一种检测计算机芯片稳定性的方法、检测装置和计算机

技术领域

本发明涉及计算机技术，特别是指一种检测计算机芯片稳定性的方法、检 测装置和计算机。

背景技术

便携式计算机需要具备很强的环境适应能力，以保证在诸如震动和跌落之 后仍然可以正常工作。便携式计算机主板上的球栅阵列封装(BGA，Ball Grid Array Package)主芯片对焊接工艺的要求很高，其对振动和跌落等损坏行为的 影响更加敏感。焊接BGA后，其所在的印制电路板(PCB，PrintedCircuitBoard) 平面必须是平整的，这样才可以使各个BGA的PIN脚上不会产生应力，特别 是对于便携式计算机主板上的核心芯片，其面积更大，焊脚更多，对PCB的 平整性要求更高。在振动测试中发现，PCB板经过剧烈的跌落和振动会产生 相应的形变，PCB形变带来的过高应力会致使BGA的PIN脚从焊盘(land or pad) 松脱而处于虚焊状态，导致PIN脚电接触可靠性变差，对便携式计算机的工 作造成不良影响。

加固便携式计算机虽增强了抗震抗跌落性能，但是其抗震抗跌落性能是有 极限的，例如目前的标准中要求计算机能够抗5次跌落，但是军队等客户的使 用中，在部队的训练和演习中经常会出现超负荷的情形，而此时却无法判断 BGA是否有松脱的迹象。现有技术中，主要是对BGA所采用的焊接加固措施 进行改进，通过增加焊盘面积，用胶固定加固，主板减震等等实现焊接加固。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在如下问题：现有 的焊接加固措施只是尽可能的避免出现焊盘松脱，但在长期使用过程中，或者 在恶劣环境下经常会出现超负荷的情形，一旦发生了焊盘松脱情形，由于用户 无法预先判断，无法及时采取预防措施来保证计算机本身以及数据的安全可 靠，而只能在计算机坏掉后维修更换。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种检测计算机芯片稳定性的方法、检测装置 和计算机，用于帮助用户提前判断便携式计算机当前的状况，并及时采取预防 措施来保证计算机本身以及数据的安全可靠。

一种检测方法，应用于检测装置，所述检测装置固定于主板，包括：检测 芯片的PIN脚与焊盘之间的焊接状态；将检测到的所述焊接状态转换为预定 格式的焊接状态值；将所述焊接状态值与标准状态值进行比较得到差异值，当 所述差异值超过差异阈值时，判定对应的芯片出现异常；其中，在所述芯片处 于正常工作的情形下检测得到所述标准状态值，且该标准状态值被预先存放。

上述方法中，当通过检测芯片PIN脚的阻抗来获得阻抗值，并将该阻抗 值作为所述焊接状态值时，所述标准状态值具体为标准阻抗值；或者，当通过 检测芯片PIN脚与焊盘之间的缝隙来获得所述焊接状态值时，所述标准状态 值具体为标准漏射数值。

上述方法中，通过以下方式获取所述标准阻抗值：由嵌入式控制器至少两 次读取所述芯片相应PIN脚的阻抗值，并求取这些阻抗值的平均值作为所述 标准阻抗值。

上述方法中，检测芯片PIN脚的阻抗值之前，通过如下方法选择待检测 的PIN脚：选择至少一个空PIN脚；其中，所述空PIN脚是不具有传输信息 和电力功能的PIN脚，且所述至少一个空PIN脚位于该芯片上的四个角位置。

上述方法中，所述检测芯片PIN脚的阻抗值具体包括：将一偏置电压加 载到需要测试的所述空PIN脚上，该偏置电压在所述空PIN脚上形成分电压， 根据所述分电压与阻抗值之间的对应关系得到所述阻抗值。

一种检测装置，包括：检测单元，用于检测芯片的PIN脚与焊盘之间的 焊接状态；格式转换单元，用于将检测到的所述焊接状态转换为预定格式的焊 接状态值；异常诊断单元，用于将所述焊接状态值与标准状态值进行比较得到 差异值，当所述差异值超过差异阈值时，判定对应的芯片出现异常；其中，在 所述芯片处于正常工作的情形下检测得到所述标准状态值，且该标准状态值被 预先存放。

上述的检测装置中，还包括：检测功能切换单元，用于在不同的条件下设 定所述标准状态值；当通过检测芯片PIN脚的阻抗来获得阻抗值，并将该阻 抗值作为所述焊接状态值时，所述标准状态值具体为标准阻抗值；或者，当通 过检测芯片PIN脚与焊盘之间的缝隙来获得所述焊接状态值时，所述标准状 态值具体为标准漏射数值。

上述的检测装置中，还包括：标准阻抗值获取单元，用于通过以下方式获 取所述标准阻抗值：由嵌入式控制器至少两次读取芯片相应PIN脚的阻抗值， 并求取这些阻抗值的平均值作为所述标准阻抗值。

上述的检测装置中，还包括：PIN脚选定单元，用于在检测被检测芯片的 PIN脚的阻抗值的过程中，选择至少一个空PIN脚；其中，所述空PIN脚是不 具有传输信息和电力功能的PIN脚，且所述至少一个空PIN脚位于该芯片上 的四个角位置。

一种计算机，内置一个主板，所述主板上嵌有芯片，所述主板上还包括： 检测单元，用于检测芯片的PIN脚与焊盘之间的焊接状态；格式转换单元， 用于将检测到的所述焊接状态转换为预定格式的焊接状态值；异常诊断单元， 用于将所述焊接状态值与标准状态值进行比较得到差异值，当所述差异值超过 差异阈值时，判定对应的芯片出现异常；其中，在所述芯片处于正常工作的情 形下检测得到所述标准状态值，且该标准状态值被预先存放。

应用本发明实施例提供的技术方案，由检测装置实时检测便携式计算机主 板上的芯片在长期恶劣环境下使用后的焊接状态是否牢固可靠，以此来提高便 携式计算机系统的可靠性；使得在严酷环境中，用户可以提前收到便携式计算 机系统可靠性预警，从而采取措施来保证便携式计算机系统以及数据的安全可 靠。

附图说明

图1为本发明实施例检测方法流程示意图；

图2为本发明实施例检测单个BGA的检测原理示意图；

图3为本发明实施例检测多个BGA的结构示意图；

图4为本发明实施例检测装置示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术特征和实施效果更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例对本发明的技术方案进行详细描述。本发明提供的实施例中，通过实 时检测系统的球栅阵列封装BGA的焊接状态，提升系统可靠性。

本发明实施例提供一种检测方法，如图1所示，应用于检测装置，所述检 测装置固定于主板，包括：

步骤101，检测芯片201的PIN脚204与焊盘之间的焊接状态；

步骤102，将检测到的所述焊接状态转换为预定格式的焊接状态值；

步骤103，将所述焊接状态值与标准状态值进行比较得到差异值，当所述 差异值超过差异阈值时，判定对应的芯片出现异常；

其中，在所述芯片处于正常工作的情形下检测得到所述标准状态值，且该 标准状态值被预先存放。

应用所提供的技术方案，由检测装置实时检测便携式计算机主板上的芯片 在长期恶劣环境下使用后的焊接状态是否牢固可靠，以此来提高便携式计算机 系统的可靠性；使得在严酷环境中，用户可以提前收到便携式计算机系统可靠 性预警，从而采取措施来保证便携式计算机系统以及数据的安全可靠。

其中，焊接状态值、标准状态值均为对应的符合预定格式的数值。步骤 103中，当判定对应的芯片出现异常之后，产生一报警信息。根据所述报警信 息，提示检测人员或者用户所述对应的芯片出现异常。通过报警提醒检测人员。 所采用的报警方式可以是声光报警。现有计算机主板设置有蜂鸣报警装置，例 如，显卡出现问题的报警声为一长两短的蜂鸣。当所述差异值超过差异阈值时， 接通主板上的蜂鸣报警装置，采用不同长短的蜂鸣进行报警。

作为本领域的技术，技术人员应当知道，封装是指将元器件装在印制电路 板PCB上；焊盘是封装里的一部分，是PCB上专为焊接电子元器件、导线等 设计的导电几何图形或导电焊盘图案(land pattern)。

PIN脚204与焊盘之间的焊接状态可能出现不同类型的异常，具体而言， 焊接状态的异常分为：由于两者之间的松脱导致的PIN脚204的阻抗值异常， 或者，PIN脚204与焊盘之间出现缝隙的异常。对于不同类型的异常状态可以 采用不同的检测手段，即使对于同一类型的异常状态也可以采用不同的检测手 段；

对应的，本发明提供了不同的实施例以帮助技术人员实现技术方案。例如， 以阻抗值的异常为例，应用所提供的技术方案，其中，芯片为球栅阵列封装主 芯片，应当包括：

步骤301，检测主芯片201的PIN脚204的阻抗值；该阻抗值随着PIN脚 204与焊盘之间的接触是否良好而发生变化。

步骤302，将检测到的所述PIN脚204的阻抗转换为预定格式的阻抗值； 并将该阻抗值作为具体的焊接状态值，此时所述标准状态值具体为标准阻抗 值。

步骤303，将转换为预定格式的所述阻抗值与标准阻抗值比较得到差异 值，当所述差异值超过阻抗差异阈值时，判定对应的BGA201出现异常；

其中，阻抗差异阈值是所述差异阈值的具体形式，所述标准阻抗值是所述 标准状态值的具体形式，该标准阻抗值是在所述BGA201处于正常情形下检 测得到的，且被预先存放。

再例如，以PIN脚204与焊盘之间可能出现缝隙的异常为例，应用所提 供的技术方案，并具体采用激光或射线对可能出现的缝隙进行检测，包括：

步骤501，检测主芯片201的PIN脚204与焊盘之间的缝隙；

一个方法是，在BGA的一侧向BGA的另一侧照射激光或者其他射线， 且该射线不能够穿透BGA本身；在BGA的另一侧以对应的传感器检测是否 有漏射的激光或射线，如果有，表明存在缝隙。

步骤502，将检测到的所述射线或激光转换为对应的预定格式的漏射数 值；

步骤503，将所述漏射数值与标准漏射数值比较得到差异值，当所述差异 值超过漏射差异阈值时，判定对应的BGA201出现异常；

其中，所述标准漏射数值是所述标准状态值的具体形式，是在BGA201 处于正常情形下检测得到的，通常情形下，如果检测不到有漏射的激光或射线， 则作为标准漏射数值的能量值为0；且被预先存放。

不失一般性，在通过检测PIN脚204的阻抗以检测BGA201焊接状态的 实施例中，检测装置采用具有高耐震动性能的器件-嵌入式控制器(EC， Embedded Controller)202或者所在设备子系统部分的MCU。这是因为EC202 是底层芯片，不采用BGA201焊接，对震动不敏感，因此可以保证在检测过 程中不受外界工作环境的干扰。

对于单个的BGA201，如图2所示，通过如下的方式进行检测，包括：

步骤101中，检测芯片BGA201上的PIN脚204的阻抗值，具体包括：

选择BGA201上位于四个顶角的一些可利用PIN脚204，在四个顶角上进 行采样是因为整个BGA201上，四个顶角位置的PIN脚204，对应力的变化更 为敏感，这是一种物理力学常识，越是位于中心位置的PIN脚204，该PIN脚 204周围的其它PIN脚204数量越多，这些其他PIN脚204承受的应力更小， 也更均衡，因而越不容易受到外界的干扰；与之相反，越是位于四角的PIN 脚204，因为在该PIN脚204的其它三个方向上已经没有其它的PIN脚204， 因此位于四角的PIN脚204承受的应力会更大，更容易受到外界的干扰。

其中，计算阻抗值的工作原理在于：

EC202的AD转换单元连接着待检测的PIN脚204，而AD转换单元带有 内置电阻的偏置电压，该偏置电压加载到要测试的PIN脚204上时，会形成 分电压，用AD转换单元读取到该PIN脚204的分电压后，可以通过EC202 内部的数据处理单元换算成阻抗值。当待检测的PIN脚204的阻抗变了后，AD 转换单元读取的分电压会发生相应的变化。基于上述原理，采用AD转换单元 来读取BGA201的PIN脚204的电压值就可以测试出阻抗值。

步骤102中，在EC202的芯片中储存测试到的PIN脚204的阻抗值。

步骤103中的标准阻抗值的具体计算方式可以是：在长期的使用中，EC202 经常的去读取BGA201相应PIN脚204的阻抗值，并求取这些阻抗值的平均 值作为标准阻抗值。当检测到一阻抗值出现异常时，在获取所述标准阻抗值的 过程中，可以剔除该阻抗值。EC202处理单元检测到这些数据后，就可以和存 储在芯片中的正常数据对比。如果发现数据偏离值较大时，会提前发出预警信 息。

对于一个主芯片BGA201，包括有PCB和PIN脚，其中，PIN脚204分 为功能性PIN脚和空PIN脚。其中，

空PIN脚表明：该PIN不做为信号和电源PIN，没有具体的功能，仅是一 个单独的PIN脚，但是它和BGA201的内部电气层有连接，显示出的电气特 性为对电源、对地的阻抗值。

本发明实施例中优选对位于四个角的各个空PIN脚进行检测，这是因为： 在四个角上PIN脚的数目最少，当板子发生形变时，其每个PIN上承受的压 力更大，因而这些位置上的PIN脚更为敏感，更容易出现脱落和接触不良等 问题。此外，与上述技术方案不同的是：可以检测其他位置的PIN脚，除了 BGA201的四个角之外，BGA201其它边上的一些没有具体功能PIN脚也可以 选择作为检测点。

如图3所示，由EC202或者MCU对多个BGA201的相应空PIN脚进行 测试。包括：BAG1、BAG2、BAG3和BAGn；A/D转换单元，以及检测装置。 其中，所述检测装置通常是便携式计算机内部不采用BGA焊接技术固定于主 板的元件。

对于每一个BAG，选择BGA201的四角一些可利用空PIN脚，测试这些 PIN脚，测试得到的数据进行A/D转换后，输入EC202或者MCU中，将测 试出来的PIN脚的阻抗值存储在EC202芯片中，并与存放在其中的标准阻抗 值进行比较。

其中，如果BGA201的焊接状态是稳定和可靠的，其阻抗值长期保持不 变，当由于震动或跌落等原因，导致其PIN脚204松脱虚焊，其阻抗值会发 生变化。虽然系统可能还可以使用，但已经不是在最佳的状态中，通过外置 LED指示灯，或者开机时启动声音指示，来告知使用者关于系统可靠状态的 情况。以此来保证加固便携式计算机系统可靠性。当其产生预警信息时，而用 户还要在一些恶劣环境中继续使用时，应尽快送检电脑或更换机器。

采用上述技术方案的便携式计算机，应用于极限状态下的野外作业，实时 的检测系统BGA201的焊接状态，提升了系统的可靠性，当发生问题的先兆 时，可以提示用户，而不至于在使用时发生问题。

对应的，本发明还提供了一种检测装置，如图4所示，包括：

检测单元401，用于检测芯片201的PIN脚204与焊盘之间的焊接状态；

格式转换单元402，用于将检测到的所述焊接状态转换为预定格式的焊接 状态值；

异常诊断单元403，用于将所述焊接状态值与标准状态值进行比较得到差 异值，当所述差异值超过差异阈值时，判定对应的芯片出现异常；

其中，在所述芯片处于正常工作的情形下检测得到所述标准状态值，且该 标准状态值被预先存放。

报警单元，用于当判定对应的芯片出现异常之后，生一报警信息。根据所 述报警信息，提示检测人员或者用户所述对应的芯片出现异常。通过报警提醒 检测人员。所采用的报警方式可以是声光报警。现有计算机主板设置有蜂鸣报 警装置，例如，显卡出现问题的报警声为一长两短的蜂鸣。该报警单元是与蜂 鸣报警装置连接，当所述差异值超过差异阈值时，接通主板上的蜂鸣报警装置， 采用不同长短的蜂鸣进行报警。

应用所提供的技术方案，由检测装置实时检测便携式计算机主板上的芯片 在长期恶劣环境下使用后的焊接状态是否牢固可靠，以此来提高便携式计算机 系统的可靠性；使得在严酷环境中，用户可以提前收到便携式计算机系统可靠 性预警，从而采取措施来保证便携式计算机系统以及数据的安全可靠。

PIN脚204与焊盘之间的焊接状态可能出现不同类型的异常，具体而言， 焊接状态的异常分为：由于两者之间的松脱导致的PIN脚204的阻抗值异常， 或者，PIN脚204与焊盘之间出现缝隙的异常。对于不同类型的异常状态可以 采用不同的检测手段，即使对于同一类型的异常状态也可以采用不同的检测手 段。因而为支持不同的检测手段，检测装置中，还包括：

检测功能切换单元，用于在不同的检测手段(条件)下设定所述标准状态 值；该标准状态值至少包括标准阻抗值和标准漏射数值；其中，

当通过检测芯片PIN脚的阻抗来获得阻抗值，并将该阻抗值作为所述焊 接状态值时，所述标准状态值具体为标准阻抗值；

或者，

当通过检测芯片PIN脚与焊盘之间的缝隙来获得所述焊接状态值时，所 述标准状态值具体为标准漏射数值。

标准阻抗值获取单元，用于通过以下方式获取所述标准阻抗值：由EC202 多次读取BGA201相应PIN脚204的阻抗值，并求取这些阻抗值的平均值作 为所述标准阻抗值。其中，当检测到某一个特定的阻抗值出现异常时，在获取 所述标准阻抗值的过程中，剔除该阻抗值。

PIN脚选定单元，用于在检测芯片BGA201的PIN脚的阻抗值的过程中， 选择BGA201四角的预定数目的PIN脚204，检测该些PIN脚204的阻抗值。

检测装置中的格式转换单元402具体为A/D转换单元，用于在所述检测 芯片BGA201的PIN脚204的阻抗值之后，将检测得到的数据进行A/D转换， 形成离散型数字化的阻抗值。

对应的，本发明还提供一种计算机，内置一个主板，所述主板上嵌有芯片， 所述主板上还包括：

检测单元401，用于检测芯片201的PIN脚204与焊盘之间的焊接状态；

格式转换单元402，用于将检测到的所述焊接状态转换为预定格式的焊接 状态值；

异常诊断单元403，用于将所述焊接状态值与标准状态值进行比较得到差 异值，当所述差异值超过差异阈值时，判定对应的芯片出现异常；

其中，在所述芯片处于正常工作的情形下检测得到所述标准状态值，且该 标准状态值被预先存放。

PIN脚204与焊盘之间的焊接状态可能出现不同类型的异常，具体而言， 焊接状态的异常分为：由于两者之间的松脱导致的PIN脚204的阻抗值异常， 或者，PIN脚204与焊盘之间出现缝隙的异常。对于不同类型的异常状态可以 采用不同的检测手段，即使对于同一类型的异常状态也可以采用不同的检测手 段。因而为支持不同的检测手段，检测装置中，还包括：

检测功能切换单元，用于在不同的检测手段下设定所述标准状态值；该标 准状态值至少包括标准阻抗值和标准漏射数值；其中，

当通过检测芯片PIN脚的阻抗来获得阻抗值，并将该阻抗值作为所述焊 接状态值时，所述标准状态值具体为标准阻抗值；

或者，

当通过检测芯片PIN脚与焊盘之间的缝隙来获得所述焊接状态值时，所 述标准状态值具体为标准漏射数值。

以及还包括：

PIN脚204与焊盘之间的焊接状态可能出现不同类型的异常，具体而言， 焊接状态的异常分为：由于两者之间的松脱导致的PIN脚204的阻抗值异常， 或者，PIN脚204与焊盘之间出现缝隙的异常。对于不同类型的异常状态可以 采用不同的检测手段，即使对于同一类型的异常状态也可以采用不同的检测手 段。因而为支持不同的检测手段，检测装置中，还包括：

检测功能切换单元，用于在不同的检测手段下设定所述标准状态值；该标 准状态值至少包括：标准阻抗值和标准漏射数值；其中，

当通过检测芯片PIN脚的阻抗来获得阻抗值，并将该阻抗值作为所述焊 接状态值时，所述标准状态值具体为标准阻抗值；

或者，

当通过检测芯片PIN脚与焊盘之间的缝隙来获得所述焊接状态值时，所 述标准状态值具体为标准漏射数值。

标准阻抗值获取单元，用于通过以下方式获取所述标准阻抗值：由EC202 多次读取BGA201相应PIN脚204的阻抗值，并求取这些阻抗值的平均值作 为所述标准阻抗值。其中，当检测到某一个特定的阻抗值出现异常时，在获取 所述标准阻抗值的过程中，剔除该阻抗值。

PIN脚选定单元，用于在检测芯片BGA201的PIN脚的阻抗值的过程中， 选择BGA201四角的预定数目的PIN脚204，检测该些PIN脚204的阻抗值。

检测装置中的格式转换单元402具体为A/D转换单元，用于在所述检测 芯片BGA201的PIN脚204的阻抗值之后，将检测得到的数据进行A/D转换， 形成离散型数字化的阻抗值。

本发明的实施例具有以下有益效果，加固便携式计算机系统是有使用寿命 的，采用所提供的技术方案，在出现问题之前进行预警，有利于用户电脑系统 的使用和把握。提高系统的可靠性。并且对于用户，其可以很方便的知道系统 经过了长期的恶劣环境的使用后的状态，将不会质疑电脑是否还能可靠使用。

应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，所有 的参数取值可以根据实际情况调整，且在该权利保护范围内。本领域的普通技 术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离 本发明技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。