УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВЕРКИ ПЕЧАТНЫХ СХЕМ С РЕГУЛИРУЕМЫМ ПОЛОЖЕНИЕМ ЗОНДИРУЮЩИХ ИГЛ Российский патент 2003 года по МПК H05K1/11 H05K1/18 H05K13/08 G01R1/73 

Область техники
Настоящее изобретение направлено на создание установки для электрической проверки печатных схем с регулируемым положением зондирующих игл.

Характеристика известного уровня техники
В соответствии с предшествующим уровнем техники известны установки для проверки печатных схем.

Эти установки обычно включают плату или стенд, имеющие множество электрически проводящих игл, на которых устанавливается контролируемая печатная плата, при этом проверка осуществляется посредством обеспечения, известным образом, контроля за фактом наличия электрической проводимости между различными иглами и посредством проведения соответствующих измерений, по результатам которых оказывается возможным сделать вывод о том, имеет или не имеет печатная схема какие-либо дефекты.

Очевидно, что для проведения подобной проверки оказывается необходимым, чтобы иглы обеспечивали надежный контакт с печатной схемой в соответствующем положении.

Поскольку печатные схемы выполняются самым разнообразным образом, оказывается необходимым располагать, непосредственно над базовой платой с иглами, плату адаптера, которая содержит точно такие же иглы, но расположенные иным образом, в полном соответствии с данной контролируемой печатной схемой.

Недостатком подобного технического решения является появление ряда ограничений в части проверок для установки и наличия возможности проверки только тех печатных схем, для которых существуют соответствующие адаптеры или платы адаптеров.

В подобном случае оказывается необходимым изготавливать столько плат адаптеров, сколько печатных плат с различными печатными схемами планируется проверять.

Более того, хорошо известно, что поверхности контролируемых плат с печатными схемами далеко не всегда компланарны, в результате чего далеко не всегда удается гарантировать требуемую электропроводность для обеспечения надежного электрического контакта.

Другое известное техническое решение предусматривает осуществление перемещений, т.е. позволяет осуществить регулирование положения соответствующих игл, независимым образом, друг по отношению к другу, однако реализация этого технического решения представляется весьма сложной и дорогостоящей.

Кроме того, упомянутое техническое решение предполагает значительное увеличение времен проверки, что связано в основном с невозможностью выполнения перемещаемыми большого числа игл, в результате чего на практике требуется контролировать независимым образом каждую цепь печатной схемы.

Подобные признаки и свойства могут быть найдены, например, в материалах патента США 5436567 (п. 1, фиг.1), в которых описывается устройство пробника для двухсторонней проверки, содержащее
верхнюю, расположенную с возможностью поворота, матрицу подпружиненных электрических пробников для выполнения электрического контакта с первой стороной контролируемого прибора,
нижнюю матрицу, образующую поле из имеющих форму игл пробников для выполнения электрического контакта с множеством контрольных точек второй стороны упомянутого контролируемого прибора, расположенной напротив его упомянутой первой стороны,
поджимающие средства, механически связанные с верхней, расположенной с возможностью поворота, матрицей подпружиненных контактов и механически скрепленные с нижней матрицей, образующей поле из имеющих форму игл пробников, для надежной фиксации упомянутого контролируемого прибора в ходе проверки,
рычаг, механически связанный с поджимными средствами и механически скрепленный с матрицей подпружиненных электрических пробников, а также имеющий средства для восприятия усилия, создаваемого в первом направлении, перпендикулярном по отношению к плоскости, содержащей матрицу подпружиненных электрических пробников, и для перевода упомянутого создаваемого усилия в управляющее воздействие для независимого перемещения упомянутой матрицы подпружиненных электрических пробников в рамках поджимающих средств во втором направлении, противоположном упомянутому первому направлению, и приведения электрических пробников, в результате перемещения в перпендикулярном направлении, в электрический контакт со множеством контрольных точек на упомянутой первой стороне упомянутого контролируемого прибора и
управляемые, посредством создания разряжения, средства, входящие в состав поджимающих средств и связанные с нижней матрицей, образующей поле из имеющих форму игл пробников, для надежной фиксации упомянутого контролируемого прибора в процессе проверки и создания упомянутого усилия с целью управления перемещением нижней матрицы, образующей поле из имеющих форму игл пробников, и приведения ее в электрический контакт с упомянутым множеством контрольных точек упомянутой второй стороны упомянутого контролируемого прибора.

Сущность изобретения
Техническим результатом настоящего изобретения является исключение упомянутых выше недостатков и, в частности, обеспечение возможности проверки установкой различных печатных схем, посредством использования системы, содержащей средства обнаружения в виде проводящих игл, и которая может адаптироваться для печатной схемы любого типа.

Этот и другие технические результаты достигаются в соответствии с приводящейся ниже формулой изобретения, посредством создания установки для электрической проверки печатных схем на контролируемых печатных платах, содержащей по меньшей мере две компланарные платы с проводящими иглами, связанными со средствами для анализа электрических параметров между одной и другой проводящими иглами, расположенные близко друг к другу, при этом одна контрольная плата выполнена с возможностью независимого перемещения по отношению к другой контрольной плате, а соответствующая контролируемая печатная плата установлена с возможностью независимого перемещения по отношению к упомянутым компланарным контрольным платам или наоборот, при этом установка выполнена таким образом, что позволяет производить проверку двух точек печатной схемы с помощью одной проводящей иглы контрольной платы, приведенной в контакт с одной стороной контролируемой печатной платы, и одной проводящей иглы другой контрольной платы, приведенной в контакт с той же стороной контролируемой печатной платы, после выполнения соответствующего центрирующего перемещения одной контрольной платы по отношению к другой контрольной плате и/или обеих компланарных контрольных плат по отношению к контролируемой печатной плате или наоборот.

Таким образом, появляется очевидная возможность по упрощению всей системы за счет обеспечения универсальности при проверке установкой самых различных печатных плат, при этом нет необходимости использовать адаптеры.

Подобный подход обеспечивает создание универсальной системы контроля, позволяющей проверять печатные схемы любых типов.

И действительно, когда подлежащие проверке точки печатной схемы располагаются одна под первой, а другая под второй платами и не совпадают с положениями зондирующих игл, оказывается достаточным переместить первую и вторую платы (или переместить и саму контролируемую печатную плату) для установки игл в положения, точно соответствующие положениям контрольных точек;
когда две подлежащие проверке контрольные точки печатной схемы располагаются настолько близко друг к другу, что покрываются лишь одной платой, оказывается достаточным переместить контролируемую печатную плату (с упомянутой печатной схемой) и установить ее в некоторое точно задаваемое промежуточное положение между двумя упомянутыми платами (или же, наоборот, переместить обе упомянутые платы), так чтобы одна точка печатной схемы располагалась под первой платой, а другая точка располагалась под второй платой, при этом в дальнейшем, при перемещении обеих этих плат, оказывается возможным обеспечить точное совмещение двух упомянутых точек печатной схемы с одной соответствующей иглой каждой из двух упомянутых плат.

В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения платы с иглами располагаются соответственно над и под контролируемой печатной платой, так что последняя фактически располагается между ними.

Подобный подход позволяет достичь большей универсальности при использовании для осуществления проверок.

В другом предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения установка также обладает тем свойством, что зондирующие иглы выполняются перемещаемыми вдоль своих осей.

В результате этого из множества игл, располагающихся на платах, оказывается возможным использовать для проведения проверки только часть из них, что значительно упрощает центрирование ("процедуру совмещения положений для заданных точек) печатной схемы.

Если одно преимущество настоящего изобретения состоит в том, что в результате перемещения игл вдоль их осей оказывается возможным обеспечивать надежный контакт для соответствующих контрольных точек печатной схемы даже в тех случаях, когда поверхность печатной платы (или схемы) не является полностью компланарной во всех ее точках.

В альтернативном предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения иглы выполняются с возможностью перемещения вдоль их осей, благодаря применению электромагнитных средств.

При подобном подходе перемещение каждой конкретной иглы обеспечивается весьма простым и надежным способом.

Эти и другие преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из приводящегося ниже описания предпочтительных вариантов реализации изобретения, осуществляемого со ссылками на сопутствующие чертежи, элементы которых не следует рассматривать как ограничивающие объем изобретения, а только как иллюстрирующие различные примеры реализации настоящего изобретения.

На фиг. 1 приведен пространственный схематичный вид контрольной платы (стенда).

На фиг.2 приведен схематичный вид поперечного сечения зондирующей иглы, имеющей возможность перемещаться в направлении вдоль своей оси.

На фиг.3 приведен вид поперечного сечения для одного из предпочтительных вариантов реализации изобретения с двумя парами противолежащих контрольных плат, причем обе платы выполнены с возможностью независимого перемещения относительно друг друга, а контролируемая печатная плата установлена между ними.

На чертежах контрольные платы обозначаются цифрой 1, тогда как иглы обозначаются цифрой 10.

Следует отметить, что на приводящихся чертежах две верхние (соответственно правая и левая) контрольные платы обозначаются как 1SS и 1SD, а две нижние (также правая и левая) контрольные платы 1IS и 1ID.

Каждая плата включает множество игл 10, выполненных с возможностью перемещения вдоль своих осей под действием электромагнита 11.

Каждая подобная игла электрически связана с хорошо известной в данной области техники системой для контроля электрических параметров 12.

Как отмечалось выше, все упомянутые платы выполнены с возможностью независимого перемещения по отношению друг к другу, что позволяет оперативно производить их позиционирование.

Контролируемая печатная плата, устанавливаемая между упомянутыми контрольными платами, обозначается цифрой 2 и также имеет возможность перемещения в заданной плоскости.

Система обеспечивает проверку схемы на основе использования так называемой "таблицы связей", в которой указываются относительные положения конкретных контрольных точек печатной схемы.

Проверка наличия контактов осуществляется посредством последовательного перехода от одной точки к другой точке, так что при проверке наличия контактов для схемы, имеющей n контрольных точек, оказывается необходимым выполнить n-1 проверочных операций между парами выбранных контрольных точек для того, чтобы охватить все соединения.

Проверка факта наличия короткого замыкания между различными схемами осуществляется посредством выбора по одной точке для каждой пары схем.

Максимальное число проверочных операций (испытаний) для случая наличия в печатной схеме n схем может определяться с помощью следующей формулы:
n•(n-1)/2.

Число контрольных операций может быть уменьшено посредством проведения проверок лишь для близко располагающихся схем, например для тех схем, которые отстоят друг от друга на расстояние, не превышающее заданной величины.

Подлежащие контролю позиции подразделяются на секторы, соответствующие определенным номерам игл на перемещаемой плате (стенде) так, чтобы имелась возможность доступа в соответствующей контрольной точке с помощью одной из зондирующих игл при изменении положения платы.

После обеспечения доступа к контрольным точкам печатной схемы с помощью по меньшей мере двух плат необходимо осуществить проверку факта наличия или отсутствия между этими точками контакта.

Для уменьшения времени, необходимого для осуществления перемещений, оказывается возможным оптимизировать пути перемещения вдоль оси, изменяя продолжительность каждой контрольной проверки.

Установка для электрических проверок включает раму, к которой крепятся две пары противолежащих плат, выполненных с возможностью независимого перемещения одна относительно другой вдоль ортогонально ориентированной оси.

На платах установлены контрольные зонды (иглы), выполненные с возможностью перемещения вдоль своих осей с помощью электромагнита.

Первоначально печатная схема располагается на несущей раме, которая позволяет перемещать ее между двумя платами.

После первоначальной установки контролируемая печатная плата остается неподвижной или в свою очередь может в дальнейшем перемещаться.

Затем платы придвигают близко к контролируемой печатной плате и начинается процедура проверки.

Каждая плата контролируется и управляется независимым образом так, чтобы максимальный уровень необходимого воздействия определялся величиной расстояния между используемыми зондами.

После установки зонда в заданное положение электромагнит приводит зонд в контакт с поверхностью печатной платы, при этом в условиях применения пары одновременно управляемых зондов оказывается возможным проверить факт нормального функционирования цепи между двумя заданными контрольными точками схемы, например, факт наличия цепи при контроле непрерывности или факт наличия короткого замыкания цепей.

Эта процедура проверки продолжается для всех точек в соответствии с существующими требованиями.

Как уже упоминалось выше, в дополнение к возможности перемещения независимым образом одной платы по отношению к другой плате каждой пары плат оказывается предпочтительным для того, чтобы обеспечить возможность перемещения также независимым образом контролируемой печатной платы по отношению к одной или другой паре плат.

В результате реализации подобного подхода обеспечивается большая универсальность при проведении контрольных операций.

Изобретение направлено на создание установки для электрической проверки печатных схем с регулируемым положением зондирующих игл. Технический результат - обеспечение возможности проверки установкой различных печатных схем посредством использования системы, содержащей средства обнаружения в виде проводящих игл, которая может адаптироваться для печатной схемы любого типа. Достигается тем, что в установке для электрической проверки печатных схем предусмотрено использование по меньшей мере двух примыкающих одна к другой компланарных плат со множеством проводящих игл, которые связаны со средствами для анализа электрических параметров между одной и другой иглами. 4 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Установка для электрической проверки печатных схем на контролируемых печатных платах, содержащая по меньшей мере две компланарные контрольные платы с проводящими иглами, связанными со средствами для анализа электрических параметров между одной и другой проводящими иглами, расположенные близко друг к другу, при этом одна контрольная плата выполнена с возможностью независимого перемещения относительно другой контрольной платы, а соответствующая контролируемая печатная плата установлена с возможностью независимого перемещения относительно упомянутых компланарных контрольных плат, или наоборот, при этом установка выполнена таким образом, что позволяет производить проверку двух точек печатной схемы с помощью одной проводящей иглы контрольной платы, приведенной в контакт с одной стороной контролируемой печатной платы, и одной проводящей иглы другой контрольной платы, приведенной в контакт с той же стороной контролируемой печатной платы, после выполнения соответствующего центрирующего перемещения одной контрольной платы относительно другой контрольной платы и/или обеих компланарных контрольных плат относительно контролируемой печатной платы, или наоборот. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в ней использованы две компланарные контрольные платы, расположенные близко друг к другу, при этом одна контрольная плата выполнена с возможностью перемещения относительно другой контрольной платы. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в ней использованы две пары компланарных контрольных плат, расположенных напротив друг друга. 4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутые проводящие иглы выполнены с возможностью перемещения вдоль их осей. 5. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что перемещение упомянутых проводящих игл осуществляется электромагнитными средствами.