УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ПРОТИВОПОЛОЖНЫХ СТОРОНАХ СХЕМ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ Российский патент 2002 года по МПК H05K1/11 H05K1/18 G01R1/73 

В качестве объекта настоящего изобретения выступает устройство для противоположно направленного регулирования схем печатных плат.

Изобретение оказывается полезным и в тех случаях, когда оно исключительно не применяется в области регулирования схем печатных плат.

Из уровня техники известны устройства для регулирования схем печатных плат.

Подобные устройства обычно состоят из панели или подушки, несущей множество электропроводящих игл и на которой должна располагаться плата с печатной схемой, а за счет правильной активизации удельной электропроводимости среди различных игл и за счет проведения соответствующих измерений имеется возможность проверить, имеет ли печатная схема дефекты или нет.

Совершенно очевидно, что для подобного регулирования необходимо, чтобы иглы контачили с печатной схемой в правильной позиции.

Поскольку печатные схемы отличаются очень широким разнообразием, то возникает необходимость накладывать поверх основной игольчатой панели (board) адаптационную панель, которая содержит такие же иглы, но размещенные иным образом в соответствии с предназначенной для регулирования печатной схемой.

Недостатком этого технического решения является ограничение устройства и возможность регулировать только те печатные схемы, которые имеют на некотором удалении соответствующие адаптеры или адаптационные панели.

Необходимо, чтобы количество адаптационных панелей соответствовало количеству плат с различными печатными схемами, которые предстоит регулировать.

Более того, известно, что слои схем не всегда будут копланарными и поэтому не всегда будет гарантирована электропроводность для эффективного контакта.

В европейском патенте А 0164722 (Блэк) от 18 декабря 1985 г. раскрывается автоматическая испытательная система для тестирования панелей (плат) с печатной схемой.

В соответствии с упомянутым патентом уже известный уровень техники характеризуется следующим образом.

- Используется "матричное контактное поле" (подушка матрицы или пластина или панель игл), в которой каждый подпружиненный контакт или игла фиксировано расположена в подушке матрицы или в пластине или в панели.

В соответствии с этим техническим решением матричное контактное поле имеет абсолютно фиксированную позицию подпружиненного контакта, специфическую и соответствующую рисунку предназначенной для испытания печатной платы.

Недостатком этого технического решения является обязательное условие иметь столько "матричных контактных полей", сколько предстоит испытать различных печатных плат.

- Использование универсальной сетчатой матрицы, обладающей максимальной возможностью позиционно фиксированных игл (подпружиненных контактов) и имеющей компьютерную программу для приведения в действие в какой-то один момент только необходимых игл (подпружиненных контактов). Программирование будет зависеть от структуры и рисунка предназначенной для испытания печатной платы.

Недостатком подобного технического решения является постоянное повторное программирование устройства. Более того, поскольку контактные подпружиненные контакты или иглы являются объемными, то невозможно охватить все типы структур и рисунков.

Этот недостаток устраняется посредством придания возможности контактным подпружиненным контактам или иглам смещаться вдоль координатной оси.

Тем не менее подобное решение проблемы предусматривает обязательное использование очень сложной и дорогостоящей конструкции испытательной установки и в данном случае невозможно будет разместить иглы или подпружиненные контакты близко друг от друга. Кроме того, для перемещения одной иглы или подпружиненного контакта относительно другого потребуется непрерывное перепрограммирование.

И, наконец, в европейском патенте А 063722 раскрывается заявленное техническое решение, в соответствии с которым предусматривается использование магазина для временного хранения множества зондов (подпружиненные контакты или иглы) и базового элемента принимающего устройства, расположенного смежно с испытательной головкой (подушка или пластина) на одной его стороне и в позиции, чтобы контактировать с основанием каждого зонда. Испытательная головка (подушка или пластина) адаптирована для приема зондов и установки зондов в согласующихся со структурой или рисунком испытательных точках на печатной плате. Предусмотрены средства для удерживания испытательной головки смежно с магазином и в позиции, чтобы принимать зонды (подпружиненные контакты или иглы) из магазина. Предусмотрены также средства и для передачи выбранных из магазина зондов к испытательной головке.

Предназначенные для этой цели зонды (подпружиненные контакты или иглы) могут аксиально перемещаться от внутренней стороны испытательной головки до внешней стороны или наоборот, а некоторые из них дополнительно перемещаются в аксиальном направлении, чтобы допустить контакт с предназначенной для испытания печатной схемой платы.

Подобное техническое решение является исключительно сложным из-за наличия механизмов для перемещения зондов (подпружиненных контактов или игл) и программы для их срабатывания. Более того, подобное техническое решение не допускает полного универсального тестирования всех типов печатных плат только по причине ограничения, связанного с конфигурацией испытательной головки.

В европейском патенте А 0468153 (АТЭ ЭЛЕКТРОНИКС) от 29 января 1992 г. описывается система, в которой соответствующие контактные иглы фиксировано не закреплены в позиции на соответствующей несущей иглы панели, но они могут перемещаться как аксиально, так и от своей позиции вдоль оси координат. Таким образом, появляется возможность сделать испытательное устройство универсальным. И тем не менее, подобное техническое решение является сложным и требует постоянного перепрограммирования. Более того, подобное техническое решение является растянутым во времени, поскольку подвижные иглы будут вынуждены перемещаться на довольно значительное расстояние, чтобы достичь точных координат, и это необходимо будет делать постоянно в течение испытания каждой одиночной платы для соответствующих интересующих нас точек, которые необходимо проверить в схеме.

В европейском патенте А 0547251 описывается способ испытания микросхемы, в соответствии с которым предусмотрено использование "держателя подложки" и "испытательной головки..., включающей в себя матрицу зондов", и по которому держатель подложки может перемещаться по своей плоскости (Х-У), тогда как испытательная головка может перемещаться вдоль ортогонального (Z) направления.

Подобное техническое решение способно испытывать печатные платы, так как оно и было задумано для испытания только на одной стороне.

Из наиболее близкого аналога патента RU 2019923 известен способ регулирования схемы печатной платы, при котором печатную плату размещают между двумя несущими детекционные иглы панелями; по меньшей мере, одну из несущих детекционные иглы панелей перемещают в своей плоскости по обеим ортогональным осям и размещают напротив другой несущей детекционные иглы панели, любую детекционную иглу активизируют и перемещают в аксиальном направлении в любой позиции схемы печатной платы для вхождения детекционной иглы в контакт с нужной точкой схемы печатной платы, предназначенной для регулирования; испытания проводят между двумя точками схемы печатной платы, взаимодействующими на одной стороне с детекционной иглой одной несущей детекционные иглы панели, а на другой стороне с детекционной иглой противоположной несущей детекционные иглы панели с последующим осуществлением соответствующего центрирующего движения одной несущей детекционные иглы панели относительно другой несущей детекционные иглы панели и/или обеих несущих детекционные иглы панелей относительно печатной платы, которая может поддерживаться подвижным образом в своей плоскости.

Все перечисленные выше устройства не позволяют значительно повысить качество контроля параметров печатной схемы платы и при этом снизить время контроля за правильностью электрического соединения цепей в плате, независимо от топологии рисунка и способа изготовления печатной платы.

В основу настоящего изобретения положена задача устранения вышеперечисленных недостатков и создание универсального способа регулирования и устройства, которые можно было бы адаптировать к любому типу схем.

Поставленная задача решается тем, что используют регулирование с помощью таблицы связей с относительными позициями одинаковых точек схемы печатной платы; испытание соединений в схеме печатной платы проводят от точки к точке и для испытания соединений в сети, образуемых n точками схемы печатной платы проводят n-1 испытаний между парами точек сети, при этом подвижность детекционных игл обеспечивается электромагнитным средством.

Желательно, чтобы испытание в цепях короткого замыкания схемы печатной платы среди различных сетей выполняли посредством выбора точек схемы печатной платы из каждой пары сетей.

Желательно, чтобы предназначенные для испытания позиции схемы печатной платы подразделяли на сектора, соответствующие количеству детекционных игл в соответствующей несущей детекционные иглы панели, чтобы предназначенную для испытания точку позиции схемы печатной платы можно было бы достичь с этой позиции схемы печатной платы с помощью одной из детекционных игл, затем достигнуть предназначенные для испытания точки схемы печатной платы и выполнить проверку соединения или изоляции.

Желательно, чтобы предназначенную для регулирования плату разместили на несущей раме, которая бы обеспечила перемещение печатной платы между двумя несущими детекционные иглы панелями:
- плату оставили в фиксированном положении,
- несущие детекционные иглы панели приблизили ближе к плате и начали испытание,
- каждая несущая детекционные иглы панель регулируется и функционирует независимым образом, чтобы максимальную необходимую длину хода определять по расстоянию между парами детекционных игл,
- в правильной позиции печатной платы электромагнитное средство обеспечивает выход детекционных игл для достижения предназначенной для контакта позиции схемы печатной платы и таким образом с помощью пары одновременно срабатывающих детекционных игл регулируют непрерывность и возможные короткие замыкания схемы печатной платы между двумя точками,
- по желанию процесс продолжают по точкам платы повторяющимся образом.

Из ближайшего аналога известно устройство для регулирования схемы печатной платы, в которой используются две несущие детекционные иглы панели, одна напротив другой, между ними устанавливается соответствующая печатная плата, при этом каждая несущая детекционные иглы панель поддерживает множество детекционных игл, а сами детекционные иглы выполнены с возможностью аксиального перемещения относительно несущей детекционные иглы панели, с возможностью, среди множества детекционных игл осуществления взаимодействия только некоторых из них и достижения любых позиций схемы печатной платы даже в том случае, когда печатная плата или слой схемы печатной платы не находится в одной и той же плоскости на всех своих точках, при этом, по меньшей мере, одна несущая детекционные иглы панель выполнена с возможностью перемещения в своей плоскости по обеим ортогональным осям и установки нужной детекционной иглы и контакта с нужной точкой схемы печатной платы, предназначенной для испытания.

Задача связанная с созданием устройства, позволяющего сократить время контроля печатных плат и гарантирующего универсальность для испытания любой платы или слоя схемы печатной платы решается тем, что согласно изобретению устройство выполнено с возможностью соединения детекционных игл из множества детекционных игл, которое поддерживает каждая несущая детекционные иглы панель, на их обратной стороне для анализа среднего значения электрических параметров между одной и другой детекционными иглами.

Эти и прочие преимущества станут более очевидными из следующего ниже описания предпочтительных решений варианта и с помощью приложенных чертежей, детали которых не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения, а указаны лишь в качестве примера.

Фиг. 1 изображает перспективный схематический вид детекционной панели (подушки).

Фиг.2 изображает поперечный схематический разрез детекционной иглы с возможностью ее перемещения в аксиальном направлении.

Фиг. 3 изображает поперечный разрез предпочтительного варианта с двумя противоположно расположенными детекционными панелями с возможностью их перемещения относительно друг друга и с предназначенной для регулирования платой между ними.

На этих чертежах две несущие детекционные иглы панели обозначены ссылочными позициями 1 и 1'.

Каждая несущая детекционные иглы панель имеет множество детекционных игл 10 с возможностью их аксиального перемещения с помощью электромагнитного средства 11.

Каждая детекционная игла электрически соединена с системой регулирования электрических параметров известного уровня техники 12.

Как уже упоминали выше, противоположные панели могут перемещаться относительно друг друга для рабочего позиционирования.

Установленная между ними плата обозначена ссылочной позицией 2.

Устройство обеспечивает регулирование с помощью таблицы связей "таблицы связей" с относительными позициями одиночных точек.

Испытание соединения проводится от точки к точке, так что для испытания соединений образуемой n точками печатной схемы платы необходимо будет провести n-1 испытаний между парами точек, выбранных с таким расчетом, чтобы охватить все соединения.

Испытание в цепях короткого замыкания среди различных печатных схем платы осуществляется посредством выбора точки из каждой пары печатных схем платы.

Следовательно, максимальное количество для испытания n печатных схем платы рассчитывается по следующей формуле:
n•(n-1)/2.

Это количество можно уменьшить посредством выбора только смежных печатных схем платы, т.е. расположенных близко друг относительно друга на заданном расстоянии.

Предназначеные для испытания позиции подразделяются на сектора, соответствующие количеству детекционных игл в подвижной панели (или подушке), чтобы предназначенную для испытания точку можно было достигать с этой позиции и с помощью одной из детекционных игл.

После достижения предназначенных для испытания точек необходимо будет проверить соединение или изоляцию.

Чтобы сократить используемое для перемещений время можно оптимизировать траектории осей за счет изменения частоты одиночных испытаний.

Устройство состоит из рамы, на которой закреплены две противоположно расположенные панели с возможностью их независимого перемещения относительно двух ортогональных осей.

На панелях закреплены зонды (детекционные иглы), которые срабатывают непосредственно от электромагнитного средства при своем аксиальном перемещении.

В самом начале печатная плата располагается на несущей раме, которая обеспечивает перемещение печатной платы между двумя несущими детекционные иглы панелями.

В этой позиции печатная плата остается в фиксированном состоянии.

Несущие детекционные иглы панели приближаются к печатной плате и начинается испытание. Каждая несущая детекционные иглы панель функционирует и регулируется независимым образом, так что максимальная необходимая длина хода определяется посредством расстояния между детекционными иглами
В правильной позиции электромагнитное средство обеспечивает срабатывание детекционной иглы на предназначенной для контактирования поверхности, а с помощью двух одновременно срабатывающих детекционных игл регулируются непрерывность, и возможные короткие замыкания схемы печатной платы. Данный процесс продолжается по точкам схемы печатной платы повторяющимся образом. Желательно, чтобы печатная схема платы могла перемещаться относительно одной или другой панели.

Устройство для регулирования схемы печатной платы, в котором используются две несущие детекционные иглы панели (1,1'), одна напротив другой, а между ними устанавливается для анализа соответствующая печатная плата (2), которая будет регулироваться, причем печатная схема платы поддерживается с возможностью перемещения с помощью способа описанного выше, при этом каждая несущая детекционные иглы панель поддерживает множество детекционных игл (10, 11), а сами детекционные иглы могут аксиально перемещаться относительно несущей детекционные иглы панели (1), чтобы среди множества детекционных игл можно сделать взаимодействующими только некоторые из них, и достижения любых позиций схемы печатной платы, даже в том случае, если печатная плата или слой схемы печатной платы не находятся в одной и той же плоскости во всех своих точках; по меньшей мере одна несущая детекционные иглы панель (1,1') может перемещаться в своей плоскости по обеим ортогональным осям, установки нужной детекционной иглы, и контакта с нужной точкой схемы печатной платы (2), предназначенной для испытания, при этом устройство выполнено с возможностью соединения детекционных игл из множества детекционных игл, которое поддерживает каждая несущая детекционные иглы панель, на их обратной стороне для анализа среднего значения электрических параметров между одной и другой детекционными иглами.

Изобретение используется для противоположно направленного регулирования печатных плат. Технический результат - создание устройства для регулирования печатных схем. Устройство содержит несущую иглы панель (1), имеющую множество электропроводящих игл с возможностью их соединения на их задней стороне, чтобы проанализировать среднее значение электрических параметров между одной и другой иглами, и отличающееся тем, что используют две несущие иглы панели, одна напротив другой (1, 1'), и между ними устанавливается для анализа соответствующая печатная плата (2), и одна панель перемещается относительно другой, и иглы могут аксиально перемещаться. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Способ регулирования схемы печатной платы, при котором печатную плату размещают между двумя несущими детекционные иглы панелями, по меньшей мере, одну из несущих детекционные иглы панелей перемещают в своей плоскости по обеим ортогональным осям и размещают напротив другой несущей детекционные иглы панели, любую детекционную иглу активизируют и перемещают в аксиальном направлении в любой позиции схемы печатной платы для вхождения детекционной иглы в контакт с нужной точкой схемы печатной платы, предназначенной для регулирования, испытания проводят между двумя точками схемы печатной платы, взаимодействующими на одной стороне с детекционной иглой одной несущей детекционные иглы панели, а на другой стороне с детекционной иглой противоположной несущей детекционные иглы панели с последующим осуществлением соответствующего центрирующего движения одной несущей детекционные иглы панели относительно другой несущей детекционные иглы панели и/или обеих несущих детекционные иглы панелей относительно печатной платы, которая может поддерживаться подвижным образом в своей плоскости, отличающийся тем, что используют регулирование с помощью таблицы связей с относительными позициями одиночных точек схемы печатной платы, испытание соединений в схеме печатной платы проводят от точки к точке и для испытания соединений в сети, образуемой n точками схемы печатной платы, проводят n-1 испытаний между парами точек сети, при этом подвижность детекционных игл обеспечивается электромагнитным средством. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что испытания в цепях короткого замыкания схемы печатной платы среди различных сетей выполняют посредством выбора точек схемы печатной платы из каждой пары сетей. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предназначенные для испытания позиции схемы печатной платы подразделяют на сектора, соответствующие количеству детекционных игл в соответствующей несущей детекционные иглы панели, чтобы предназначенную для испытания точку позиции схемы печатной платы можно было достичь с этой позиции схемы печатной платы с помощью одной из детекционных игл, затем достигают предназначенные для испытания точки схемы печатной платы и выполняют проверку соединения или изоляции. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предназначенную для регулирования печатную плату размещают на несущей раме, которая обеспечивает перемещение печатной платы между двумя несущими детекционные иглы панелями, плату оставляют в фиксированном положении, несущие детекционные иглы панели приближают ближе к печатной плате и начинают испытание, при этом каждая несущая детекционные иглы панель регулируется и функционирует независимым образом, чтобы максимальную необходимую длину хода определять по расстоянию между парами детекционных игл, в правильной позиции печатной платы электромагнитное средство обеспечивает выход детекционных игл для достижения предназначенной для контакта позиции схемы печатной платы и таким образом с помощью пары одновременно срабатывающих детекционных игл регулируют непрерывность и возможные короткие замыкания схемы печатной платы, данный процесс продолжают по точкам схемы печатной платы повторяющимся образом. 5. Устройство для регулирования схемы печатной платы, в котором используются две несущие детекционные иглы панели, одна напротив другой, между ними устанавливается соответствующая печатная плата, при этом каждая несущая детекционные иглы панель поддерживает множество детекционных игл, а сами детекционные иглы выполнены с возможностью аксиального перемещения относительно несущей детекционные иглы панели, с возможностью, среди множества детекционных игл осуществления взаимодействия только некоторых из них и достижения любых позиций схемы печатной платы даже в том случае, когда печатная плата или слой схемы печатной платы не находятся в одной и той же плоскости во всех своих точках, при этом, по меньшей мере, одна несущая детекционные иглы панель выполнена с возможностью перемещения в своей плоскости по обеим ортогональным осям и установки нужной детекционной иглы и контакта с нужной точкой схемы печатной платы, предназначенной для испытания, отличающееся тем, что выполнено с возможностью соединения детекционных игл из множества детекционных игл, которое поддерживает каждая несущая детекционные иглы панель, на их обратной стороне для анализа среднего значения электрических параметров между одной и другой детекционными иглами.