Устройство для контроля печатных плат Советский патент 1987 года по МПК H05K1/11 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для автоматизированного контроля электрических параметров печатных плат.

Цель изобретения - упрощение устройства и контрольно-измерительной аппаратуры, электрически соединенной с ним.

На фиг. 1 показано контактное устройство для контроля плат, общий вид в разрезе; на фиг. 2 - диэлектрическое основание (при снятой крышк и проверяемой плате), вид сверху} на фиг. 3 - то же, при выполнении устройства с .секциями электромагнита управляющими только одним рядом контактов i на фиг. 4 и 5 - взаимодействие магнитов в подвижных магниточув- ствительных контактных элементовj на фиг. 6 - фрагмент варианта устройства с контактными элементами в виде постоянных магнитов и секпионньм дополнительным магнитом, общий вид в разрезе; на фиг. 7 - разрез А-А на фиг. 6;-на фиг. 8 - вариант устройства с механическим переключением контактов.

Контактное устройство для контроля плат включает корпус 1, ь кото ром с возможностью вращения вокруг оси 2 закреплена крышка 3. В последней установлен электромагнит в виде независимо друг от друга включаемых секций 4 (могут быть включены любой полярностью). Секции 4 снабжены концентраторами 5 магнитного поля. В корпусе 1 закреплено диэлектричес- кое основание 6, которое может быть выцолнено (фиг.1) из диэлектрической платы 7 и ферромагнитной платы 8, размещенной между полюсами дополнительного электромагнита 9. Диэлектрическое основание 6 снабжено фиксирующими элементами 10 для установки проверяемой платы 11 (проводники ус- .ловно не показаны) и маски 12.

В диэлектрическом основании 6 раз мещены контакты 13, выполненные в виде контактных гнезд, в которых размещены подвижные магниточувствитель- ные зонды 14. Контактные гнезда выполнены в виде отверстий 15 в основании 6, которые снабжены изолированными друг от друга проводниками 16 и 17 с токоотводами 18 и дном 19.

Токоотводы 18 от проводников 16, подключаемьп к зондам 14 при поляр

,

10

617342

ности N секции 4, соединены друг с другом так, что к одной цепи их соединения подключен только один контакт 13 из группы контактов, управляемой одной секцией 4. Аналогично соединены и токоотводы 18 от проводников 17, подключаемых к зондам 14 при полярности N секции 4. Каждая электрическая цепь соединения токо- отводов 18 подключена к контрольно- измерительной аппаратуре (КИА) 20. Таким образом, к КИА 20 подключены оба изолированные друг от друга про- 5 водника 16 и 17 каждого контакта 13.

На фиг. 3 показан вариант устройства с секциями 4, управляющими одним рядом контактов 13. При этом в ферромагнитной плате 8 могут быть выполнены не отверстия под каждый зонд 14, а пазы 21 с осями, перпендикулярными осям секций 4, для размещения в них проводников 16 и 17, общих для всех зондов 14, установленных в паз.

Зонды 14 могут быть выполнены не из магнитомягкого материала

(фиг.1-5), а в виде постоянных маг20

25

35

30 контактных гнездах контактов 13, управляемых одной секцией 4 (фиг.6). В смежных секциях 4 зонды 14 могут быть ориентированы противоположно друг другу. Взаимодействие зондов 14 друг с другом должно быть не менее чем в 2-3 раза слабее, чем взаимодействие их с основным и дополнительным электромагнитами. Дополни- тельньш электромагнит выполнен в ви40 йе независимо включаемых секций, которые ycrtoBHo показаны только магни- топрсводами 21. Последние установлены в пазы 22 в диэлектрическом основании 6 с возможностью управления каждым магнитопроводом 21 двумя рядами контактов 13, которым соответствуют управляющие этими же рядами секции 4. Магнитопровод 21 показан фер- ритовым, на котором закреплены изолированные друг от друга проводники 23. Контактные гнезда содержат проводники 24, оставшиеся в отверстиях 15 основания 6 после прорезки пазов 22, и проводники 23. Проводники 23 и 24 соединены аналогично соединению проводников 16 и 17 (фиг.1). Контактные гнезда снабжены дном 19.

В качестве материала для магнито- мягких зондов 14 могут быть исполь45

50

55

зованы, например, сплавы 80 НХС, 50НХС, ЗОН. Последний выпускают в виде проволоки 0,1-2 мм в диаметре.

Материалом для зондов 14, выполненных в виде постоянных магнитов, служат, например, сплавы для постоянных магнитов 58КФА, 52КФБ, 52КФВ, выпускаемое в виде проволоки 0,3- 3 мм в диаметре, которые до окончательной термообработки хорошо поддаются механической обработке.

В качестве материала для платы 8 и магнитопроводов 21 могут быть использованы магнитомягкие ферриты.

Диэлектрическая плата 7 может быть выполнена из стеклотекстолита, отверстия просверлены. Отверстия или пазы в ферритовой плате 8 выполняют в заготовке до спекания.

Проводники 16, 17 и 2А могут быть установлены в отверстия или пазы ферритовой платы 8 либо получены металлизацией с последующим разделением их друг от друга,

Проводники 23 также могут быть установлены в отверстия основания 6, выполненного, например, из стеклотекстолита, либо получены металлизацией по технологии изготовления печатных плат с последующей зенковкой до глубины прорезания пазов 22, про- резанием которых проводники 23 окончательно формируются.

Концентраторы 5 магнитного поля могут быть выпопнены, например, из никелевой проволоки. Диэлектрическое основание 6 может быть полностью выполнено из ферромагнитного материала а электрическая плата 7 объединена со сменной маской 12.

Устройство работает следующим образом.

По фиксирующим элементам 10 устанавливают на диэлектрическое основание 6 маску 12, закрывающую контакты 13, не нужные для контроля конкретной платы 11, затем устанавливают по фиксирующим элементам 10 проверяемую плату 11 и опускают крышку 3, прижимая плату 11 к диэлектрическому основанию 6 секциями 4 электромагнита.

Для подключения проводников платы (не показаны), расположенных над соответствующими им контактами 13, включают секцию 4, притягивая при этом подвижные магниточувствительные зонды 14 к плате с усилием, достаточным для обеспечения электрического

. .

10

617344

контакта. Затем включают дополнительный электромагнит 9. При этом зонды 14 нижними концами замыкают магнитные силовые линии, притягиваясь к полюсам в отверстиях ферромагнитной платы 8, протиповоложным полюсу секции 4. При этом элементы 14 выполняют дополнительную функцию коммутатора КИА.

При полюсе секции 4 N зонды 14 замьткают проводники 16, размещенные в отверстиях ферромагнитной платы 8 у полюсов S, а при полюсе секции 15 4 S зонды 14 замыкают проводники 17.

Для контроля проводников платы относительно друг друга, соответствующих одной секции 4, достаточно подключить к ним контакты 13, включив 2Q секцию 4 и дополнительный электромагнит 9. При этом не имеет значения к проводнику 16 или 17 подключены зонды 14, так как все проводники 16 и 17 контактов 13, управляемых од- 25 ной секцией 4, независимо друг от друга подключены к КИА 20.

После подключения проводников платы 11 осуществляют их контроль КИА 20,

Для подключения проводников платы, 3q соответствующих разным секциям 4, включают последовательно по две секции 4 противоположными полюсами (фиг.1), при этом все зонды 14, управляемые одной секцией 4, подключают к проводникам 16, а второй секцией - к проводникам 17.

Для отключения контактов 13 выключают секцию 4 и дополнительный электромагнит 9 и зонды 14 опускают на

дно 19 под действием собственного веса. Для ускорения их опускания на секцию 4 может быть подан кратковременный обратный импульс (недостаточный для перемагничивания контактных элементов 14).

Отличие в работе варианта устройства (фиг.6) заключается в том, что при подключении контактов 13 каждая секция 4 может быть включена определенной полярностью, противоположной полярности обращенных к ней зондов 14. Подключение последних к проводникам 23 или 24 зависит от полярности включения независимых Ьекций дополнительного электромагнита, т.е. магнитопроводов 21. При управлении одним магнитопроводом 21 двумя ряда ми контактов (фиг.6),к проводникам 24 зонды 14 подключают протяжением

35

40

45

50

55

к магнитопроводу 21, на который подают полярность, противоположную полярности нижних концов зондов 14, к проводникам 23 зонды 14 подключают магнитными силами отталкивания одноименных полюсов магнитопровода 21 и нижних концов зондов 14,

При противоположной ориентации зондов 14, управляемых смежными секциями, секции 4 включают противоположной полярностью, магнитопроводы 21 - одинаковой.

При одинаковой ориентации зондов 14, управляемых разными секциями, секции 4 включают одинаковой полярностью, а магнитопроводы 21 - противоположной.

Отключение контактов 13 выполняют отключением секции 4 и магнитопровода 21, Секция 4 может быть включена для ускорения опускания контактных элементов полярностью, одноименной с полярностью верхних концов зондов. 14, на все время отключения контактов 13, которыми она управляет.

Для подключения предложенного контактного устройства к КИА необходимо К 2а коммутируюш 1Х проводов, где а - число зондов, управляемых одной секцией (одной парой секций) , ак как каждый из двух проводников контакта соединен с КИА,

Число зондов, управляемых одной секцией (одной парой секции), равно

3

N п

и

где N - общее число зондов;

. п - число секций (пар секций 4 магнитопроводов 21),

Вариант устройства с механическим переключением контактов, соединенных с КИА (фиг,8), содержит контакты 25-41 (контакты 27-40 не обозначены) в каждом из показанных восьми рядов контактной матрицы, выполненной в виде четырех независимых друг от друга секций 42, т,е, каждая секция снабжена двумя рядами по 16 контактов в каждом. Контакты с-екций 42 выполнены в виде контактных площадок и предназначены для взаимодействия с соответствующими им группами упругих зондов 14, расположенных по восемь зондов в ряду, т,е, контактная матрица снабжена двумя контактными площадками (четной и нечетной) для взаимодействия с каждым упругим кон

тактом. Упругие зонды 14 размещены в отверстиях 15 диэлектрического основания, выполненного в виде двух пластин 43 и 44, совмещенных направ ляющими 45 и подпружиненных пружинами 46, Диэлектрическое основание снабжено элементом 10 для установки в устройство проверяемой платы 11,

10 Прижимной механизм показан выполненным в виде крышки 47 и подвижных частей, на которых установлены секции контактной матрицы.

Каждая секция контактной матрицы

15 выполнена с возможностью взаимодействия с соответствующей ей группой контактов только четными либо только нечетными контактными площадками или может быть выведенной из взаимодей20 С1ВИЯ, Секция 42 установлена на

подвижную часть прижимного механизма, выполненную в виде каретки 48, перемещаемой из положения I (показанно- го основными линиями), в положение II

25 (показанное пунктирной линией 49), Привод 50 перемещает каретку 48 в нижнем положении салазок 51, показанному пунктирной линией 52, т,е, когда секция 42 не взаимодействует

30 с. зондом 14,

Для подключения контактных площадок секции 42 к упругим контактам приводом 50 устанавливают каретку 48 в положение I, Затем выполняют рабочий ход приводом 53 (например, пнев- моцилиндром), шток 54 которого перемещает салазки 51 с кареткой 48 и секцией 42,

В положении I подключены четные контактные площадки,

Для подключения секции 42 нечетными контактными площадками салазки опускают- в нижнее положение 52, затем приводом 50 перемещают каретку с секцией 42 в положение II, после чего осуществляют рабочий ход привода 53, Последний закреплен на неподвижном корпусе 1 устройства,

В данном устройстве зонды совмещают в себе функцию элементов переключающего устройства.

Контактное устройство позволяет упростить монтаж за счет уменьшения количества коммутирующих проводов и значительно упростить КИА, а также

55 отказаться от использования в контактных гнездах дорогостоящей, дефицитной расходуемой в процессе работы устройства токопроводящей жидкости на основе галлия.

50

Предложенное контактное устройство может быть использовано при контроле плат с количеством проверяемых точек до 5000-10000 и более с числом контактов до 100000 и более.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля печат- ных плат, содержащее диэлектрическое основание со столом для размещения контролируемой платы, зонды, установленные в отверстиях корпуса и объединенные по крайней мере в одну группу контакты, соединенные с блоком контроля и измерения по два на каждый зонд, установленные с возможностью поочередного электрического подключения к зондам и одновременно всех четных или нечетных контактов, а также механизм подключения к плате зондов, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, контакты каждой пары установлены с

возможностью поочередного механического взаимодействия с зондом.

2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что каждая пара контактов установлена в отверстии корпуса, в котором размещен зонд, в устройство введен дополнительный электромагнит, расположенный с возможностью магнитного взаимодействия с группой зондов и подключенный с возможностью реверсирования вектора магнитной индукции, лежащего в плоскости, параллельной плоскости стола.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о т- личающееся тем, что по меньшей мере часть диэлектрического основания выполнена из ферромагнитного материала.

4.Устройство по П.1, отличающееся тем, что контакты размещены на подвижной платформе, установленной с возможностью перемещения вдоль и поперек оси зондов.

W

Фиг. 2

Фиг.

0

..7

б

;;

72

Фиг.6

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для автоматизированного контроля электрических параметров печатных плат. Устройство содержит корпус 1, крышку 3, в которой установлен электромагнит в виде независимо друг от друга включаемых секций 4, имеющих концентраторы 5 магнитного поля. В диэлектричес ком основании 6 размещены контакты 13, выполненные в виде контактных гнезд с зондами 14. Зонды 14 включены магниточувствительными и установлены подвижно. Токоотводы 18 от проводников,подключаемых к зондам 14 при полярности N секции 4, соединены друг с другом таким образом, что к одной цепи их соединения подключен только один контакт 13 из группы контактов, управляемой одной секцией 4. Аналогично соединены ТОКООТВОДЫ 18 от проводников, подключаемых к зондам 14 при полярности N секции 4. В устройстве зонды 14 сов- а мещают в себе функцию элементов пере- ключения, что упрощает и удешевляет устройство для контроля. 3 з.п.ф-лы, ил. (Л И /5 7 3 fpuz.J

J9

I I /5 22 гц

21

6

23

иг,.7

W 7

3

wm

Составитель Н.Шмелев .Редактор И.Николайчук Техред и.Попович

Заказ 6304/57 Тираж 799Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор А.Обручар