基于电阻漂移趋势的PCB潜伏缺陷筛查方法、系统和电子设备与流程

本技术涉及pcb制造，尤其涉及一种基于电阻漂移趋势的pcb潜伏缺陷筛查方法、系统和电子设备。

背景技术：

1、随着电子产品向高密度、微型化方向发展，印刷电路板（pcb）的互连可靠性要求日益严苛。在pcb制造制程中，层间互连、孔壁镀铜及精细线路的完整性是决定产品寿命的关键因素。为了剔除不良品，行业内通常在生产制程末端进行筛选测试。

2、目前，pcb制造行业主流的筛选手段是通用电测以及基于标准菊花链的测试结构，例如，在pcb的工艺边（process edge）设计均匀线宽的菊花链测试电路（即通过多个过孔将顶底层线路串联）。在测试环节，测试设备（如飞针测试机或针床测试机）采用两线法或四线法测量该链路的实际电阻值。再设定一个标准的欧姆值范围，若实际电阻值小于标准的欧姆值，则判定为合格；若实测电阻值大于标准的欧姆值或开路，则判定为不合格（fail）。

3、尽管上述方案能够有效拦截断路或短路的功能性失效产品，但无法筛查出潜伏性互连缺陷。例如，许多存在微观缺陷的pcb（如孔壁镀铜存在微空洞、线路有微裂纹或层压结合力弱），其静态实际电阻值往往仍在合格范围内，能够通过出厂测试。然而，这些pcb板在后续组装或客户端使用中，受热应力激发，微裂纹会迅速扩展导致断路。且标准的菊花链通常采用均匀线宽设计，在老化或热冲击测试中，热机械应力均匀分布在整条链路上，缺乏应力集中效应。对于微小的潜伏缺陷，这种均匀结构难以在短时间的生产测试周期内将其放大为可被仪器捕捉的显著电阻变化，导致漏检率高。

4、因此，现有的pcb检测技术难以满足高可靠性产品零缺陷出厂的需求，在出厂前检测出存在微观缺陷的pcb板的准确度较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，为了至少部分地改善上述问题，本技术提供一种基于电阻漂移趋势的pcb潜伏缺陷筛查方法、系统和电子设备。

2、首先本技术提供一种基于电阻漂移趋势的pcb潜伏缺陷筛查方法，包括：

3、获取待检测的pcb拼板，其中，所述pcb拼板的工艺边上预设有应力敏感测试样条，所述应力敏感测试样条包括交替串联连接的应力集中段和应力释放段，且所述应力集中段的横截面尺寸小于所述应力释放段；

4、对所述pcb拼板施加热应力，并按照预设采样频率同步采集所述应力敏感测试样条的实时电阻值以及环境参考数据，以构建随时间变化的原始电阻序列和环境参考序列，其中，所述环境参考数据用于表征应力敏感测试样条所处背景温漂趋势的数据；

5、基于所述环境参考序列对所述原始电阻序列执行去漂移计算，得到所述应力敏感测试样条对应的修正电阻序列；

6、对所述修正电阻序列进行二阶微分计算，得到电阻漂移的加速度特征值；

7、实时监测所述加速度特征值，当所述加速度特征值在预设周期内连续大于预设值时，判定所述pcb板存在潜伏性互联缺陷，生成表征产品存在潜伏缺陷的电信号或数据标识。

8、在一个可选的实施例中，所述按照预设采样频率同步采集所述应力敏感测试样条的实时电阻值以及环境参考数据，以构建随时间变化的原始电阻序列和环境参考序列的步骤中，所述参考数据为由温度传感器采集的板级实时温度值，所述环境参考序列为第一温度序列；

9、所述基于所述环境参考序列对所述原始电阻序列执行去漂移计算的步骤，包括：

10、基于预设的电阻温度系数及所述第一温度序列，计算所述应力敏感测试样条因温度变化产生的电阻温漂分量；

11、从所述原始电阻序列中移除所述电阻温漂分量，以获取所述修正电阻序列。

12、在一个可选的实施例中，所述pcb拼板的工艺边上与应力敏感测试样条相邻设有一条基准对比链路，所述基准对比链路的线宽均匀一致，且等于所述应力释放段的线宽；

13、所述按照预设采样频率同步采集所述应力敏感测试样条的实时电阻值以及环境参考数据，以构建随时间变化的原始电阻序列和环境参考序列的步骤中，所述参考数据为所述基准对比链路的参考电阻值，所述环境参考序列为所述基准对比链路对应的参考电阻序列；

14、所述基于所述环境参考序列对所述原始电阻序列执行去漂移计算的步骤，包括：

15、获取所述应力敏感测试样条与所述基准对比链路的初始阻值比例系数；

16、基于所述参考电阻序列和所述初始阻值比例系数对所述原始电阻序列执行加权差分运算，以获取所述修正电阻序列。

17、在一个可选的实施例中，所述应力敏感测试样条在所述pcb拼板的厚度方向上呈立体分布：

18、所述应力集中段为层间互连孔，所述应力释放段为导电焊盘；

19、所述导电焊盘位于所述pcb拼板的不同层级，所述层间互连孔垂直连接相邻层级的导电焊盘，且所述层间互连孔的孔径小于所述导电焊盘的直径；

20、所述对所述pcb拼板施加热应力的步骤中，利用pcb绝缘介质层在厚度方向的热膨胀系数与导电材料的热膨胀系数失配原理，使所述层间互连孔承受轴向拉伸应力；

21、所述轴向拉伸应力驱动所述层间互连孔处的潜伏裂纹扩展，导致所述实时电阻值发生非线性变化，所述非线性变化被同步采集并构建入所述原始电阻序列中。

22、在一个可选的实施例中，所述对所述pcb拼板施加热应力的步骤为，向所述应力敏感测试样条周期性注入应力激发脉冲电流，以利用焦耳效应在所述应力集中段产生瞬态热冲击；

23、所述按照预设采样频率同步采集所述应力敏感测试样条的实时电阻值的步骤中，在脉冲间隔期，将所述应力激发脉冲电流切换为恒定测量电流，并采集所述恒定测量电流所对应的实时电阻值，其中，所述应力激发脉冲电流的幅值大于所述恒定测量电流的幅值，且低于所述应力集中段的导体熔断阈值。

24、在一个可选的实施例中，所述应力敏感测试样条的首尾两端分别连接有第一焊盘金属层和第二焊盘金属层，所述按照预设采样频率同步采集所述应力敏感测试样条的实时电阻值的步骤，包括：

25、通过一对激励引线向所述应力敏感测试样条的首尾两端的所述第一焊盘金属层、所述第二焊盘金属层注入恒定激励电流，以建立电流激励回路；

26、通过一对独立于所述激励引线的采样引线，提取所述应力敏感测试样条首尾两端的所述第一焊盘金属层、所述第二焊盘金属层的电压降信号，以建立电压采样回路；

27、同步获取所述电流激励回路输出的电流强度数值和所述电压采样回路输出的电压降数值，并基于所述电压降数值与所述电流强度数值之比，计算得到所述实时电阻值；

28、其中，所述激励引线和所述采样引线在所述第一焊盘金属层、所述第二焊盘金属层的连接点相互独立，以使所述恒定激励电流不流经所述电压采样回路。

29、在一个可选的实施例中，所述基于所述环境参考序列对所述原始电阻序列执行去漂移计算，得到所述应力敏感测试样条对应的修正电阻序列的步骤中，计算公式为：

30、；

31、其中，所述r(t)为原始电阻序列，α为预设的电阻温度系数，τ(t)为第一温度序列；tref为参考基准温度；rcorr(t)为修正电阻序列；

32、所述对所述修正电阻序列进行二阶微分计算，得到电阻漂移的加速度特征值的步骤中，计算公式为：

33、；

34、其中，所述acc(t)表示加速度特征值，t表示当前的采样时刻，δt为相邻两次采样时刻之间的时间间隔。

35、本技术还提供一种基于电阻漂移趋势的pcb潜伏缺陷筛查系统，所述系统用于实现如上所述的方法，包括：

36、获取模块，用于获取待检测的pcb拼板，其中，所述pcb拼板的工艺边上预设有应力敏感测试样条，所述应力敏感测试样条包括交替串联连接的应力集中段和应力释放段，且所述应力集中段的线宽小于所述应力释放段的线宽；

37、施加模块，用于对所述pcb拼板施加热应力，并按照预设采样频率同步采集所述应力敏感测试样条的实时电阻值以及环境参考数据，以构建随时间变化的原始电阻序列和环境参考序列；

38、去漂移模块，用于基于所述环境参考序列对所述原始电阻序列执行去漂移计算，得到所述应力敏感测试样条对应的修正电阻序列；

39、计算模块，用于对所述修正电阻序列进行二阶微分计算，得到电阻漂移的加速度特征值；

40、筛选模块，用于实时监测所述加速度特征值，当所述加速度特征值在预设周期内连续大于预设值时，判定所述pcb板存在潜伏性互联缺陷，输出筛选拦截指令。

41、本技术还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机应用程序，所述处理器用于执行所述计算机应用程序，其中所述计算机应用程序用于在被所述处理器执行时实施如上任一项所述的方法。

42、本技术还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机应用程序，所述计算机应用程序被处理器执行时实现如上任一项所述的方法。

43、有益效果：通过在pcb工艺边预设应力敏感测试样条，利用应力集中段的物理特性，将热机械应力聚焦于特定区域，从而迫使微裂纹或镀层空洞等微观缺陷在热应力下优先暴露，克服了传统均匀菊花链难以激发微小缺陷的局限，有效解决了传统静态电阻测试无法识别潜伏性互连缺陷的难题，通过基于环境参考的去漂移与二阶微分算法，能够自动滤除铜导线随温度升高的线性温漂背景，同时显著放大由裂纹瞬间扩展引起的非线性阻值突变信号。实现了高信噪比检测，能够精准拦截静态阻值合格但寿命极短的高风险产品。此外，采用工艺边区域代替pcb功能区域进行非破坏性测试，既确保了功能电路板免受电应力损伤，又保障了检测结果的代表性，满足了高密度pcb零缺陷出厂的严苛要求。