一种制作缺陷分析仪，在该分析仪中，形状通常为平板的金属电极置在印刷电路板上的元件的上面。该电极由产生电场的振荡器驱动，在测试中电场耦合到元件的引线结构上。这种类型的耦合称为“电容耦合”。

测试探头连接到印刷电路板上，以测量电容性地耦合到电路板的信号。为了确定在试验中的元件的特定引线是否正确地连接到印刷电路板上，可把在印刷电路板上该引线与该印刷电路板连接的故障测试点连接到电流测量装置上。而将电路板上的其它故障测试点接地，以避免虚假信号，这称之为“屏蔽”。

如果电流测量装置检测出电流，表明从元件的引线结构到印刷电路板是一条通路。如果没有测出电流，则表明在测元件的引线结构和印刷电路板存在断裂，这种断裂表明存在有制作方面的缺陷。

授予Crook等在美国专利US-5,254,953公开了一个类似的系统。按该专利，在测试中测试信号是电容性地耦合在元件的引线结构和呈平板形的导电电极之间。

Freve在欧洲专利申请EP-0636887A1公开了另一种类似的系统。在该系统中，由弹性多孔材料制成的隔离器固定在导电的探头板和探头安装表面间，测试信号也是电容地耦合到在测元件的引脚和导电的探头板之间的。然而，隔离器使导电的探头板能适合于在元件的上表面和探头按装表面之间的机械平行度的偏离，由此，改善了电容测量的重复性。

上述的美国专利US-5,124,660和US-5,254,953和欧洲专利申请EP-0,636,887A，在此作为参考文献引入本文。

另一种测试技术是由Sheen等在1994年4月15日申请的，标题为“印刷电路板测试装置”，尚未授权的美国专利申请08/227,854所公开的。

该专利公开的制作缺陷分析仪，其中天线阵列是置于在测印刷电路板上的元件之上。所构成的天线阵列，用以在被测元件内产生磁场。

测试探头以下述方式连接到印刷电路板上，即它形成一个包括在测元件引线的回路。其它的故障测试点也接地。如果将在测元件正确地连接到印刷电路板上时，该回路是一个导电的回路。当用电磁场在该回路感应一个电压时，如果在测元件正确地连接到印刷电路板，就会感应一个电压。如果没有检测到电压，则表明存在制作缺陷。这种把测试信号耦合到印刷电路板上的方法称之为“感应耦合”。

上述的美国专利申请08/227,854在此也作为参考文献引入本文。

已经认识到每种方法，即电容耦合方法和感应耦合方法都有一些缺点。每种方法只可检测某些印刷电路板上的引线故障，在印刷电路板上对于可以检测故障的总的引线的百分比称之为装置的故障检测覆盖率。理想上的故障检测覆盖率应该是100％。然而，电容和感应方法的故障检测覆盖率对于某些类型的印刷电路板都只有80％。

限制这些方法的有效性的因素涉及被测试的特殊类型的元件。电容耦合方式对接地屏蔽的元件是无效的。感应耦合方式对于测试插座中无元件的插座是无效的。

已经证明的其它的缺点涉及具体的在测元件上的引线与印刷电路板的连接方法。电容地耦合到电流测量装置上的实际信号决定于电极和在测元件上的引线结构间的电容与元件网络的静电容之比。通常，电极和引线结构间的电容非常小，因此，电容耦合的信号很小。

通常，感应耦合的信号比电容耦合的信号大，较大的信号能进行更精确的测量。然而，已经发现当感应耦合信号不是很大的情况，当多个元件连接到印刷电路板上的同一节点上时，感应耦合信号会小于电容耦合信号。

正前述美国专利申请08/227,854所描述的，印刷电路板上的导电回路是由施加到印刷电路板上的偏流形成。这个偏流正向偏置在半导体元件中固有存在的基片二极管上。如果在测元件的基片二极管具有比连接到相同节点上的其它元件的基片二极管更高的导通电压，更大的偏流将流入其它的元件而不是流入在测元件。如果流入在测元件的偏流太小，其基片二极管将不形成完全正向偏置。在那种情况下，在电路板上将感应出一个很小的信号。进而，偏流流入在节点上的其它元件，正向偏置其基片二极管。这些正向偏置二极管代表着另一个形成电压分压器的通路，从而进一步减少用于测量的信号。