專利名稱：一種用于飛針測試的電阻電容測量模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及飛針測試技術領域，特別涉及一種用于飛針測試的電阻電容模塊。
背景技術：
飛針測試設備是半導體后封裝關鍵設備，其工作機理是由用于飛針測試的電阻電容測量模塊根據電路基板的原理圖生成GERBER工藝文件，將GERBER文件轉化為測試文件，然后進行自動測試，而測試模塊是自動測試的執行部件。基板故障一般是在制造過程中形成的，最常見的故障表現為不同網絡導體間的短路和相同網絡導體內的斷路等，飛針測試已經成為電氣測試一些主要問題的最新解決辦法，這種設備既可以進行裸板測試，也可進行實板測試。市場上的測試儀產品功能很多，但不能將大量程和高精度兼容，測試速度慢，特別是連續測試不能滿足飛針自動化測試要求的高速度高精度，測試儀接口單一，不能很好地嵌入到飛針測試主程序中。
發明內容
本發明的目的在于提供一種用于飛針測試的電阻電容測量模塊，旨在解決現有嵌入式飛針測試裝置不能將寬量程高精度兼容的問題以及測試速度不能滿足飛針測試需要的問題。為實現上述的目的，本發明所采用的技術方案如下
一種用于飛針測試的電阻電容測量模塊，包括
電阻測試模塊，用于測試基板上的相同網絡之間的電阻值；
電容測試模塊，用于測試基板上的不同電氣網絡對地的電容值；
控制處理模塊，分別與所述電阻測試模塊與電容測試模塊電連接，用于產生頻率幅度均可控的正弦波，控制在電阻測試與電容測試功能間切換選擇、測試檔位選擇以及配針選擇，接收所述電阻測試模塊與電容測試模塊的測試數據進行處理，輸出測試結果數據。所述電阻測試模塊由精密采樣電阻構成，通過將待測電阻與所述精密采樣電阻分壓進行測試，將測得的電壓值反饋到所述控制處理模塊處理得出待測電阻阻值進行分析比較，輸出測試結果數據。所述精密采樣電阻共分為100Q、900Q、9KQ、90KQ、900KQ、9MQ六檔，精度為0. 1%。所述電容測試模塊包括依次連接的比例分壓電路、低通有源濾波器、波形放大電路、整流電路、低通濾波器；所述的比例分壓電路經待測電容接收所述控制處理模塊發送的正弦波，再經所述低通有源濾波器、波形放大電路、整流電路、低通濾波器輸出直流穩壓電壓到所述控制處理模塊進行處理，輸出測試結果數據。所述的電容測試模塊為4塊，每塊電氣特性相同，分別加入到四個測針上。所述的控制處理模塊包括上位機、譯碼電路、總線接口電路、正弦波發生器電路、繼電器選擇切換矩陣以及用于采集所述的電阻測試模塊或電容測試模塊輸出的模擬電壓值，輪換為對應的數字電壓值后反饋到所述的上位機的數據采集裝置；所述總線接口電路與所述上位機數據總線相連；所述譯碼電路設在所述上位機與所述線接口電路間，通過數據總線經過譯碼使能所述總線接口電路；所述正弦波發生器電路的輸入端與所述總線接口電路輸出端連接，用于在所述上位機控制下產生頻率可調幅度可調正弦波；所述繼電器選擇切換矩陣用于實現在電阻測試與電容測試間功能切換選擇、測試檔位選擇以及配針選擇。所述的繼電器選擇切換矩陣包括
功能選擇繼電器矩陣，用于在所述上位機控制下實現在電容測試與電阻測試功能間切換選擇以及在電阻測試下進行配針選擇；
檔位選擇繼電器矩陣，用于在所述上位機控制下實現電阻或電容測試時的檔位切換選擇；以及，
測針收發信號繼電器矩陣，用于在所述上位機控制下實現電容測試時的配針選擇。所述的正弦波發生器電路采用ML2036帶鎖存端的串行輸入可編程正弦波發生器來產生可控頻率的標準正弦波。所述的正弦波發生器電路輸出端連接有一幅度調節電路，其通過用AD633模擬乘法器將所述正弦波發生器電路產生的標準正弦波幅值與可編程電壓相乘，得到需要的正弦波幅值，再接入電壓跟隨器隔離前后級電路。所述的正弦波的頻率信號分為三種，分別是8Hz、80Hz、800Hz。本發明提供的電阻電容測試模塊，可嵌入到飛針測試設備主系統中，通過軟件控制實現自動選針測試，快速選檔、精確測試，具有測試速度快，響應時間短的特點，其測試精度可滿足飛針測試的工藝要求。
圖1所示為本發明實施例提供的用于飛針測試的電阻電容測量模塊的結構示意 圖2所示為本發明實施例提供的控制處理模塊的結構示意 圖3所示為本發明實施例提供的電容測試模塊的結構示意圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發明進行進一步詳細說明。參見圖1，該圖示出了本發明實施例提供的用于飛針測試的電阻電容測量模塊的結構。為了便于說明，僅示出了與本發明實施例有關的部分。一種用于飛針測試的電阻電容測量模塊，包括控制處理模塊11、電阻測試模塊12以及電容測試模塊13 ；
所述的控制處理模塊11，由飛針測試主系統控制，產生頻率幅度均可控的正弦波，通過繼電器矩陣切換進行測試功能選擇、測試檔位選擇、自動配針，并將測試電壓返回到飛針測試主系統。
所述的測試功能選擇是指選擇進行電阻測試或電容測試，所述的測試檔位選擇是指在電阻測試或電容測試下的相應的測試檔位選擇，所述的自動配針是指控制使所述的電阻測試模塊12、電容測試模塊13自動選配相應的測針進行測試。所述的電阻測試模塊12，主要用于在飛針測試中用于測試基板上的相同電氣網絡之間的電阻值，以判斷測試基板上的相同網絡之間是否導通；理想狀態下，當電阻值為
0,表明相同電氣網絡導通,但在實際中都會有微小的導線電阻存在，一般在幾歐之內。所述的電容測試模塊13，主要用于在飛針測試中用于測試基板上的不同電氣網絡對地的電容值；電氣網路和地相當于電容的正負兩極，不同電氣網絡對地的電容值不同。如圖2所示，所述的控制處理模塊11包括上位機111、譯碼電路112、總線接口電路113、正弦波發生器電路114、、繼電器選擇切換矩陣以及用于采集所述的電阻測試模塊12或電容測試模塊13輸出的模擬電壓值，輪換為對應的數字電壓值后反饋到所述的上位機111的數據采集裝置；所述的繼電器選擇切換矩陣包括功能選擇繼電器矩陣116、檔位選擇繼電器矩陣117、測針收發信號繼電器矩陣119 ；
所述的譯碼電路112，用八位數據總線經過譯碼電路分配地址位，使能片選所述總線接口電路113 ;其中，所述的總線接口電路113為八片總線接口電路；
所述的總線接口電路113，采用74HC273 (八路邊沿觸發，D型觸發器)與74HC240 (八路反向緩沖器/總線接收器0、74HC245 (總線收發器)三種器件與上位機111進行八位數據總線通訊；
正弦波發生器電路114，由上位機111控制產生頻率可調幅度可調正弦波；
所述的功能選擇繼電器矩陣116，根據上位機111指示控制進行配針選擇，選通四個測針中的任意兩個測針；
檔位選擇繼電器矩陣117，根據上位機111指示控制在電阻測試或電容測試下進行相應測試檔位選擇，該檔位分為五檔，可任選其中一檔進行測試；
所述的數據采集裝置包括工控機以及設在所述的工控機的PCI插槽中數據采集卡118，用于采集所述的電阻測試模塊12或電容測試模塊13輸出的模擬電壓值，輪換為對應的數字電壓值后反饋到所述的上位機111 ;
所述的測針收發信號繼電器矩陣119，用于電容測試模塊13工作下，根據上位機111指示控制進行配針選擇，在四個測針中選擇其中一個測針，發送正弦波，選擇另一個測針接收正弦波；
本發明實施例中，所述的正弦波發生器電路114的輸出端還接設有一幅度調節電路115，其通過用AD633模擬乘法器將所述的標準正弦波的幅值與可編程電壓相乘，得到需要的正弦波幅值，再接入電壓跟隨器隔離前后級電路。本發明實施例中，所述的正弦波發生器電路114采用ML2036帶鎖存端的串行輸入可編程正弦波發生器來產生可控頻率的標準正弦波。本發明實施例中，所述的正弦波發生器電路114共產生三種頻率正弦波信號8Hz、80Hz、800Hz。本發明實施例中，所述電阻測試模塊12由精密采樣電阻并聯構成，其電阻值測量范圍為5 Q IOMQ，測量精度為5% ;所述的電阻測試模塊12采用分壓法，即，將待測電阻與所述的精密采樣電阻進行分壓，根據歐姆定律測得待測電阻的阻值。
所述精密采樣電阻分別為100Q、900Q、9KQ、90KQ、900KQ、9MQ共六檔，精度為 0. 1%。如圖3所示，所述的電容測試模塊13共為4塊，每塊電氣特性相同，分別加入到四個測針上。每一電容測試模塊13包括比例分壓電路131、低通有源濾波器132、波形放大電路133、整流電路134、低通濾波器135 ;電容測試模塊13采用反比例放大器加容抗法，接入低通有源濾波器132去除高頻信號，再接入波形放大電路133，通過調節電位器來初始化正弦波幅值，接入整流電路134 (絕對值電路)和低通濾波器135 (RC濾波電路)將正弦波整流濾波，濾波頻率為300HZ，輸出濾波后的直流電壓到數據采集卡118進行處理。比例分壓電路131，正弦波發生器電路114產生的正弦波經過待測電容后產生容抗，與標準精密電阻構成反比例放大器，其中OP放大器采用LM358器件，從而形成分壓；相同頻率下，不同待測電容形成的分壓不同，由于正弦波發生器電路114中的頻率可調并受上位機111控制，如表I所示，不同頻率對應不同的電容測試量程，因此通過調節頻率來獲得各個量程內的分壓；
低通有源濾波器132，采用LM358 OP放大器構成低通有源濾波器，由于測試中會受到眾多高頻干擾，而正弦波頻率為8Hz、80Hz、800Hz三種，所以采用截止頻率選為IKHz的低通濾波器132進行低通濾波；
波形放大電路133，采用INA110AG(16)器件，通過手動調節電位器的阻值來初始化正弦波幅值；
整流電路134，采用TS514器件，用于將正弦波整流成正向電壓輸出到所述的低通濾波器 135 ；
低通濾波器135，采用RC電路構成，其中R=4. 99K，C=0. luF，濾波頻率為300HZ，用于所述將整流電路134整流后的輸出波形經過濾波形成直流紋波，再進一步濾波，輸出直流電壓到設在工控機內PCI插槽的數據采集卡118 ;數據采集卡118使用市場上的成熟產品，設置該數據采集卡118的電壓范圍為10V，將模擬信號轉化為16位數字信號，上位機111讀取16位數字信息，通過軟件編程轉換為對應的電壓值。本發明實施例中，所述的電容測試模塊13的電容測量范圍為0.1pF 10mF，其測量精度為10% ;所述的電容測試模塊13的工作原理如下
電容測試模塊13采用容抗法測得相應的電容阻值，根據電容的交流特性
權利要求
1.一種用于飛針測試的電阻電容測量模塊，其特征在于，包括 電阻測試模塊，用于測試基板上的相同網絡之間的電阻值； 電容測試模塊，用于測試基板上的不同電氣網絡對地的電容值； 控制處理模塊，分別與所述電阻測試模塊與電容測試模塊電連接，用于產生頻率幅度均可控的正弦波，控制在電阻測試與電容測試功能間切換選擇、測試檔位選擇以及配針選擇，接收所述電阻測試模塊與電容測試模塊的測試數據進行處理，輸出測試結果數據。
2.根據權利要求1所述的一種用于飛針測試的電阻電容測量模塊，其特征在于，所述電阻測試模塊由精密采樣電阻構成，通過將待測電阻與所述精密采樣電阻分壓進行測試，將測得的電壓值反饋到所述控制處理模塊處理得出待測電阻阻值進行分析比較，輸出測試結果數據。
3.根據權利要求2所述的一種用于飛針測試的電阻電容測量模塊，其特征在于，所述精密采樣電阻共分為IOOQ ,900Q ,9KQ ,90KQ ,900KQ ,9MQ六檔，精度為0. 1%。
4.根據權利要求1所述的一種用于飛針測試的電阻電容測量模塊，其特征在于，所述電容測試模塊包括依次連接的比例分壓電路、低通有源濾波器、波形放大電路、整流電路、低通濾波器；所述的比例分壓電路經待測電容接收所述控制處理模塊發送的正弦波，再經所述低通有源濾波器、波形放大電路、整流電路、低通濾波器輸出直流穩壓電壓到所述控制處理模塊進行處理，輸出測試結果數據。
5.根據權利要求4所述的一種用于飛針測試的電阻電容測量模塊，其特征在于，所述的電容測試模塊為4塊，每塊電氣特性相同，分別加入到四個測針上。
6.根據權利要求1所述的一種用于飛針測試的電阻電容測量模塊，其特征在于，所述的控制處理模塊包括上位機、譯碼電路、總線接口電路、正弦波發生器電路、繼電器選擇切換矩陣以及用于采集所述的電阻測試模塊或電容測試模塊輸出的模擬電壓值，輪換為對應的數字電壓值后反饋到所述的上位機的數據采集裝置；所述總線接口電路與所述上位機數據總線相連；所述譯碼電路設在所述上位機與所述線接口電路間，通過數據總線經過譯碼使能所述總線接口電路；所述正弦波發生器電路的輸入端與所述總線接口電路輸出端連接，用于在所述上位機控制下產生頻率可調幅度可調正弦波；所述繼電器選擇切換矩陣用于實現在電阻測試與電容測試間功能切換選擇、測試檔位選擇以及配針選擇。
7.根據權利要求6所述的一種用于飛針測試的電阻電容測量模塊，其特征在于，所述的繼電器選擇切換矩陣包括 功能選擇繼電器矩陣，用于在所述上位機控制下實現在電容測試與電阻測試功能間切換選擇以及在電阻測試下進行配針選擇； 檔位選擇繼電器矩陣，用于在所述上位機控制下實現電阻或電容測試時的檔位切換選擇；以及， 測針收發信號繼電器矩陣，用于在所述上位機控制下實現電容測試時的配針選擇。
8.根據權利要求6所述的一種用于飛針測試的電阻電容測量模塊，其特征在于，所述的正弦波發生器電路輸出端連接有一幅度調節電路，其通過用AD633模擬乘法器將所述正弦波發生器電路產生的標準正弦波幅值與可編程電壓相乘，得到需要的正弦波幅值，再接入電壓跟隨器隔離前后級電路。
9.根據權利要求6所述的一種用于飛針測試的電阻電容測量模塊，其特征在于，所述的正弦波發生器電路采用ML2036帶鎖存端的串行輸入可編程正弦波發生器來產生可控頻率的標準正弦波。
10.根據權利要求1、任一項所述的一種用于飛針測試的電阻電容測量模塊，其特征在于，所述的正弦波的頻率信號分為三種，分別是8Hz、80Hz、800Hz。
全文摘要
本發明屬于飛針測試技術領域，具體公開了一種用于飛針測試的電阻電容測量模塊，包括用于測試基板上的相同網絡之間電阻值的電阻測試模塊，用于測試基板上的不同電氣網絡對地的電容值的電容測試模塊以及一控制處理模塊，分別與所述電阻測試模塊與電容測試模塊電連接，用于產生頻率幅度均可控的正弦波，控制在電阻測試與電容測試功能間切換選擇、測試檔位選擇以及配針選擇，接收所述電阻測試模塊與電容測試模塊的測試數據進行處理，輸出測試結果數據。本發明所述的電阻電容測試模塊，可嵌入到飛針測試設備主系統中，通過軟件控制實現自動選針測試，快速選檔、精確測試，具有測試速度快，響應時間短的特點，其測試精度可滿足飛針測試的工藝要求。
文檔編號G01R27/02GK103063922SQ20121047753
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者譚立杰, 張琦, 呂磊, 田知玲 申請人:中國電子科技集團公司第四十五研究所