四线四端子飞针电阻法测量线圈板开路/短路的应用

朱灿华 李华团

（昆山市华新电子集团有限公司，江苏 昆山 215341）

1 问题描述

传统的印制板开短路测试方法是通过导通电阻来判定开路/短路（O/S），例如通常导通阻值设定为20 Ω，线路阻值大于20 Ω时机器判断为开路，小于20 Ω时机器判断为合格，而阻值小于20 Ω的线路则无法精确测试出其实际电阻值而成为测试盲区。线圈板中因布线回路较多阻值都一般小于20 Ω，因此常规的测试方法检测线圈板开、短路是不可行的。

2013年6月20日，我公司客户反馈某PCB产品在SMT后检测出开、短路，不良率高达3%。严重影响到报废成本及声誉，决定成立专案分析，找出根本原因并改善。

该PCB成品测试采用明信专用测试机100%测试；电气测试通常情况下是不存在漏失，除非是人为漏失所致。但开短路不良率达3%，人为因素漏失不会有如此高的比例。因此需要排查测试系统是否存在测试盲区。取客户端测试有问题板，拿回再做电气测试，测试结果为PASS，因此可以判断我司成品测试存在测试盲区。

2 分析过程

此款PCB产品为电磁感应触摸屏的电磁板PCB。电磁板为了保证产生完整磁通量，因此电磁板PCB必须控制线路网络的电阻值。为此电磁天线PCB品质要求：电阻值合格+合理布线设计=良好电磁场。影响PCB网络阻值的因素经列出8种不良现像（图1）均定会造成电阻值变化。

传统的线路板开短路测试方法是通过导通电阻来判定开路/短路（O/S），对于电磁天线板PCB更无法精确测量具体阻值。为此对电感板PCB测试设备提出新的要求

3 导入四线四端飞针电阻法测试

（1）确定PCB为电感线圈板。

调取工程资料图，通过genesis2000 net查找功能发现网络错综布线，且同一网络布线有多条并排线，因此定义此PCB产品为电感线圈板。电感线圈板常规的PCB测试机是无法检测出O/S（如图2）。

图1 PCB影响电阻值的因素

图2 电感线圈板

根据以上图可以看出，线圈板开路、短路、正常三种状态用mason常规测试机测试结果均为pass,说明常规测试机无法检测线圈板O/S。当线圈开路时导体截面积变小则电阻值变大，当线圈短路时导体载面积变大则电阻值变小，因此根据这特性原理可导入四线四端子电阻法检测线圈开短路。

（2）四线四端子测试原理。

四线四端子测试如图3和图4。四端子测试时电流供给回路与电压测定回路匀是独立进行（电流供给回路2个端子与电压测定回路2个端子，共计4端子），由于电压表内部阻值非常高（理论上为开路），故电压测定回路中排线阻值、接触阻抗皆可忽略，因此可精确测得被测PCB之微小阻值。四线四端子测试精度：0.4 mΩ，测试分辨率：0.01 Ω。四线四端子飞针探针实物如图5。

图3 四线四端子测试示意图

图4 四线四端子等效电路图

图5 四线四端子飞针探针

（3）确定网络点电阻值。

导入四线四端子测试前必须知道网络的排布设计和各网络阻值，为此要求客户提供线圈设计图所对应的网络点及对应阻值要求，以下是客户提供的网络点及对应阻值要求（图6）。R4和R6可通过字符mark定位，而IC端PIN脚功能则需用protel99查看（图7）。

图6 网络点电阻值

图7 IC端点

根据网络布线绘制了原理图示意图（图8）。在飞针机中手动输入线圈网络端点号及阻值，共76个网络回路。

图8 原理图示意图

（4）四线四端子飞针测试。

线圈排布、网络端点及对应阻值标准确定后，则下一步进行四线四端子飞针测试.通过精确测量各线圈阻值来判定o/s。例如：线圈R4&TX1当开路时，飞针阻值：“over”；当线圈短路时，飞针阻值＜4.5 Ω。如此可判断线圈开路、短路问题，并且不存在测试盲区。

4 结果验证

用四线四端子飞测量该产品（线圈板）1000块，提交客户上线结果100%合格。说明四线四端子电阻法检测线圈板方法可行，可以检测出线圈板开、短路、阻值问题。解决线圈板O/S检测困难、测试盲区问题。