电测机四线资料

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PCB四线测试设备介绍
•目前应用范围最广的四线测试设备是飞针测试机，典型代表如ATG,EMMA, 协力。 它们都提供可选配的四线功能，由于飞针可以测试密度很高的PCB ,不需要 制作夹具，且测试精度高，因而成为高密度PCB四线测试的首选。 唯一的缺点是测试效率太低。
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1、飞针测试探针介绍 飞针测试探针有刀型和针型两种形状， 刀型探针形状如同一把刀，针型探针形状如同一根针。 • 二线测试探针为单针，如下图所示：
电 测 点 流 量 +
电 测 点 压 量 -
电 测 点 流 量 -
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二线制与四线制测量之比较
1.二线制 2.四线制
优点:
测试电路简单，夹具制作简单。
优点:
实现了精确测量 电流供给回路与电压测定回路完全独立，其排线阻抗， 探针阻抗与接触阻抗完全忽略，所测得的阻值就是PCB 本身待测线路位置的阻值。可精确测定被测PCB 之微小 阻值，其四线测试的测试精度可达到mΩ 级。
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传统二线制测量与四线制测量原理
二线制测量等效电路 四线制测量等效电路
原理:
数字万用表测量电阻是通过测量恒流源电流I 流 过被测电阻RX 所产生的电压Vx 实现的。 测试时,恒流源电流I 通过Hi, Lo 端和测量线(万用表表笔引线） 输送至被测电阻Rx ,电压测量端S1 、S2 通过短路线接至 Hi, Lo 端。两根表笔即传输电流，又传输电压。即电流，电压 共用一个回路。数字万用表实际测量到的电阻值包括被测 电阻Rx 及表笔引线电阻RL1和RL2 。当测量的电阻阻值较 小时,表笔引线电阻产生的误差就不容忽视。这相当于我们的双 线式测试机测试原理，表笔引线电阻相当于排线电阻，针床接 触电阻等。
测定精度：开路判定为阻抗为10-100Ω 程度。
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四线测量对PCB的重要意义
检测PCB线路电镀孔和灌银孔的缺陷，提升产品可靠性； 特殊线路测量要求： 电感型线路
高要求PCB，如通讯背板
嵌入式电阻
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关于金属化孔测量的重要性
金属化孔的电阻值很小（一般为mΩ级），在对PCB进行普通的通断测试时，只能判断电阻的 断路和短路与否，反映不了金属化孔的阻值大小，一般只要没有出现断路和短路等硬缺陷， 就不用太关注它了，在低频线路和使用寿命短的产品中，过孔电阻并不重要，因而往往被设 计者忽略。 电阻的变化是影响印制板金属化孔可靠性的重要因素，在PCB使用条件下，由于温度变化而使 金属化孔缓慢变化，所以，如果金属化孔加工质量好，其变化的范围很小，如果加工质量不 好，这种变化范围大，速度快，容易造成失效。因而互连电阻的大小是多层板的一项重要技 术指标，它关系到PCB的寿命与可靠性。金属化孔电阻过大（超过标准值），会在长期使用或 环境条件严酷的情况下，缓慢变大直至失效，在实际应用中已遇到很多这样的实例，在高可 靠性要求的3类产品中必须要重视它。 金属化孔电阻对PCB可靠性的影响主要体现在以下方面： 1. 在高速，高频电路中，它对电路设计参数有影响，会引起特性阻抗的变化。导致高频信号 的反射，形成过冲和振铃现象，破坏信号传输的完整性。 2.过孔电阻同时也能反映出PCB的加工质量和工艺水平，尤其是PCB经受热冲击后（包括元件 贴装过程，终端成品工作过程中自身温升，或者使用在高温环境下）。互连电阻的的变化率 是反映多层板可靠性的重要指标，因而在寻找合格的PCB供应商时，应对此性能的生产能力进 行考核。 在签订3类高可靠产品和军用产品订货合同时，设计文件有规定按批次对PCB进行高低温抽样 测试。在美国军用标准，IPC标准和我国军用标准（GJB362A）都明确规定了互联电阻的抽样 检测方法和合格指标要求。 在客户对PCB质量日益严格的要求下，和激烈的市场竞争中，以前被厂家和用户忽视的问题和 缺陷如今变成迫在眉睫和亟待解决的问题。
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电镀过孔缺陷分析
例子：某PCB厂的客户投诉某型号板via 孔开路，选取问题板；用具备四 线测试功能的EMMA 飞针测试机，进行低阻四线测试实验。 将问题板退绿油过回流焊做普通开短路测试OK，再做飞针低阻四线测试。 此PCB 板厚0.8mm， 做四线飞针测试程序时，只选点所有小于0.4mm 的 过孔(0.25mm 孔287 个，0.4mm 孔4个）。用飞针机测出低阻，结果发现 大部分孔阻值在0.8――2.8mΩ之间，少数孔阻值大于2.8mΩ。对各种孔 阻值的孔标点做切片并确认孔铜，结果如下：
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PCB四线测试应用现状
• PCB四线专用测试机应用面临的最大瓶颈是测试密度的问题 高密度PCB夹具很难在原先二线式测试的基础上再增加一倍的四线测试 探针。只能根据现有夹具制作能力尽可能的覆盖需要四线测量的线路， 不可避免的存在覆盖率低的问题。不能撒针的线路，将会存在测试漏失 的风险。
• 灌银板。批量检测灌银孔的缺陷。 • 客户指定用四线精确测量PCB上特定线路的场合，如某些软板客户（爱升 ， 住友案例） • 某些埋阻板，由于埋入阻值较小（如小于20欧姆），需要精确测量埋阻阻 值的场合。 • 客户虽要求整板PCB 过孔都进行四线测试，但经协商可以按现有夹具制 作能力，进行局部覆盖测试的场合。 • PCB上特殊图形线路。 如环形线路，用普通测试方法中的开路 测试无法测出内外圈之间的短路，但可以用四线测阻值方式来判断。 （如东莞裕华。）
PCB四线测试介绍
2011年12月22日大族明信修订
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前言
随着电子技术的迅猛发展，印制线路板（PCB）的制作层数越来越高、线路 密度越来越密、焊盘尺寸越做越小，客户对板的要求越来越严。通常情况下， PCB 的开短路测试测试参数值中的开路阻抗设为20Ω，线路阻值大于20Ω时 机器判断为开路，小于20Ω时机器判断为合格，对于阻值小于20Ω的线路则 无法精确测试出其实际电阻值，20Ω以下的线路成为测试盲区。在实际生产 中发现PCB的某些缺陷，如孔内无铜、空洞、铜薄、线幼、线路缺口等问题 均会影响到线路阻值，当阻值小于20Ω时，用通常的开短路测试方法来测试 以上缺陷板时，测试结果显示PASS，但客户在加工成品板时经过高温焊接后 阻值发生变化，导致开路问题发生，最终导致客户投诉，严重的还需向客户 赔款。
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• 适合批量测试的最成熟的专用四线测试设备是以日本高精度测试机为代表， 如 HIOKI ,READ,YAMAHA.他们的共同特点是以高精度多轴运动控制为 基础，配合CCD光学定位和精确的电子测试模块，并采用高精密微针夹具。 缺点是夹具成本高，不适合面积大的PCB测试，也面临四线测试覆盖范围的 局限。
•对于通孔阻值的测试结果分析，可以根据公司的PTH电镀能力 给出一个合适的低阻开路门槛值，超出该值的板则可以判断为有 开路退货风险，可将该部分板进行回流焊实验，如果按照客户的 回流焊曲线实验后阻值发生明显的提高，则可以确认该板具有开 路风险，需做报废处理，如果回流焊后阻值没有发生明显的变化， 可以适当地调整低阻开路门槛值，直至找到一个合理的数值。
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• 飞针四线低阻测试需求分析要依据客户的要求及品质部门对品质的要求 或客户反馈。 一般低阻测试主要测孔偏、孔薄、孔破、针孔、缺口， 测低阻前必须是普通测试OK板。测低阻可以只测孔的问题。 低阻测试5mΩ以下偏差0.5mΩ（10%），5mΩ以上偏差5%。 测低阻要换低阻测试针，如果只测孔最好选用刀型低阻针， 刀型低阻针比针型低阻针耐用，而针型低阻针可测更小尺寸的PAD。
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根据以上切片对比分析发现，孔铜厚度大于0.7mil 时，阻值小于2.8mΩ，孔铜OK； 而孔铜厚度小于0.7mil 时，阻值大于2.8mΩ时，孔铜不OK；
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测试结果分析 1、阻值与铜厚关系：
电阻值的大小与孔壁铜厚成反比，铜厚越大，阻值越小。
2、过孔测试方式，2.8mΩ可以作为低阻测试的开路门槛值。
缺点:
低阻四线测试是在两线测试的选点基础上将需测试的焊 盘上设置两根针，即夹具的测试点数比两线测试可能增 加了一倍,由于探针增加，在高密度PCB应用场合会增加 治具制作难度和成本。往往会需要微针等精密治具的支 持。即使这样，很多测试焊盘因尺寸过小无法设置两个 测试点，使四线测试的实现非常困难 。如某型号HDI PCB，由于密度高，只有其中很少一部分网络可用于设 置两个测试点，四线测试的覆盖率只占总网络数的百分 之八左右，导致可测率降低。 测定精度：1mΩ ~20Ω 。 被测PCB孔内微小缺陷皆可被检查出来。
缺点:
即使我们关心的PCB待测线路的阻值很小（通常<1 Ω , 或为 mΩ 级），但由于所测得的阻抗为馈线电阻，探针 电阻，接触电阻和待测线路阻值之和，因而机器要设置 10 Ω 以上的导通阀值才能测得过。故无法精确测定被测 PCB 之低阻值。无法作PCB线路精密测量,线路缺口,导通 孔不良等缺陷无法测试。 二线测试的精度虽然不高，但是用来判断线路的开短路 已经能满足绝大部分PCB测试的需要。但仅适用于完全断 线、完全孔断之测试。对于低阻值测试则无能为力。
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Mason四线测量的设计特色
测量可低至 1mΩ ； 测量精度可高达0.1mΩ ；
最小PAD SIZE :16mil
备注：为提高可测率，通常建议绿油前测试。
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四线测量方案
四线测量：是将恒流源电流流入被测孔位
的两根电流线和被测孔位的两根电压线分离 开，使得被测孔位测量端的电压不再是恒流 源两端的直接电压，如图示。四线测量法比 通常的测量法多了两根馈线，断开了电压测 量端与恒流源两端连线。由于电压测量端与 恒流源端断开，馈线电阻对测量结果没有影 响。
电 测 点 压 量 +
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• 飞针四线测试探针为双针 每组探针由两根探针组成,两根探针之间距离非常细微。 刀型探针两根探针的间距为100μm 也可达到60μm。 针型探针两根探针的间距仅为20μm。 用人肉眼看每组探针就好象只是一根探针,但实际上是由两根探针组成， 如下图所示：
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• 飞针低阻四线测试其每个测试点对应一组探针，即一个测试点对应两根探针。 飞针低阻四线测试时每组探针的两根探针一根探针施加电流 另一根探针构成电压测定回路,两组探针就构成了两组回路。 飞针四线测试探针除可以用来测试低阻外，也可以用于测试一般的开短路。 当使用单针测试一般的开短路时，可将接至探针的两条线路短接在一起， 开路最低一般可测至几个Ω； 当需要测试低阻时，则将短接的部分分开，使用双针来做测试， 其最低一般可测至mΩ级。飞针四线测试示意图如下：