ДВУХСТОРОННЕЕ КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ Российский патент 2005 года по МПК H05K1/18 

Патент относится к области контрольно-измерительной техники и может найти применение при неразрушающем контроле печатного монтажа многослойных печатных плат (МПП).

Известно контактное устройство для контроля печатных плат, содержащее контактную матрицу с подпружиненными контактами, сменный адаптер с первой и второй направляющими панелями с отверстиями и установленными в них контактными зондами, рамкой и пружинами, расположенными между рамкой и второй направляющей панелью, а первая направляющая панель выполнена в виде отдельных пластин, установленных на рамке с возможностью их перемещения [1].

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности двухстороннего подключения к нерегулярно размещенным контактным площадкам контролируемой МПП.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является двухстороннее контактное устройство для контроля многослойных печатных плат, содержащее нижнюю и верхнюю контактные матрицы с подпружиненными контактами, нижний и верхний сменные адаптеры, состоящие из рамки, с закрепленными на ней первой и второй направляющими панелями с отверстиями и установленными в них подпружиненными контактами, переходной двухсторонней печатной платы, а также прилегающей с внутренней стороны первой направляющей панели эластичной направляющей панели с отверстиями меньшего диаметра, чем у соответственно устанавливаемых в них контактов, при этом на нижнем адаптере на первой направляющей панели размещены два сменных базовых фиксатора для установки контролируемой многослойной печатной платы, в каждом адаптере переходная двухсторонняя печатная плата закреплена на второй направляющей панели на стороне, обращенной к регулярному полю из подпружиненных контактов контактной матрицы, и обеспечивает подключение адаптера с одной стороны к соответствующей контактной матрице с подпружиненными контактами, с другой стороны через установленные в адаптере подпружиненные контакты к контактным площадкам контролируемой МПП [2].

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности двухстороннего подключения к нерегулярно размещенным контактным площадкам контролируемой МПП, имеющей габаритные размеры, превышающие размеры регулярного поля подпружиненных контактов нижней и верхней контактных матриц.

Устройство решает задачу расширения функциональных возможностей путем обеспечения двухстороннего подключения к произвольно размещенным контактным площадкам контролируемой МПП, обладающей повышенной плотностью топологии наружных слоев и имеющей габаритные размеры, превышающие размеры регулярного поля подпружиненных контактов нижней и верхней контактных матриц.

Решение задачи достигается тем, что в двухстороннее контактное устройство для контроля многослойных печатных плат, содержащее нижнюю и верхнюю контактные матрицы с подпружиненными контактами, нижний и верхний сменные адаптеры, состоящие из рамки, с закрепленными на ней первой и второй направляющими панелями с отверстиями и установленными в них подпружиненными контактами, а также прилегающей с внутренней стороны первой направляющей панели эластичной направляющей панели с отверстиями меньшего диаметра, чем у соответственно устанавливаемых в них контактов, при этом на нижнем адаптере на первой направляющей панели размещены два сменных базовых фиксатора для установки контролируемой многослойной печатной платы, в каждый адаптер введена плата сопряжения, выполненная в виде многослойной печатной платы и закрепленная на второй направляющей панели на стороне, обращенной к регулярному полю из подпружиненных контактов контактной матрицы, и которая обеспечивает подключение адаптера с одной стороны к соответствующей контактной матрице с регулярным полем из подпружиненных контактов, с другой стороны через установленные в адаптере подпружиненные контакты к контактным площадкам контролируемой МПП, имеющей габаритные размеры, превышающие размеры регулярного поля контактов контактной матрицы, при этом в многослойной печатной плате сопряжения и аналогично на второй направляющей панели в местах возможного соприкосновения с наконечниками подпружиненных контактов контактной матрицы, не используемых в процессе контроля, причем в местах, свободных от печатных проводников платы сопряжения, введены свободные (холостые) отверстия с диаметром, превышающим диаметр соответственно подходящих к ним наконечников подпружиненных контактов контактной матрицы, при этом в каждую контактную матрицу введен ограничитель прогиба платы сопряжения, устанавливаемый в свободном пространстве от контактов регулярного поля контактной матрицы между панелью контактной матрицы и платой сопряжения адаптера.

Предлагаемое двухстороннее контактное устройство для контроля многослойных печатных плат отличается от прототипа тем, что в каждый адаптер введена плата сопряжения, выполненная в виде многослойной печатной платы и закрепленная на второй направляющей панели на стороне, обращенной к регулярному полю из подпружиненных контактов контактной матрицы, и которая обеспечивает подключение адаптера с одной стороны к соответствующей контактной матрице с регулярным полем из подпружиненных контактов, с другой стороны через установленные в адаптере подпружиненные контакты к контактным площадкам контролируемой МПП, имеющей габаритные размеры, превышающие размеры регулярного поля контактов контактной матрицы, при этом в многослойной печатной плате сопряжения и аналогично на второй направляющей панели в местах возможного соприкосновения с наконечниками подпружиненных контактов контактной матрицы, не используемых в процессе контроля, причем в местах свободных от печатных проводников платы сопряжения введены свободные (холостые) отверстия с диаметром, превышающим диаметр соответственно подходящих к ним наконечников подпружиненных контактов контактной матрицы, при этом в каждую контактную матрицу введен ограничитель прогиба платы сопряжения, устанавливаемый в свободном пространстве от контактов регулярного поля контактной матрицы между панелью контактной матрицы и платой сопряжения адаптера.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствуют требованию “новизна” по действующему законодательству.

На фиг.1 изображено предлагаемое двухстороннее контактное устройство для контроля многослойных печатных плат в исходном состоянии, на фиг.2 - двухстороннее контактное устройство с контролируемой платой в момент контактирования.

Двухстороннее контактное устройство для контроля многослойных печатных плат содержит нижнюю 1 и верхнюю 2 контактные матрицы с подпружиненными контактами 3, нижний 4 и верхний 5 сменные адаптеры, нижний 6 и верхний 7 ограничитель прогиба платы сопряжения, контролируемую МПП 8.

Нижний 4 и верхний 5 сменные адаптеры содержат рамку 9, с закрепленными на ней первой 10 и второй 11 направляющими панелями с отверстиями для установки в них подпружиненных контактов 12, подключаемых к контактным площадкам контролируемой МПП 8, эластичную направляющую панель 13 с отверстиями меньшего диаметра чем у соответственно устанавливаемых в них контактов 12, плату сопряжения 14, выполненной в виде многослойной печатной платы.

Нижний 4 сменный адаптер содержит два сменных базовых фиксатора 15, 16 для установки контролируемой многослойной печатной платы 8. Базовые фиксаторы 15, 16 размещены снаружи нижнего адаптера 4 на первой направляющей панели 10, причем ось верхней части каждого базового фиксатора 15, 16, предназначенной для установки контролируемой платы 8, может быть смещена относительно его оси крепления на величину смещения контактных площадок на контролируемой плате 8, что позволяет скомпенсировать смещение топологии печатной платы 8 относительно ее базовых отверстий из-за технологических особенности изготовления платы.

Нижняя 1 контактная матрица с подпружиненными контактами 3 размещена на нижнем неподвижном основании 17. Верхняя 2 контактная матрица с подпружиненными контактами 3, размещена на верхнем подвижном основании 18. Перемещение верхнего подвижного основания 18 относительно нижнего неподвижного основания 17 осуществляется по двум направляющим колонкам 19, запрессованным в нижнем неподвижном основании 17. Каждая нижняя 1 и верхняя 2 контактная матрица содержит изоляционное основание регулярного контактного поля 20 с запрессованными в нем гильзами 21 с подключенными к ним проводами 22 для соединения с измерительным блоком, при этом гильзы 21 расположены во всех узлах выбранной координатной сетки, например в узлах координатной сетки с шагом 2,5 мм, а также каждая нижняя 1 и верхняя 2 контактная матрица содержит диэлектрическую панель 23, в отверстиях которой размещены подпружиненные контакты 3, соответственно установленные в гильзы 21, и штифты 24, служащие для точного совмещения контактов 3 регулярного поля 20 и контактного поля адаптера 4, 5. На каждой нижней 1 и верхней 2 контактной матрице со стороны соответствующих сменных адаптеров 4, 5 размещен ограничитель прогиба платы сопряжения 6, 7, устанавливаемый в свободном пространстве от подпружиненных контактов 3 регулярного поля контактной матрицы 1, 2. Нижний 4 и верхний 5 сменные адаптеры прижимаются к соответствующим контактным матрицам 1, 2 при помощи крепежных болтов 25. Подпружиненные контакты 12 сменных адаптеров 4, 5 размещены в соответствующих отверстиях первой 10 и второй 11 направляющих панелей, удерживающих их в горизонтальной плоскости контактного поля. Первая 10 и вторая 11 направляющие панели выполнены из диэлектрического материала. Диаметры отверстий в первой 10 и второй 11 направляющих панелях сменного адаптера 4, 5 позволяют перемещаться подпружиненным контактам 12 вдоль вертикальной оси контактного поля. Эластичная направляющая панель 13, прилегающая к первой направляющей панели с внутренней стороны, удерживает контакты 12 от выпадения, при этом диаметры отверстий в эластичной направляющей панели 13, ее толщина и материал выбраны таким образом, чтобы образовался натяг, препятствующий перемещению подпружиненных контактов 12 под действием собственного веса по вертикальной оси контактного поля и исключающий люфт в горизонтальной плоскости в пределах зазора между контактами 12 и стенками отверстий в первой 10 направляющей панели сменного адаптера 4, 5 и, в то же время, не исключающий перемещение подпружиненных контактов 12 при приложении усилий вдоль оси контактов в момент контактирования с контролируемой платой 8. Плата сопряжения 14, выполненная в виде многослойной печатной платы, установлена на фиксирующих штифтах 26 второй направляющей панели 11 на стороне, обращенной к регулярному полю контактной матрицы 1, 2 и обеспечивает подключение адаптера 4, 5 с одной стороны к соответствующей контактной матрице 1, 2 с подпружиненными контактами 12, с другой стороны через установленные в адаптере 4, 5 подпружиненные контакты 12 к произвольно размещенным контактным площадкам контролируемой МПП 8 с плотностью их размещения, значительно превышающей плотность размещения подпружиненных контактов регулярного поля контактной матрицы 1, 2, или подключение к произвольно размещенным контактным площадкам контролируемой МПП 8, имеющей габаритные размеры, превышающие размеры регулярного поля контактов контактной матрицы. В многослойной печатной плате сопряжения 14 и аналогично на второй направляющей панели 11 в местах возможного соприкосновения с наконечниками подпружиненных контактов 3 контактной матрицы 1, 2, не используемых в процессе контроля, причем в местах свободных от печатных проводников платы сопряжения 14, введены свободные (холостые) отверстия 27 с диаметром, превышающим диаметр соответственно подходящих к ним наконечников подпружиненных контактов 12 контактной матрицы 3.

Двухстороннее контактное устройство для контроля многослойных печатных плат работает следующим образом.

Контролируемая многослойная печатная плата 8 устанавливается на нижнем сменном адаптере 4 с подпружиненными контактами 12 на два сменных базовых фиксатора 15, 16. Контактирование с контролируемой многослойной печатной платой 8 в двухстороннем контактном устройстве осуществляется путем перемещения верхнего подвижного основания 18 в направлении нижнего неподвижного основания 17 по двум направляющим колонкам 19 до полного прижатия подпружиненных контактов 12, установленных в верхнем 5 и нижнем 4 сменных адаптерах к контактным площадкам наружних слоев контролируемой МПП 8 (фиг.2).

В качестве подпружиненных контактов и гильз могут использоваться соответственно отечественные подпружиненные контакты и цанговые контакты фирмы КНИТИ [3] или импортные контакты и гильзы, например, фирмы INGUN [4].

Эластичная направляющая панель может быть выполнена, например, из лавсановой пленки [5] толщиной 0,1 мм с отверстиями, диаметры которых меньше диаметров соответственно устанавливаемых в них контактов на 0,1 мм.

Предложенное двухстороннее контактное устройство для контроля многослойных печатных плат обеспечивает подключение адаптера с одной стороны к соответствующей контактной матрице с регулярным полем из подпружиненных контактов, с другой стороны через установленные в адаптере подпружиненные контакты к произвольно размещенным контактным площадкам контролируемой МПП, с плотностью их размещения, значительно превышающей плотность размещения подпружиненных контактов регулярного поля контактной матрицы, а также обеспечивает возможность надежного подключения к нерегулярно размещенным контактным площадкам контролируемой МПП с любыми габаритными размерами независимо от размера регулярного поля контактов контактной матрицы, путем использования в сменных адаптерах платы сопряжения, выполненной в виде многослойной печатной платы и закрепленной на второй направляющей панели на стороне, обращенной к регулярному полю из подпружиненных контактов контактной матрицы, и применения ограничителя прогиба платы сопряжения, устанавливаемого в свободном пространстве от контактов регулярного поля контактной матрицы между панелью контактной матрицы и платой сопряжения адаптера, что решает задачу расширения функциональных возможностей, кроме того, устройство позволяет исключить давление подпружиненных контактов, не используемых при контроле, на плату сопряжения и тем самым снизить прогиб второй направляющей панели с установленными в ней подпружиненными контактами относительно рамки адаптера путем введения в многослойной печатной плате сопряжения в местах, свободных от печатных проводников, и аналогично на второй направляющей панели свободных (холостых) отверстий с диаметром, превышающим диаметр соответственно подходящих к ним наконечников подпружиненных контактов контактной матрицы, не используемых при контроле, что повышает точность позиционирования подпружиненных контактов, и, как следствие этого, позволяет контролировать печатные платы с повышенной плотностью топологии.

Источники информации

1. Клюев А.И., Яковлев А.В., Бражкин Б.С., Калинкина Н.Д., Санько А.В. Контактное устройство для контроля печатных плат. А.с. СССР №1709560, кл. Н 05 К 1/18, заявл. 27.12.1989, опубл. 30.01.1992, Бюл.№4. - Прототип устройства.

2. Усатый А.И., Карпов С.В., Мороз А.И., Румянцев С.В., Евтюхин А.И., Адамов Д.Н., Потин С.Н., Гусынин М.В. Двухстороннее контактное устройство для контроля многослойных печатных плат. Свидетельство на полезную модель РФ №26719, кл. Н 05 К 1/18, заявл. 09.04.202, опубл. 10.12.2002, Бюл. №34. - Прототип устройства.

3. Проспект на контакты Казанского научно-исследовательского технологического института вычислительной техники (КНИТИ), Россия.

4. Проспект на контакты фирмы INGUN, Германия.

5. Пленка ПЭТ-Э 100 мкм, ГОСТ 2423-80.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может найти применение при неразрушающем контроле печатного монтажа многослойных печатных плат. Двухстороннее контактное устройство для контроля многослойных печатных плат содержит нижнюю и верхнюю контактные матрицы с подпружиненными контактами, нижний и верхний сменные адаптеры, нижний и верхний ограничитель прогиба платы сопряжения, контролируемую МПП, имеющей габаритные размеры, превышающие размеры регулярного поля контактов контактной матрицы, каждый из нижнего и верхнего сменных адаптеров содержат рамку, с закрепленными на ней первой и второй направляющими панелями с отверстиями для установки в них подпружиненных контактов, подключаемых к контактным площадкам контролируемой МПП, эластичную направляющую панель с отверстиями меньшего диаметра, чем у соответственно устанавливаемых в них контактов, плату сопряжения, выполненную в виде многослойной печатной платы, при этом в плате сопряжения и аналогично на второй направляющей панели в местах возможного соприкосновения с наконечниками подпружиненных контактов контактной матрицы, не используемых в процессе контроля, причем в местах, свободных от печатных проводников платы сопряжения, введены свободные (холостые) отверстия с диаметром, превышающим диаметр соответственно подходящих к ним наконечников подпружиненных контактов контактной матрицы, кроме того, нижний сменный адаптер содержит два сменных базовых фиксатора для установки контролируемой многослойной печатной платы. Технический результат - расширение функциональных возможностей путем обеспечения двухстороннего подключения к произвольно размещенным контактным площадкам контролируемой МПП, обладающей повышенной плотностью топологии наружных слоев и имеющей габаритные размеры, превышающие размеры регулярного поля подпружиненных контактов нижней и верхней контактных матриц. 2 ил.

Двухстороннее контактное устройство для контроля многослойных печатных плат (МПП), содержащее нижнюю и верхнюю контактные матрицы с подпружиненными контактами, нижний и верхний сменные адаптеры, состоящие из рамки, с закрепленными на ней первой и второй направляющими панелями с отверстиями и установленными в них подпружиненными контактами, а также прилегающей с внутренней стороны первой направляющей панели эластичной направляющей панели с отверстиями меньшего диаметра, чем у соответственно устанавливаемых в них контактов, при этом на нижнем адаптере на первой направляющей панели размещены два сменных базовых фиксатора для установки контролируемой многослойной печатной, отличающееся тем, что в каждый адаптер введена плата сопряжения, выполненная в виде многослойной печатной платы и закрепленная на второй направляющей панели на стороне, обращенной к регулярному полю из подпружиненных контактов контактной матрицы, и которая обеспечивает подключение адаптера с одной стороны к соответствующей контактной матрице с регулярным полем из подпружиненных контактов, с другой стороны через установленные в адаптере подпружиненные контакты к контактным площадкам контролируемой МПП, имеющей габаритные размеры, превышающие размеры регулярного поля контактов контактной матрицы, при этом в многослойной печатной плате сопряжения и аналогично на второй направляющей панели в местах возможного соприкосновения с наконечниками подпружиненных контактов контактной матрицы, не используемых в процессе контроля, причем в местах, свободных от печатных проводников платы сопряжения, введены свободные (холостые) отверстия с диаметром, превышающим диаметр соответственно подходящих к ним наконечников подпружиненных контактов контактной матрицы, при этом в каждую контактную матрицу введен ограничитель прогиба платы сопряжения, устанавливаемый в свободном пространстве от контактов регулярного поля контактной матрицы между панелью контактной матрицы и платой сопряжения адаптера.