专利名称：一种焊点损伤在线监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种焊点损伤在线监测系统。该系统通过一个与被测芯片设计到 同一个系统上的焊点检测芯片，能对多种芯片的焊点损伤进行监测。属于焊点损伤监测领 域。
背景技术：
如今电子产品的更新换代越来越快，但无论这些产品如何变化，以目前的技术而 言，多数电子仍然需要用到印制电路板(PCB)。而在往印制电路板上安装元件时，元件的焊 点可靠性成为很重要的一个指标。随着技术的不断发展，复杂元件的尺寸在不断增大，而元 件的引脚却越来越密集，尤其是球栅阵列(BGA)封装的器件。这些器件被焊接到PCB板上 后，由于器件和PCB板使用的材料是不同的，因此他们在受热时的膨胀系数也不同，同时由 于温度、湿度、振动、冲击、扭力等外界环境的变化，导致器件焊点容易发生破裂；但此时，由 于焊点仍然能和PCB板接触，所以会发生间歇性失效，如果用普通的通断检测，这种失效方 式是无法被检测出来的。如果能有一种系统或者一些�？槟芄豢焖俚模凳钡募觳獬銎骷募湫允В� 将是器件焊点检测方面一项极大的进步。目前国内外对焊点检测的方法有非破坏性，破坏性和环境监测等几种方式，下面 是一些常用的焊点检测方法 目视检测目视检测是最常用的焊点质量检测方法，是非破坏性的焊点检测方法，但受限于 检测人员的能力，其检测速度和精度是十分低下的。尤其是对于已经焊接在PCB板上的BGA 封装的芯片，要目测其焊点损伤是完全不可能的。·电器检测电器检测是在器件加电的情况下，检测器件是否满足所要求的规范，能够检测出 目视检测不能发现的一些裂纹和桥连等问题。这种检查属于通断检测，是无法检测出焊点 破裂导致的间歇性失效的。· X射线检测X射线检测是利用X射线能穿透物质并在物质有衰减的特性来发现缺陷，主要针 对的是焊点内部缺陷。这种方法能检测到器件焊点内部的破裂，但是检测设备的造价十分 昂贵，而且也不可能实时的对器件进行监测，X射线对人体也会造成巨大的伤害。 超声波检测超声波检测利用超声波束能透入金属材料的深处，由一截面进入另一截面时，在 界面边缘发生反射的特点来检测焊点的缺陷。这种检测方法虽然对人体无害，但成本也比 较高，同时还不能对缺陷进行定性和定量的判定。以上几种检测方法，是在不对器件的焊点造成破坏的情况下，对焊点问题进行检 测的方法，而使用破坏性检测方法，会器件的焊点甚至器件本身造成破坏，导致被测器件无法再次投入工作，所以一般不使用这类方法来检查器件的焊点问题，如下面两种检测方 法 机械性破坏检测机械性破坏检测是将焊点进行机械性破坏，从焊点的强度和断裂面来检查缺陷。 这种方法会破坏焊点的完整性，导致检测后的器件无法再次投入使用，因此多用于产品的 抽检。 显微组织检测显微组织检测是将焊点切片、研磨、抛光后用显微镜来观察且界面，能用于发现焊 料杂质、熔蚀、组织结构、合金层的微小裂纹等。这种方法实现起来很复杂，分辨率也较低。还有一些方法，诸如染色试验荧光渗透剂检测，化学分析法等，这些方法大多操作 复杂，不能在器件工作时进行检测，并且可能对器件造成一定的损伤
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种焊点损伤在线监测系统，具体而言，就是在芯片 处于不同温度、湿度、振动、冲击、扭力等外界环境下，对芯片焊点的损伤进行监测。这种监 测是实时的、在线的对芯片焊点进行监测，并且不会破坏芯片本身的结构，完全不同于目前 市场上已有的需要器件拆卸以后才能进行检测的方法。本实用新型一种焊点损伤在线监测系统，是一种能嵌入到可编程芯片内部进行芯 片焊点损伤检测的软IP核及芯片外部所需添加的电路�？椤Ｆ渲校龅暮傅闼鹕思觳� 软IP核是整个系统的核心，他负责整个系统的数据收集，分析和比对，然后通过输入/输出 (I/O)端口与外部电路�？榻薪换ァＦ渲校龅男酒傅闼鹕思觳獾男酒獠康缏纺� 块，其作用是对信号进行前期处理，将原始信号变为芯片内部软IP核能识别的信号，然后 送给此软IP核进行处理。同时，芯片内部软IP核处理好的数据，也需要通过相应的外部电 路�？樗偷较嘤Φ南允旧璞干希缓笸ü褂梦颐强⒌淖ɡ砑炊寥≌飧鲂藕牛佣� 完对芯片焊点损伤的检测。本实用新型一种焊点损伤在线监测系统，其特征在于该监测系统包括内部嵌有 软IP核的被测芯片及芯片外部电路�？椋黄渲校猛獠康缏纺？榘ㄎ妊沟缭茨？椋藕� 源�？椋酒性啬？椋藕糯砟？椋琍C机和通信接口及连接线；所述的被测芯片是整个系统的核心，它被焊接到芯片承载�？樯希桓帽徊庑酒� 部嵌入软IP核；所述的稳压电源�？橛胄酒性啬？橄嗔凰龅男藕旁茨？橛氡徊庑酒� 相连；所述的芯片承载�？橛氡徊庑酒托酒獠康缏纺？橄嗔凰龅男藕糯砟？橛� 芯片承载�？楹蚉C机相连。其中，所述的芯片承载�？槲∷⒌缏钒濉１臼涤眯滦鸵恢趾傅闼鹕嗽谙呒嗖庀低常氪车暮傅慵觳夥绞较啾龋幸韵掠耪�.
^ \\\ ·(1)本实用新型中，向芯片内嵌入了一个软IP核，能检测出芯片焊点的损伤，价格 相对传统的检测仪器要便宜很多。(2)本实用新型对芯片焊点损伤的检测是实时的，在线的。也就是在芯片工作过程 中，也能实时检测到芯片焊点的损伤，并且不会影响到被测芯片的工作。[0027](3)使用本实用新型来检测芯片焊点损伤，是不需要对芯片进行破坏的，因此，能 为芯片焊点的检测节约大量的成本。
图1所示为焊点损伤在线监测系统设计总体框图。图2所示为同一承载�？樯嫌卸喔鲂酒钡牧臃绞�。图3所示为焊点损伤在线监测系统的软件设计流程。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步阐述。1.本设计采用软IP核的原因 目前市场上对芯片焊点损伤进行检测的方法，多数是要在设备停止工作后，将所 需检测得芯片从设备上拆下来进行检测，或者依靠昂贵的检测设备对相关芯片的焊点进行 检测。相对以上这些方法，本实用新型采用了一种软IP核，因为软IP核有以下优势(1)价格便宜。(2)可以由用户随意配置和构建。(3)可以随意裁剪。2.本实用新型的技术方案本实用新型一种焊点损伤在线监测系统，包括内部嵌有软IP核的被测芯片及芯 片外部电路�？椋渲懈萌鞩P核可对芯片焊点损伤检测。该外部电路�？榘ㄎ妊沟缭茨� 块，信号源模块，芯片承载�？椋藕糯砟？椋琍C机和各种通信接口及连接线。其中，所述的被测芯片是整个系统的核心，它被焊接到芯片承载�？樯希员隳芙� 行各种环境下的测试；该被测芯片内部需要嵌入本实用新型的核心软IP核，从而检测到自 身焊点的缺陷，并能将检测到的缺陷数据实时传送到芯片承载�？橹校缓笸ü呃陆� 据传送到PC机上。软IP核，本实用新型中的IP核是一个软核，该软核包含了对芯片焊点的监测功能 和对焊点损坏数据的采集功能，需要下载到相应的被测芯片内部，以便能实时监测芯片焊 点的损伤情况，并实时通过芯片I/O 口输出相关的采集数据。稳压电源�？椋胄酒性啬？橄嗔媚？榈淖饔檬歉鱿低程峁┪妊沟缭矗� 需要根据不同芯片的要求做出选择。信号源�？椋氡徊庑酒嗔嗔媚？榈淖饔檬歉徊庑酒峁┫喙氐氖敝� 信号或者使能信号，以确保芯片的正常工作。芯片承载�？椋氡徊庑酒托酒獠康缏纺？橄嗔媚？橛糜诔性馗髦植煌� 的被测芯片，然后可以将此承载�？橹糜诓煌幕肪�(如高温、高湿、震动等环境)中，从 而模拟芯片在不同环境下工作时，其焊点损伤的情况。这个承载�？橐部梢允褂孟殖傻挠� 制电路板(PCB板)；另外，该�？榛挂械Ｒ徊糠质莸拇涔ぷ鳎缦蛐酒砑蛹だ藕糯�。信号处理�？椋胄酒性啬？楹蚉C机相连，用于对从被测芯片上采集到的信号进行处理，使这些信号能被计算所识别。PC机上安装了我们开发的专利软件，能实时的对信号处理�？樗统龅氖萁蟹� 析和显示，用以提供芯片焊点损伤的实时情况分析，同时也能作为软IP核的下载工具。该 软件工作流程如图3所示，首先初始化整个系统，然后写入本实用新型中所提到的软IP核， 然后在设定的被测芯片I/O端口上输出采集到的焊点损伤数据，并将采集到的数据与原有 的焊点损伤模型进行比较，从而确定焊点的损伤情况。通信接口和连接线用于采集数据的传送，根据被测芯片和芯片承载�？榈牟煌� 这些通信接口和连接线的规格也不同。需要注意的是，如果想准确地捕获到焊点损伤情况，在选择监测点(芯片的相关 引脚)时，监测点应尽量靠近芯片的四个角上，这样检测到的数据可以相对准确一些。而在同一个承载�？樯希梢酝倍远喔鲂酒胁馐裕淞臃绞饺缤�2所示， 以一个承载�？樯嫌�4个芯片为例(1)控制线。图2所示的系统中需要4条控制线，用以 选择当前需要测试是某个芯片或是同时测试多个芯片。(2)时钟源。如果要同时对多个芯 片进行测试，所选芯片的时钟必须同步，最好使用相同时钟源，以保证从被测芯片上检测到 数据的准确性。(3)软IP核的嵌入。由于软IP核是 一段代码，我们一般将其存到PC机或 者PROM中，需要时再从这些设备中调用。(4)数据输出线。在图2所示的系统中，采集到的 数据用串行的方式进行输出，每个芯片只需要一条输出线即可。在系统开始运作时，先通过 控制线选择一个或多个需要进行测试的芯片，然后将PC机上存储的软IP核下载到相应芯 片中，此时，芯片按照该软IP核的配置进行采集工作，然后将采集到的数据通过串行输出 线传送到相关处理设备(如PC机)中。
权利要求一种焊点损伤在线监测系统，其特征在于该监测系统包括内部嵌有软IP核的被测芯片及芯片外部电路�？椋黄渲校猛獠康缏纺？榘ㄎ妊沟缭茨？椋藕旁茨？椋酒性啬？椋藕糯砟？椋琍C机和通信接口及连接线；所述的被测芯片是整个系统的核心，它被焊接到芯片承载�？樯希桓帽徊庑酒诓壳度肴鞩P核；所述的稳压电源�？橛胄酒性啬？橄嗔凰龅男藕旁茨？橛氡徊庑酒嗔凰龅男酒性啬？橛氡徊庑酒托酒獠康缏纺？橄嗔凰龅男藕糯砟？橛胄酒性啬？楹蚉C机相连。
2.根据权利要求1所述的一种焊点损伤在线监测系统，其特征在于所述的芯片承载 �？槲∷⒌缏钒�。
专利摘要本实用新型涉及一种焊点损伤在线监测系统，其特征在于该监测系统包括内部嵌有软IP核的被测芯片及芯片外部电路模块；其中，该外部电路�？榘ㄎ妊沟缭茨？椋藕旁茨？椋酒性啬？椋藕糯砟？椋琍C机和通信接口及连接线；所述的被测芯片是整个系统的核心，它被焊接到芯片承载�？樯希桓帽徊庑酒诓壳度肴鞩P核；所述的稳压电源模块与芯片承载模块相连；所述的信号源�？橛氡徊庑酒嗔凰龅男酒性啬？橛氡徊庑酒托酒獠康缏纺？橄嗔凰龅男藕糯砟？橛胄酒性啬？楹蚉C机相连。
文档编号G01N27/00GK201594083SQ20102010570
公开日2010年9月29日 申请日期2010年1月29日 优先权日2010年1月29日
发明者关永, 刘琨, 刘鹏 申请人:首都师范大学;北京利普信达科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
