专利名称：一种用于飞针测试的电阻电容测量模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及飞针测试技术领域，特别涉及一种用于飞针测试的电阻电容模块。
背景技术：
飞针测试设备是半导体后封装关键设备，其工作机理是由用于飞针测试的电阻电容测量模块根据电路基板的原理图生成GERBER工艺文件，将GERBER文件转化为测试文件，然后进行自动测试，而测试模块是自动测试的执行部件。基板故障一般是在制造过程中形成的，最常见的故障表现为不同网络导体间的短路和相同网络导体内的断路等，飞针测试已经成为电气测试一些主要问题的最新解决办法，这种设备既可以进行裸板测试，也可进行实板测试。市场上的测试仪产品功能很多，但不能将大量程和高精度兼容，测试速度慢，特别是连续测试不能满足飞针自动化测试要求的高速度高精度，测试仪接口单一，不能很好地嵌入到飞针测试主程序中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于飞针测试的电阻电容测量模块，旨在解决现有嵌入式飞针测试装置不能将宽量程高精度兼容的问题以及测试速度不能满足飞针测试需要的问题。为实现上述的目的，本发明所采用的技术方案如下
一种用于飞针测试的电阻电容测量模块，包括
电阻测试模块，用于测试基板上的相同网络之间的电阻值；
电容测试模块，用于测试基板上的不同电气网络对地的电容值；
控制处理模块，分别与所述电阻测试模块与电容测试模块电连接，用于产生频率幅度均可控的正弦波，控制在电阻测试与电容测试功能间切换选择、测试档位选择以及配针选择，接收所述电阻测试模块与电容测试模块的测试数据进行处理，输出测试结果数据。所述电阻测试模块由精密采样电阻构成，通过将待测电阻与所述精密采样电阻分压进行测试，将测得的电压值反馈到所述控制处理模块处理得出待测电阻阻值进行分析比较，输出测试结果数据。所述精密采样电阻共分为100Q、900Q、9KQ、90KQ、900KQ、9MQ六档，精度为0. 1%。所述电容测试模块包括依次连接的比例分压电路、低通有源滤波器、波形放大电路、整流电路、低通滤波器；所述的比例分压电路经待测电容接收所述控制处理模块发送的正弦波，再经所述低通有源滤波器、波形放大电路、整流电路、低通滤波器输出直流稳压电压到所述控制处理模块进行处理，输出测试结果数据。所述的电容测试模块为4块，每块电气特性相同，分别加入到四个测针上。所述的控制处理模块包括上位机、译码电路、总线接口电路、正弦波发生器电路、继电器选择切换矩阵以及用于采集所述的电阻测试模块或电容测试模块输出的模拟电压值，轮换为对应的数字电压值后反馈到所述的上位机的数据采集装置；所述总线接口电路与所述上位机数据总线相连；所述译码电路设在所述上位机与所述线接口电路间，通过数据总线经过译码使能所述总线接口电路；所述正弦波发生器电路的输入端与所述总线接口电路输出端连接，用于在所述上位机控制下产生频率可调幅度可调正弦波；所述继电器选择切换矩阵用于实现在电阻测试与电容测试间功能切换选择、测试档位选择以及配针选择。所述的继电器选择切换矩阵包括
功能选择继电器矩阵，用于在所述上位机控制下实现在电容测试与电阻测试功能间切换选择以及在电阻测试下进行配针选择；
档位选择继电器矩阵，用于在所述上位机控制下实现电阻或电容测试时的档位切换选择；以及，
测针收发信号继电器矩阵，用于在所述上位机控制下实现电容测试时的配针选择。所述的正弦波发生器电路采用ML2036带锁存端的串行输入可编程正弦波发生器来产生可控频率的标准正弦波。所述的正弦波发生器电路输出端连接有一幅度调节电路，其通过用AD633模拟乘法器将所述正弦波发生器电路产生的标准正弦波幅值与可编程电压相乘，得到需要的正弦波幅值，再接入电压跟随器隔离前后级电路。所述的正弦波的频率信号分为三种，分别是8Hz、80Hz、800Hz。本发明提供的电阻电容测试模块，可嵌入到飞针测试设备主系统中，通过软件控制实现自动选针测试，快速选档、精确测试，具有测试速度快，响应时间短的特点，其测试精度可满足飞针测试的工艺要求。
图1所示为本发明实施例提供的用于飞针测试的电阻电容测量模块的结构示意 图2所示为本发明实施例提供的控制处理模块的结构示意 图3所示为本发明实施例提供的电容测试模块的结构示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。参见图1，该图示出了本发明实施例提供的用于飞针测试的电阻电容测量模块的结构。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例有关的部分。一种用于飞针测试的电阻电容测量模块，包括控制处理模块11、电阻测试模块12以及电容测试模块13 ；
所述的控制处理模块11，由飞针测试主系统控制，产生频率幅度均可控的正弦波，通过继电器矩阵切换进行测试功能选择、测试档位选择、自动配针，并将测试电压返回到飞针测试主系统。
所述的测试功能选择是指选择进行电阻测试或电容测试，所述的测试档位选择是指在电阻测试或电容测试下的相应的测试档位选择，所述的自动配针是指控制使所述的电阻测试模块12、电容测试模块13自动选配相应的测针进行测试。所述的电阻测试模块12，主要用于在飞针测试中用于测试基板上的相同电气网络之间的电阻值，以判断测试基板上的相同网络之间是否导通；理想状态下，当电阻值为
0,表明相同电气网络导通,但在实际中都会有微小的导线电阻存在，一般在几欧之内。所述的电容测试模块13，主要用于在飞针测试中用于测试基板上的不同电气网络对地的电容值；电气网路和地相当于电容的正负两极，不同电气网络对地的电容值不同。如图2所示，所述的控制处理模块11包括上位机111、译码电路112、总线接口电路113、正弦波发生器电路114、、继电器选择切换矩阵以及用于采集所述的电阻测试模块12或电容测试模块13输出的模拟电压值，轮换为对应的数字电压值后反馈到所述的上位机111的数据采集装置；所述的继电器选择切换矩阵包括功能选择继电器矩阵116、档位选择继电器矩阵117、测针收发信号继电器矩阵119 ；
所述的译码电路112，用八位数据总线经过译码电路分配地址位，使能片选所述总线接口电路113 ;其中，所述的总线接口电路113为八片总线接口电路；
所述的总线接口电路113，采用74HC273 (八路边沿触发，D型触发器)与74HC240 (八路反向缓冲器/总线接收器0、74HC245 (总线收发器)三种器件与上位机111进行八位数据总线通讯；
正弦波发生器电路114，由上位机111控制产生频率可调幅度可调正弦波；
所述的功能选择继电器矩阵116，根据上位机111指示控制进行配针选择，选通四个测针中的任意两个测针；
档位选择继电器矩阵117，根据上位机111指示控制在电阻测试或电容测试下进行相应测试档位选择，该档位分为五档，可任选其中一档进行测试；
所述的数据采集装置包括工控机以及设在所述的工控机的PCI插槽中数据采集卡118，用于采集所述的电阻测试模块12或电容测试模块13输出的模拟电压值，轮换为对应的数字电压值后反馈到所述的上位机111 ;
所述的测针收发信号继电器矩阵119，用于电容测试模块13工作下，根据上位机111指示控制进行配针选择，在四个测针中选择其中一个测针，发送正弦波，选择另一个测针接收正弦波；
本发明实施例中，所述的正弦波发生器电路114的输出端还接设有一幅度调节电路115，其通过用AD633模拟乘法器将所述的标准正弦波的幅值与可编程电压相乘，得到需要的正弦波幅值，再接入电压跟随器隔离前后级电路。本发明实施例中，所述的正弦波发生器电路114采用ML2036带锁存端的串行输入可编程正弦波发生器来产生可控频率的标准正弦波。本发明实施例中，所述的正弦波发生器电路114共产生三种频率正弦波信号8Hz、80Hz、800Hz。本发明实施例中，所述电阻测试模块12由精密采样电阻并联构成，其电阻值测量范围为5 Q IOMQ，测量精度为5% ;所述的电阻测试模块12采用分压法，即，将待测电阻与所述的精密采样电阻进行分压，根据欧姆定律测得待测电阻的阻值。
所述精密采样电阻分别为100Q、900Q、9KQ、90KQ、900KQ、9MQ共六档，精度为 0. 1%。如图3所示，所述的电容测试模块13共为4块，每块电气特性相同，分别加入到四个测针上。每一电容测试模块13包括比例分压电路131、低通有源滤波器132、波形放大电路133、整流电路134、低通滤波器135 ;电容测试模块13采用反比例放大器加容抗法，接入低通有源滤波器132去除高频信号，再接入波形放大电路133，通过调节电位器来初始化正弦波幅值，接入整流电路134 (绝对值电路)和低通滤波器135 (RC滤波电路)将正弦波整流滤波，滤波频率为300HZ，输出滤波后的直流电压到数据采集卡118进行处理。比例分压电路131，正弦波发生器电路114产生的正弦波经过待测电容后产生容抗，与标准精密电阻构成反比例放大器，其中OP放大器采用LM358器件，从而形成分压；相同频率下，不同待测电容形成的分压不同，由于正弦波发生器电路114中的频率可调并受上位机111控制，如表I所示，不同频率对应不同的电容测试量程，因此通过调节频率来获得各个量程内的分压；
低通有源滤波器132，采用LM358 OP放大器构成低通有源滤波器，由于测试中会受到众多高频干扰，而正弦波频率为8Hz、80Hz、800Hz三种，所以采用截止频率选为IKHz的低通滤波器132进行低通滤波；
波形放大电路133，采用INA110AG(16)器件，通过手动调节电位器的阻值来初始化正弦波幅值；
整流电路134，采用TS514器件，用于将正弦波整流成正向电压输出到所述的低通滤波器 135 ；
低通滤波器135，采用RC电路构成，其中R=4. 99K，C=0. luF，滤波频率为300HZ，用于所述将整流电路134整流后的输出波形经过滤波形成直流纹波，再进一步滤波，输出直流电压到设在工控机内PCI插槽的数据采集卡118 ;数据采集卡118使用市场上的成熟产品，设置该数据采集卡118的电压范围为10V，将模拟信号转化为16位数字信号，上位机111读取16位数字信息，通过软件编程转换为对应的电压值。本发明实施例中，所述的电容测试模块13的电容测量范围为0.1pF 10mF，其测量精度为10% ;所述的电容测试模块13的工作原理如下
电容测试模块13采用容抗法测得相应的电容阻值，根据电容的交流特性
权利要求
1.一种用于飞针测试的电阻电容测量模块，其特征在于，包括 电阻测试模块，用于测试基板上的相同网络之间的电阻值； 电容测试模块，用于测试基板上的不同电气网络对地的电容值； 控制处理模块，分别与所述电阻测试模块与电容测试模块电连接，用于产生频率幅度均可控的正弦波，控制在电阻测试与电容测试功能间切换选择、测试档位选择以及配针选择，接收所述电阻测试模块与电容测试模块的测试数据进行处理，输出测试结果数据。
2.根据权利要求1所述的一种用于飞针测试的电阻电容测量模块，其特征在于，所述电阻测试模块由精密采样电阻构成，通过将待测电阻与所述精密采样电阻分压进行测试，将测得的电压值反馈到所述控制处理模块处理得出待测电阻阻值进行分析比较，输出测试结果数据。
3.根据权利要求2所述的一种用于飞针测试的电阻电容测量模块，其特征在于，所述精密采样电阻共分为IOOQ ,900Q ,9KQ ,90KQ ,900KQ ,9MQ六档，精度为0. 1%。
4.根据权利要求1所述的一种用于飞针测试的电阻电容测量模块，其特征在于，所述电容测试模块包括依次连接的比例分压电路、低通有源滤波器、波形放大电路、整流电路、低通滤波器；所述的比例分压电路经待测电容接收所述控制处理模块发送的正弦波，再经所述低通有源滤波器、波形放大电路、整流电路、低通滤波器输出直流稳压电压到所述控制处理模块进行处理，输出测试结果数据。
5.根据权利要求4所述的一种用于飞针测试的电阻电容测量模块，其特征在于，所述的电容测试模块为4块，每块电气特性相同，分别加入到四个测针上。
6.根据权利要求1所述的一种用于飞针测试的电阻电容测量模块，其特征在于，所述的控制处理模块包括上位机、译码电路、总线接口电路、正弦波发生器电路、继电器选择切换矩阵以及用于采集所述的电阻测试模块或电容测试模块输出的模拟电压值，轮换为对应的数字电压值后反馈到所述的上位机的数据采集装置；所述总线接口电路与所述上位机数据总线相连；所述译码电路设在所述上位机与所述线接口电路间，通过数据总线经过译码使能所述总线接口电路；所述正弦波发生器电路的输入端与所述总线接口电路输出端连接，用于在所述上位机控制下产生频率可调幅度可调正弦波；所述继电器选择切换矩阵用于实现在电阻测试与电容测试间功能切换选择、测试档位选择以及配针选择。
7.根据权利要求6所述的一种用于飞针测试的电阻电容测量模块，其特征在于，所述的继电器选择切换矩阵包括 功能选择继电器矩阵，用于在所述上位机控制下实现在电容测试与电阻测试功能间切换选择以及在电阻测试下进行配针选择； 档位选择继电器矩阵，用于在所述上位机控制下实现电阻或电容测试时的档位切换选择；以及， 测针收发信号继电器矩阵，用于在所述上位机控制下实现电容测试时的配针选择。
8.根据权利要求6所述的一种用于飞针测试的电阻电容测量模块，其特征在于，所述的正弦波发生器电路输出端连接有一幅度调节电路，其通过用AD633模拟乘法器将所述正弦波发生器电路产生的标准正弦波幅值与可编程电压相乘，得到需要的正弦波幅值，再接入电压跟随器隔离前后级电路。
9.根据权利要求6所述的一种用于飞针测试的电阻电容测量模块，其特征在于，所述的正弦波发生器电路采用ML2036带锁存端的串行输入可编程正弦波发生器来产生可控频率的标准正弦波。
10.根据权利要求1、任一项所述的一种用于飞针测试的电阻电容测量模块，其特征在于，所述的正弦波的频率信号分为三种，分别是8Hz、80Hz、800Hz。
全文摘要
本发明属于飞针测试技术领域，具体公开了一种用于飞针测试的电阻电容测量模块，包括用于测试基板上的相同网络之间电阻值的电阻测试模块，用于测试基板上的不同电气网络对地的电容值的电容测试模块以及一控制处理模块，分别与所述电阻测试模块与电容测试模块电连接，用于产生频率幅度均可控的正弦波，控制在电阻测试与电容测试功能间切换选择、测试档位选择以及配针选择，接收所述电阻测试模块与电容测试模块的测试数据进行处理，输出测试结果数据。本发明所述的电阻电容测试模块，可嵌入到飞针测试设备主系统中，通过软件控制实现自动选针测试，快速选档、精确测试，具有测试速度快，响应时间短的特点，其测试精度可满足飞针测试的工艺要求。
文档编号G01R27/02GK103063922SQ20121047753
公开日2013年4月24日 申请日期2012年11月22日 优先权日2012年11月22日
发明者谭立杰, 张琦, 吕磊, 田知玲 申请人:中国电子科技集团公司第四十五研究所