使用矩阵和高阻仪进行焊锡膏可靠性测试

项目背景

      焊锡膏也叫锡膏,英文名solder paste,灰色膏体。焊锡膏是伴随着SMT应运而生的一种新型焊接材料,是由焊锡粉、助焊剂以及其它表面活性剂、触变剂等加以混合,形成的膏状混合物。主要用于SMT行业PCB表面电阻、电容、IC等电子元器件的焊接。焊锡膏在常温下有一定的粘性,可将电子元器件初粘在既定位置,在焊接温度下,随着溶剂和部分添加剂的挥发,将被焊元器件与印制电路焊盘焊接在一起形成永久连接。

      在一些手机、通讯、汽车、航空等领域,对于电路板的寿命和使用温度均有着特殊的要求,因此对于锡膏也有着特殊的要求,例如使用寿命、耐高温程度等,而在众多的测试中,可靠性测试是必不可少的一项。

      在国内某知名手机生产厂商的手机锡膏可靠性测试项目中,我们需要检测相邻两条锡膏覆盖的焊盘之间绝缘阻抗的可靠性,保证其在高温、高湿、盐雾环境,以及长时间加电的情况下,绝缘阻抗不会发生变化,从而保证设备的正常运行。

      在实际的测试中,通过将拥有多个平行条状焊盘上涂有锡膏的电路板放入环境箱,对其施加不同的环境,同时在锡膏与GND之间施加电压,通过改变环境和电压来模拟和加速老化过程。通过检测锡膏之间的表面绝缘电阻,来判断锡膏的可靠性。

项目难点

在该项目中,项目难点有三个:

  1. 锡膏条之间的绝缘阻抗可达1012Ω,此级别的电阻在一般情况下我们都会直接认为是开路状态(实际上也就是开路状态)。所以我们需要可以检测到此级别电阻的特殊仪器。
  2. 被测对象较多,同一时间有256路锡膏条需要进行检测和加电,如果每一路搭配一台电源和一个测试仪,那么成本和体积都将会是巨大的,因此我们需要尽可能的降低成本。
  3. 因为被测对象很多,每一项测试的时间都比较长,所以我们需要整套系统可以用尽量少的人工去操作,实现自动化的测试。

项目实现

系统设备:

在该测试系统中,我们用到了以下设备:

  1. 高阻仪。首先用到了高阻仪,用来测试绝缘电阻的大小,高阻仪可以测试超过1013Ω大小的电阻,因此可以在这套系统中负责最主要的测量环节。
  2. 程控电源。利用程控电源,我们可以给锡膏施加电压,并且可以按照我们的测试需求任意调整电压的大小。
  3. 矩阵开关。系统中的核心设备为一个超大规模的矩阵开关,采用的是英国Pickering定制的双刀2*256规模的矩阵模块,支持LXI控制。利用矩阵,我们主要实现两个功能:1)扩展高阻仪的通道,使其可以分时采集256个被测对象的信号;2)扩展电源通道,使电源可以按照我们的意愿施加到256个被测对象上,同时在需要对某一路进行测试的时候断开电源,接入高阻仪。
  4. 环境箱。用来模拟各种相对恶劣的环境,例如高温、高湿、盐雾等。

系统框图

使用矩阵和高阻仪进行焊锡膏可靠性测试插图

系统主要功能

  1. 本系统可以同时接入 256 个被测件,通过上位机进行自动化测试;
  2. 本系统包括了给被测件长时间供电,提供特殊的环境,还有接入高阻仪进行自动化测试的功能;
  3. 接入被测件的数量增加,只需在后期加入相关的升级部件;
  4. 可用于其他的自动化测试,前提是测试要求的电气性能指标不超过本系统;

核心产品推荐

      本系统中的核心产品为一套大规模的矩阵系统,用来实现信号的路由和切换,同时可以使用LAN口进行远程控制,所以可以搭配测试仪器组成全自动的测试系统。本系统使用的矩阵型号为虹科的60-556系列产品,具有以下特点:

  • 矩阵规模:双刀矩阵,最多扩展到4096个节点;
  • 最大使用电压:直流 300V;
  • 最大使用电流:直流 2A;
  • 初始通路开关内阻<1Ω;
  • 初始断路开关电阻>10^11Ω;
  • 提供常见编程环境的API接口;
使用矩阵和高阻仪进行焊锡膏可靠性测试插图1

虹科60-556/555系列产品是适用于大型ATE系统中信号路由的高密度双刀矩阵。它可以轻松扩展以产生更大的尺寸,例如,可以连接两个单元以创建1024×8矩阵。60-556与60-555具有相同的体系结构,但具有4路而不是8路Y总线。该矩阵由64×4子卡构成,可以提供增量为64,大小从192到512X的连接。

使用矩阵和高阻仪进行焊锡膏可靠性测试插图2

总而言之这是一款高密度开关矩阵,可以有效解决成本问题,提高检测速率,并且适合PXI平台的高密度矩阵的应用。



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