УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ К ИЗМЕРИТЕЛЮ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВЕРКИ СХЕМЫ Российский патент 1994 года по МПК H05K1/18 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для подключения печатных плат к измерителю.

Известно контактное устройство для контроля печатных плат печатного и проводного монтажа, содержащее основание, многозондовую головку, механизм прижима основания, задатчик механических колебаний, эластичную прокладку, размещенную между основанием и механизмом прижима основания, выполненным в виде упорной пластины с полостью, в которой размещены элементы перемещения основания, выполненные в виде роликов. Это устройство обладает следующими недостатками:
использование низкочастотных механических колебаний, вызываемых вращением эксцентрика, приводимого электрическим двигателем, требует значительных амплитуд, что в свою очередь приводит к передаче механических колебаний от платы к хвостовикам пружинных контактов, а это в свою очередь приводит к быстрому износу покрытия деталей пружинного контакта;
мощность задатчика механических колебаний, возбуждаемых через зажим в печатной плате расходуется не только на очистку контактных площадок от окислов, а на возбуждение колебаний в эластичной прокладке, что требует повышения мощности двигателя и повышения прочности системы двигатель-эксцентрик;
введение в устройство эластичной прокладки обуславливает неравномерность усилия прижима печатной платы к хвостовикам контактов. В тех местах платы, где плотность размещения контактных площадок выше, усилие прижима хвостовиков к плате меньше. Это приводит к нестабильности переходного сопротивления контактной пары: пружинный контакт - контактная площадка проверяемой печатной платы, что в свою очередь снижает точность измерения сопротивления печатных проводников проверяемой печатной платы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является контактное устройство для присоединения печатной платы к испытательному прибору, содержащее множество пружинных контактных стержней, установленных в отверстиях в направляющей плате, ультразвуковой преобразователь, соприкасающийся с печатной платой таким образом, что может перемещать ее при колебательном движнении, элементы передачи ультразвуковых колебаний на проверяемую печатную плиту-толкатель, опорную планку. При этом толкатель состоит из вала и плоской пластины. Вал одним концом прикреплен к преобразователю, другим - к плоской пластине.

Это устройство обладает следующими недостатками:
не определено соотношение между суммарной контактной поверхностью проверяемой печатной платы и площадью излучающей поверхности ультразвукового преобразователя, что затрудняет разработку конструкции универсальных контактных устройств для любых печатных плат на базе стандартных излучателей;
конструкция элементов преобразователя и элементов передачи ультразвуковых колебаний от преобразователя на печатную плату не обеспечивает равномерности амплитуд колебаний, излучаемых в печатную плату;
при больших площадях печатных плат требуется генератор значительной мощности.

Цель изобретения - увеличение надежности контактирования и снижение мощности генератора.

Поставленная цель достигается тем, что в контактном устройстве для присоединения печатной платы к измерительному прибору, содержащем множество пружинных контактных штырей, установленных в отверстиях направляющей платы, генератор, прижимной элемент, ультразвуковой преобразователь выполнен в виде набора составных преобразователей, при этом количество преобразователей равно отношению площади контактных поверхностей проверяемой печатной платы к излучающей площади стандартного пьезокерамического кольца.

Для снижения мощности генератора преобразователи акустически изолированы относительно друг друга, в устройство введен коммутатор преобразователей с возможностью подключения каждого преобразователя или их групп, соединения каждого составного преобразователя с прижимным элементом выполнено в виде точечных опор, например в виде шариков.

В предлагаемом устройстве ультразвуковой преобразователь выполнен в виде набора составных преобразователей, при этом количество преобразователей равно отношению площади контактных поверхностей проверяемых печатных плат и площади излучающей поверхности пьезокерамического кольца. Составные преобразователи акустически не связаны.

Между отражающими накладками введены преобразователи и прижимные устройства точечных опор, например, в виде шариков. Кроме того, в устройство введен коммутатор преобразователей с возможностью подключения отдельных преобразователей или их групп.

Наличие в заявляемом объекте отличительных от прототипа признаков позволяет утверждать о соответствии критерию новизна.

Устройство для контроля печатных плат изображено на чертеже.

Оно содержит диэлектрическую плату 1 с отверстиями, в которых размещены телескопические пружинные контакты 2, опорную плату 3 с отверстиями, в которых размещены нижние хвостовики 4 пружинных контактов, опорные стойки 5, опорную плиту 6 (элементы 1-6 составляют так называемую контактную матрицу), приемную пластину 7, направляющие штифты 8, на которые устанавливается проверяемая печатная плата 9, крышку 10, ультразвуковые пьезоэлектрические составные преобразователи, состоящие из излучающих накладок 11, стандартных пьезокерамических колец 12, токоподводящих прокладок 13, отражающих накладок 14, стягивающих шпилек и гаек (не изображены), опорных шариков 15, устанавливаемых в отверстие крышки 16, коммутатора 17, выходы которого 18 соединены с токоподводящими прокладками 13, генератора 19, соединительных проводов 20, регулятора мощности 21, выход которого соединен с входом коммутатора.

Крепление преобразователей (излучателей) к крышке осуществляется винтами, ввинчиваемыми в стягивающие шпильки (винты, крепящие преобразователи, не показаны).

Преобразователи в крышке установлены с зазором. Общая площадь излучающих накладок равна максимальной площади проверяемой печатной платы. Количество составных преобразователей определяется отношением площади контактных поверхностей печатной платы к площади стандаpтной пьезокерамической пластины. Под площадью контактной поверхности следует понимать сумму площадей контактных площадок печатных плат, взаимодействующих с поверхностями головок пружинных контактов.

Стандартные пьезокерамические пластины для ультразвуковых преобразователей, работающие в режиме излучения больших мощностей, выпускаются в виде стандартных колец с размерами 50х20х6 мм (см. А. В. Донской, О. К. Келлер, Г. С. Кратыш. Ультразвуковые электротехнологические установки. Энергия 1982 г. , стр. 66-70). При этом форма излучающих накладок преобразователей может быть прямоугольной, а площадь может превышать площадь излучающей поверхности пьезокерамических пластин. Использование совокупности преобразователей меньшей мощности, возбуждаемых поочередно, вместо одного мощного преобразователя, передающего колебания на печатную плату через волновод и плоскую пластину обеспечивает большую равномерность амплитуд колебаний, возбуждаемых в печатной плате. Составные преобразователи состоят из двух накладок - излучающей и отражающей и двух пьезокерамических пластин, размещенных между ними. Для возбуждения ультразвуковых колебаний в проверяемой печатной плате излучающая накладка прижимается к печатной плате со значительным усилием. С таким же усилием отражающая накладка прижимается к прижимному устройству. Это обуславливает бесполезное излучение энергии ультразвуковых колебаний в прижимное устройство (до 40% мощности генератора). Для предотвращения бесполезного излучения в устройство вводятся точечные опоры, размещенные между отражающей накладкой и крышкой. При этом из-за малой площади точечных опор, выполненных в виде шариков, передачи мощности в крышку не происходит. Кроме того, введение точечных опор позволяет осуществить акустическую развязку преобразователей относительно друг друга. Полная акустическая развязка обеспечивается введением зазоров между изучающими накладками, преобразователей. Акустическая развязка преобразователей позволяет обеспечить работу каждого излучателя в режиме резонанса с максимальной амплитудой колебаний при минимальной неравномерности по полю излучающей накладки.

Резонансная частота преобразователя выбирается из ряда разрешенных стандартом - 22 кГц. Выбор стандартных пьезокерамических колец и стандартной частоты определяет размеры излучающей, отражающей накладки. Регулируя с помощью регулятора мощности возбуждающее напряжение и количество пьезокерамических пластин в преобразователе, можно получить необходимое воздействие на печатную плату. При этом возбуждающее напряжение может быть выбрано, исходя из электрической прочности платы, т. е. максимальным, так как перегрев пластин в устройстве и последующий уход резонансной частоты исключается, так как время возбуждения преобразователей значительно меньше времени разогрева. Следует также отметить, что выбор оговоренного выше размера пьезокерамических колец обусловлен необходимостью исключения радиальных и поперечных колебаний в пьезокерамических пластинах и накладках.

Устройство работает следующим образом.

Крышка 10 откидывается, печатная плата 9 устанавливается на направляющие штифты 8. Далее крышка закрывается, прижимая излучающие накладки к печатной плате 9, которая с другой стороны прижимается к вершинам хвостовиков пружинных контактов, после этого генератор включается и через коммутатор 17 поочередно на 1-2 с возбуждает ультразвуковые преобразователи. Участки печатной платы, находящиеся под колеблющимися излучающими накладками, колеблются относительно верхних хвостовиков пружинных контактов. При этом происходит деформация окисной пленки наружного слоя оловосодержащего припоя, нанесенного на контактные площадки проверяемой платы, и как следствие этого уменьшение контактного сопротивления между контактной площадкой платы и пружинным контактом. (56) Авторское свидетельство СССР N 1026325, кл. Н 05 К 1/18, 1982.

Патент ФРГ N 2344239, кл. Н 05 К 13/08, 1981.

Сущность изобретения: устройство содержит диэлектрическую плату 1 с отверстиями, в которых расположены пружинные телескопические контакты 2, опорную плату 3 с отверстиями, в которых расположены нижние хвостовики 4 пружинных контактов, опорные стойки 5, опорную плиту 6, приемную пластину 7, направляющие штифты 8, на которые устанавливается проверяемая печатная плата 9, крышку 10, ультразвуковые составные преобразователи, состоящие из излучающих накладок 11, стандартных пьезокерамических колец 12, токоподводящих прокладок 13, отражающих накладок 14, стягивающих шпилек и гаек, опорных шариков 15, устанавливаемых в отверстия в крышке 16, коммутатора 17, выходы 18 которого соединены с токопроводящими прокладками 13 генератора 19, выход которого связан с входом коммутатора, соединительных проводов 20, регулятора мощности 21. Крепление преобразователем к крышке осуществляется винтами, ввинчиваемыми в стягивающие шпильки. Преобразователи в крышке устанавливаются с зазором, обеспечивающим отсутствие акустической связи между преобразователями. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ К ИЗМЕРИТЕЛЮ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВЕРКИ СХЕМЫ, содержащее множество пружинных контактов, установленных в направляющей плате, генератор, прижимной элемент, ультразвуковой преобразователь, отличающееся тем, что, с целью увеличения надежности контактирования и снижения мощности генератора, ультразвуковой преобразователь выполнен в виде набора составных преобразователй, при этом количество преобразователей равно отношению площади контактных поверхностей печатной платы, взаимодействующих с верхними хвостовиками пружинных контактов, к излучающей площади стандартного пьезокерамического кольца. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что соединение каждого преобразователя с прижимным устройством выполнено в виде точечных опор, например шариков, излучающие накладки в устройстве установлены с зазором, обеспечивающим акустическую развязку, в устройство введен коммутатор преобразователей с возможностью подключения каждого преобразователя или их групп.