專利名稱：印刷電路板的電容器測試方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種印刷電路板的電容器測試方法及裝置，尤其涉及一種測試在印刷電路板(printed circuit boards，PCB)上所具有的極性的電容器(electrolytic capacitor)其接腳極性是否連接正確，以及電容器接腳的空焊或漏件情況。
背景技術(shù)：
一般印刷電路板上連接有許多的電子元件，其包括電阻、電容等被動元件，或者電晶體、IC等主動元件，若欲測試該印刷電路板上的電子元件是否有損壞或漏件，就需要使用相關(guān)的測試儀器來測量，而其中具有正負極性的電容器測試是最困難的，例如電解電容器，因為該電解電容器若反接則會有爆裂的危險，而其中的電解液具有腐蝕性，且會破壞臨近的電子元件，如同潛藏在印刷電路板上不定時炸彈，若有多個電容器并聯(lián)在一起，若漏件時根本無法測試。
傳統(tǒng)測試印刷電路板上具有極性的電容器的方式包括目視法、二端漏電流測試、三端阻抗測試法及電流感應測試法等等，其中目視法是由人工逐一檢視該印刷電路板上的電容器是否漏件及極性是否正確，然而這種目視法不但耗時耗力，而且會有遺漏并不可靠。
二端漏電流測試法如圖1A、B所示，是指提供正反兩種極性的電壓至待測電容器100上以測量其漏電流的大小來判斷其電容器的極性，該待測電容器100在加上逆向電壓110時，該待測電容器100充滿電時會產(chǎn)生漏電流120，反之加上順向電壓112時，不會產(chǎn)生漏電流120，據(jù)此來判斷該待測電容器100的極性，然而這種電容器測試方法的測試時間長，至少5倍RC常數(shù)，且需充電至電容器的額定工作電壓后才能正常工作，這違反元件測試低工作電流、電壓的原則，容易造成待測電容器的損壞，而且在有許多電子元件連接于印刷電路板上時，其測出的漏電流并不正確。
而三端阻抗測試法如圖2所示，是指測量待測電容器200外殼202與正極接腳204及外殼202與負極接腳206的阻抗值差異來判斷待測電容器200的極性，由于這種測試法所測量的皆為高阻抗，且該待測電容器200的外殼202常有絕緣保護，常常無法辨認是否有接觸到外殼202而測量到其阻抗值208，另外對于不同批電容器材料而言，其阻抗差異性極大，因電容器中電解液的差異使得極性特征并不明確，必須在同一批電容器材料的情況下才勉強可進行測試，其可測率僅約30％-50％，甚至低于10％，故一般生產(chǎn)線內(nèi)只好略過不測。
而電流感應測試法如圖3所示，是指提供一10KHz的AC信號300逐一加至該待測電容器302的正極與負極，并使用一感應板(sensor pad)304在該待測電容器302的外殼處以感應電流信號306，再依據(jù)該感應電流信號306的強弱來判斷該待測電容器302的極性，然而在該待測電容器302上加入10KHzAC信號300的同時，該待測電容器302所產(chǎn)生的低阻抗特性Zc＝1/(2×3.14×f×C)，使該AC信號300根本無法加到待測電容器302上，導致正負極性感應電流信號306差異很不明顯，一般若是10μF以下的電容器還勉強可以測，但目前的計算機主機板上最小的電容器是22μF，因此用這種方法完全不能測試計算機主機板上的電容器。
本案發(fā)明人即為解決上述現(xiàn)有測試印刷電路板上具有極性電容器的缺點及實際的需求，發(fā)展出一種全新的電容器接腳極性測試方法，應用于印刷電路板的電容器測試上，可達到輕易測試所有印刷電路板的待測電容器的極性是否正確，以及是否有空焊、漏件等情況的目的。

發(fā)明內(nèi)容
為達到上述目的，本發(fā)明主要特征在于提供一種印刷電路板的電容器測試方法，該印刷電路板上連接有至少一待測電容器，且該待測電容器具有兩接腳電連接至該印刷電路板的導線上，該電容器接腳極性的測試方法是先將一第三探針接觸于該待測電容器的外殼導電處，再由兩測試探針分別電接觸于該該待測電容器的兩接腳與該印刷電路板的導線連接處，并施加一激發(fā)信號于該第三探針上，接著測量該兩測試探針可得兩組反應信號，再將這兩組反應信號經(jīng)一數(shù)字信號處理器(digital signal processing，DSP)轉(zhuǎn)換為兩組頻率向量值，最后比較這兩組頻率向量值與一組標準向量值，若與這組標準向量值近似則為正極性接腳，否則為負極性接腳，以達到快速測出該待測電容器接腳正負極性的功效。
本發(fā)明另一目的在于提供一種印刷電路板的電容器測試裝置，該印刷電路板上連接至少一待測電容器，該待測電容器具有兩接腳電連接至該印刷電路板的導線上，該測試裝置至少包括一信號源提供一激發(fā)信號，復數(shù)第三探針電接觸于復數(shù)電容器的外殼導電處，一第三探針選擇裝置連接于該信號源及該第三測試探針，用以選擇傳送該信號源所發(fā)出的該激發(fā)信號至其中一第三測試探針上，復數(shù)測試探針分別電接觸于該待測電容器的兩接腳與該印刷電路板的導線連接處，該測試探針與該第三探針間可測量出兩組反應信號；一探針選擇裝置連接至該測試探針，用以選擇測量其中一待測電容器的兩接腳，一數(shù)字信號處理器連接至該探針選擇裝置，用以轉(zhuǎn)換這兩組反應信號為兩組頻率向量值，一比較裝置連接至該數(shù)字信號處理器，用以比較這兩組頻率向量值與一組標準向量值，即可測出該待測電容器兩接腳的正負極性，或者空焊、漏件情形。


圖1A、B為傳統(tǒng)二端漏電流測試法的測試示意圖；圖2為傳統(tǒng)三端阻抗測試法的測試示意圖；圖3為傳統(tǒng)電流感應測試法的測試示意圖；圖4為本發(fā)明的測試電容器接腳極性的示意圖；圖5A為信號源的激發(fā)信號示意圖；圖5B、C為反應信號的示意圖；圖5D、E為頻率向量值的頻譜示意圖；圖5F為標準向量值的頻譜示意圖；圖5G為電容器接腳空焊或漏件的頻譜示意圖；圖6為本發(fā)明測試印刷電路板上電容器的實施例方框示意圖；及圖7為本發(fā)明測試印刷電路板上電容器的另一實施例方框示意圖。
圖號說明圖1、圖2、圖3100 待測電容器 110 逆向電壓112 順向電壓120 漏電流
200 待測電容器 202 外殼204 極接腳 206 負極接腳208 阻抗值300 AC信號 302 待測電容器304 感應板 306 感應電流信號圖4、圖5400 印刷電路板 402 待測電容器410 第三探針412 測試探針420 信號源 430 信號測量裝置440 數(shù)字信號處理器 450 頻譜比較器500 激發(fā)信號502 反應信號504 頻率向量值 506 標準向量值圖6、圖7600 印刷電路板 602 待測電容器610 固定治具612 測試探針614 第三探針620 信號源630 第三探針選擇裝置640 探針選擇裝置650 數(shù)字信號處理器 660 比較裝置670 信號測量裝置680 記憶單元700 控制裝置710 記錄裝置720 輸入/輸出介面
具體實施例方式
為使本發(fā)明為達到預定目的所采取的技術(shù)、手段及功效，請參閱一下有關(guān)本發(fā)明的詳細說明與附圖，相信本發(fā)明的目的、特征與特點，可由此得到一個深入且具體的了解，然而附圖僅用于參考說明，并非用來對本發(fā)明加以限制。
請參考圖4，為本發(fā)明測試電容器極性的測試原理示意圖。在一般印刷電路板400上連接有至少一待測電容器402，而該待測電容器402具有正負極性的兩接腳，且該兩接腳都電連接至該印刷電路板400的導線上，在不知該待測電容器402其接腳極性時，測試該待測電容器402兩接腳極性的測試方法為，首先將一第三探針410電接觸于該待測電容器402的外殼導電處，再以兩測試探針412分別電接觸于該待測電容器402兩接腳與該印刷電路板400的導線連接處，并由一信號源420提供一激發(fā)信號500，如圖5A，施加于該第三探針410上，由一信號測量裝置430分別測量該兩測試探針412產(chǎn)生的兩組反應信號502、503，如圖5B及圖5C，而該信號測量裝置430可以為一示波器。
接著將該兩組反應信號502、503經(jīng)一數(shù)字信號處理器440轉(zhuǎn)換為兩組頻率向量值504、505，該數(shù)字信號處理器440利用離散式傅立葉變換(discrete fourier transform，DFT)及快速傅立葉變換(fast fourier transform，F(xiàn)FT)的運算方式，將該反應信號由隨時間變化(time domain)的模擬信號轉(zhuǎn)換為依頻率變化(frequency domain)的復數(shù)諧波向量值504、505，這些諧波頻率向量值504、505經(jīng)一頻譜分析儀觀看后即可得出一頻譜圖，如圖5D及圖5E。
最后利用一頻譜比較器450比較這兩組頻率向量值504、505的頻譜圖與一組標準向量值506的頻譜圖，其標準向量值506的頻譜圖如圖5F所示，若其中一組頻率向量值504的頻譜圖與這組標準向量值506的頻譜圖相近似時，則這組頻率向量值504所測量的接腳必為正極性，反之，若其中一組頻率向量值505的頻譜圖與這組標準向量值506的頻譜圖相差較多時，則這組頻率向量值505所測量的接腳必為負極性，如此即可決定出該待測電容器402兩接腳的正負極性，而若是其中一或兩組頻率向量值中有復數(shù)諧波向量值接近于零值或與該標準向量值506相差太大時，如圖5G，則表示該待測電容器402的接腳有空焊或者是漏件的情形。
而這組標準向量值506是事先測試一良好電容器的正極性接腳所得到的，并將該標準向量值506儲存于一記憶單元450中。因此本發(fā)明的電容器測試并不會受到其它電子元件或電容器并聯(lián)的影響，而能針對某一電容器單獨進行測試。
請參閱圖6所示，為本發(fā)明測試一具有多個電容器的印刷電路板的實施例示意圖。本發(fā)明在測試印刷電路板600時需使用一固定治具(bed ofnails)610，用以固定該印刷電路板600的位置，而該固定治具610上裝設(shè)有復數(shù)測試探針612，用以電接觸于該印刷電路板600上復數(shù)待測電容器602的每一接腳與印刷電路板600的導線連接處，又在該復數(shù)待測電容器602上方設(shè)置有復數(shù)第三探針614，每一第三探針614皆電接觸于一待測電容器602外殼導電處，該復數(shù)測試探針612及該復數(shù)第三探針614為導電金屬制成。
本發(fā)明電容器測試裝置還包括有一信號源620、一第三探針選擇裝置630、一探針選擇裝置640、一數(shù)字信號處理器650、一比較裝置660及一信號測量裝置670。其中該信號源620具有一輸出端連接至該第三探針選擇裝置630，用以提供一激發(fā)信號500傳送至其中一待測電容器602外殼上，使其中兩測試探針612間會產(chǎn)生兩組反應信號，該激發(fā)信號為一可調(diào)變頻率的交流電壓信號。
其中該第三探針選擇裝置630具有一輸入端和復數(shù)輸出端，該輸入端連接于該信號源620的輸出端，而該輸出端則分別連接至每一第三探針614。該第三探針選擇裝置630用以選擇將該信號源620所提供的該激發(fā)信號傳送至其中一第三探針614上，讓本發(fā)明可偵測任一電容器而不會有所遺漏。
其中，該探針選擇裝置640具有復數(shù)輸入端及一輸出端，該輸入端則分別連接至每一測試探針612，該輸出端則連接至該信號測量裝置670，用以選擇其中兩測試探針612所產(chǎn)生的該反應信號傳送至該信號測量裝置670，而該信號測量裝置670具有一測量端及一輸出端，該測量端連接至該探針選擇裝置640的輸出端，用以量取其中一待測電容器的兩接腳的反應信號，在本實施例中該信號測量裝置670可為一示波器。
其中，該數(shù)字信號處理器650具有一輸入端及一輸出端，該輸入端連接至該信號測量裝置670的輸出端，當然本發(fā)明也可省略上述信號測量裝置670，而直將該反應信號傳送至該數(shù)字信號處理器650中，故可將該數(shù)字信號處理器650的該輸入端連接至該探針選擇裝置640的輸出端，該數(shù)字信號處理器650用以轉(zhuǎn)換這兩組反應信號為兩組頻率向量值。
該數(shù)字信號處理器650利用離散式傅立葉變換及快速傅立葉變換的運算方式將這兩組反應信號由隨時間變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為隨頻率變化的復數(shù)諧波向量值，如圖5D及圖5E，因此每一組頻率向量值中即包含復數(shù)根的諧波向量值。
在本實施例中，測試一印刷電路板上的待測電容器前，需先測試一良好的電容器，得到一組包含復數(shù)諧波向量值的標準向量值儲存于該記憶單元680中，再進行印刷電路板600上的待測電容器的測試。而該比較裝置660即是用以將這兩組頻率向量值的復數(shù)諧波向量值與該記憶單元680中所儲存的標準向量值的復數(shù)諧波向量值逐一進行比較。
該比較裝置660具有二輸入端及一輸出端，該二輸入端分別連接至該數(shù)字信號處理器650的輸出端及該記憶單元680，比較結(jié)果若是測量該待測電容器正極性接腳時，所測得的復數(shù)諧波向量值會與這組標準向量值的復數(shù)諧波向量值相近似，反之若測量該待測電容器負極性接腳時，所測得的復數(shù)諧波向量值與這組標準向量值的復數(shù)諧波向量值相差較多。
而若是空焊或漏件情形時，則其接腳所測得的復數(shù)諧波向量值中，會有至少一根的諧波向量值因測量不到而接近于零值，而與這組標準向量值相差太大，因此相當容易且快速判斷出該待測電容器的極性及漏件情況。
請參閱圖7所示，為本發(fā)明電容器測量裝置的另一實施例方塊圖。在本實施例中，本發(fā)明更包括一控制裝置700、一記錄裝置710及一輸入/輸出介面720，其中該控制裝置700連接至該探針選擇裝置640及該第三探針選擇裝置630，用以控制該探針選擇裝置640及該第三探針選擇裝置630去選擇測試其中一待測電容器602的兩接腳，該控制裝置700可以為一計算機，以便可程序化的控制該探針選擇裝置640及該第三探針選擇裝置630。
其中該記錄裝置710連接至該比較裝置660的輸出端，可用以記錄測試每一待測電容器兩接腳的比較結(jié)果，該記錄裝置710可為一不具有揮發(fā)性的記憶元件構(gòu)成，例如磁碟片、光碟片、EEPROM或Flash Memory...等等。而本發(fā)明可利用該輸入/輸出介面720直接將該比較裝置660的所測得的比較結(jié)果傳送至一計算機730中儲存，或者可先待測試至一階段后，再將記錄于該記錄裝置710內(nèi)的測試結(jié)果傳送至該計算機730，可利用計算機730作進一步的分析及管理每一次測試的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種電容器接腳極性的測試方法，該電容器具有復數(shù)接腳，該測試方法至少包括下列步驟將一第三探針接觸于該電容器的外殼導電處；將至少一測試探針電接觸至該電容器的接腳上；施加一激發(fā)信號于該第三探針上，由該測試探針感應至少一組反應信號；將這組反應信號轉(zhuǎn)換為至少一組頻率向量值；及比較這組頻率向量值與一組標準向量值，若兩者近似為正極性接腳，否則為負極性接腳。
2.如權(quán)利要求所述的測試方法，其特征在于比較這組頻率向量值一組標準向量值，若這組頻率向量值中有復數(shù)諧波向量值接近于零或相差太大時，則表示該電容器的接腳空焊或漏件。
3.如權(quán)利要求所述的測試方法，其特征在于這組標準向量值是事先測試一良好的電容器而得到的。
4.一種印刷電路板的電容器測試方法，該印刷電路板上連接有至少一電容器，該電容器具有復數(shù)接腳電連接至該印刷電路板的導線上，該測試方法至少包括下列步驟將至少一第三探針接觸于該電容器的外殼導電處；將至少一測試探針電接觸至該電容器接腳與該印刷電路板導線連接處；施加一激發(fā)信號于該第三探針上，由該測試探針感應復數(shù)組反應信號；將該復數(shù)組反應信號經(jīng)一數(shù)字信號處理器(Digital SignalProcessing，DSP)轉(zhuǎn)換為復數(shù)組頻率向量值；比較該復數(shù)組頻率向量值與一組標準向量值，若與這組標準向量值近似則為正極性接腳，否則為負極性接腳。
5.如權(quán)利要求4所述的電容器測試方法，其特征在于比較該復數(shù)組頻率向量值與一組標準向量值，若其中該頻率向量值中有復數(shù)諧波向量值接近于零或相差太大，則表示所測量的該電容器接腳為空焊或漏件。
6.如權(quán)利要求4所述的電容器測試方法，其特征在于該數(shù)字信號處理器利用離散式傅立葉變換及快速傅立葉變換的運算方式將該反應信號由隨時間變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為隨頻率變化的復數(shù)諧波向量值，形成一組頻率向量值。
7.如權(quán)利要求4所述的印刷電路板的電容器測試方法，其特征在于這組標準向量值是事先測試一良好的電容器而得到的。
8.一種印刷電路板的電容器測試裝置，該印刷電路板上連接至少一電容器，該電容器具有復數(shù)接腳電連接至該印刷電路板的導線上，該測試裝置至少包括一信號源，提供一激發(fā)信號；至少一第三探針，連接于該信號源，每一第三探針都電接觸該電容器的外殼導電處；復數(shù)測試探針，電接觸于該電容器的一接腳與該印刷電路板的導線連接處，該測試探針可產(chǎn)生至少一反應信號；一數(shù)字信號處理器，具有復數(shù)輸入端及一輸出端，該輸入端連接至該測試探針，轉(zhuǎn)換該反應信號為至少一組頻率向量值；及一比較裝置，連接至該數(shù)字信號處理器的輸出端，比較該頻率向量值與一組標準向量值，若與這組標準向量值近似則為正極性接腳，否則為負極性接腳。
9.如權(quán)利要求8所述的電容器測試裝置，其特征在于該比較裝置比較該頻率向量值與該標準向量值，若該頻率向量值中復數(shù)諧波向量值接近于零或相差太大，則表示所測量的該電容器接腳為空焊或漏件。
10.如權(quán)利要求8所述的電容器測試裝置，其特征在于該信號源提供的該激發(fā)信號為一可調(diào)變頻率的交流電壓信號。
11.如權(quán)利要求8所述的電容器測試裝置，其特征在于該測試探針及該第三探針為導電金屬制成。
12.如權(quán)利要求8所述的電容器測試裝置，其進一步包括一第三探針選擇裝置，具有一輸入端及復數(shù)輸出端，該輸入端連接于該信號源，而該輸出端分別連接于每一第三探針，選擇傳輸該激發(fā)信號至其中一第三探針上。
13.如權(quán)利要求8所述的電容器測試裝置，其進一步包括一測試探針選擇裝置，具有復數(shù)輸入端及一輸出端，該復數(shù)輸入端分別連接至每一測試探針，而該輸出端連接至該數(shù)字信號處理器的輸入端，選擇傳送其中一測試探針的該反應信號至該數(shù)字信號處理器；一信號測量裝置，具有一輸入端及一輸出端，該輸入端連接至該測試探針選擇裝置的輸出端，而該輸出端連接至該數(shù)字信號處理器的輸入端；及一控制裝置，連接至該探針選擇裝置及該第三探針選擇裝置，控制該探針選擇裝置及該第三探針選擇裝置選擇測量其中一電容器的接腳。
14.如權(quán)利要求13所述的電容器測試裝置，其特征在于該信號測量裝置為一示波器。
15.如權(quán)利要求13所述的電容器測試裝置，其特征在于該控制裝置為一計算機，可程序控制該探針選擇裝置及該第三探針選擇裝置。
16.如權(quán)利要求9所述的電容器測試裝置，其進一步包括一記憶單元，連接至該比較裝置，其內(nèi)儲存有至少一組標準向量值。
17.如權(quán)利要求9所述的電容器測試裝置，其進一步包括一記錄裝置，連接至該比較裝置，記錄該比較裝置的比較結(jié)果；及一輸入/輸出介面，連接至該比較裝置及該記錄裝置，將該比較結(jié)果輸出至一計算機上。
全文摘要
一種印刷電路板的電容器測試裝置，包括一信號源、復數(shù)第三探針、復數(shù)測試探針、一數(shù)字信號處理器及一比較裝置，而電容器接腳極性的測試方法是將該第三探針接觸于一待測電容器的外殼導電處，并將兩測試探針接觸于該待測電容器的兩接腳與該印刷電路板的導線連接處，再施加一激發(fā)信號于該第三探針上，測量這兩組探針，得到兩組反應信號，再將這兩組反應信號經(jīng)一數(shù)字信號處理器轉(zhuǎn)換為兩組頻率向量值，最后比較這兩組頻率向量值與一組標準向量值，以決定出該待測電容器接腳的正負極性，或者判斷出空焊或漏件情形。
文檔編號G01R31/02GK1591032SQ0315633
公開日2005年3月9日 申請日期2003年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月4日
發(fā)明者周德昌 申請人:系新科技股份有限公司