Устройство для контроля металлизированных отверстий печатных плат Советский патент 1988 года по МПК H05K1/18 

ьо

о

«35

ОО

Ш.Л,

вда.;

Изобретение относится к устройствам для контроля печатных плат и предназначено для автоматической проверки металлизации отверстий.

Целью изобретения является повышение быстродействия и достоверности контроля путем обеспечения одновременного контроля п печатных плат, равномерного прижатия контактов к контролируемым точкам и исключения возможности прожига метал- лизированного отверстия.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема блока следящей системы; на фиг. 3 - принципиальная схема одного из блоков контролируемых плат; на фиг. 4 - конструкция элект- ромагнитов и их расположение по отношению к контролируемой плате.

Устройство содержит механизм 1 перемещения (первый электропривод), блок 2 управления первым электроприводом, второй механизм 3 перемещения (второй элект- ропривод), блок 4 управления вторым электроприводом, следящий блок 5, первую стойку 6, вторую стойку 7, контролируемые платы 8,блоки 9 контроля, первые 10, вторые 11 и третьи 12 электромагниты, первый S- триггер 13, первый 14 и второй 15.элементы И, первый 16 и второй 17 ключи, инвертор 18, третий 19 и четвертый 20 элементы И, элемент И-НЕ 21, счетный /)-триггер 22, третий ключ 23, кнопку 24 сброса, первый электродвигатель 25, первый ходовой винт 26 первую гайку 27, первую направляющую 28, первую щторку 29, первый 30 и второй 31 фотодиодные датчики, первый 32 и второй 33 формирователи, источник 34 переменного тока, первый тумблер 35, общую клемму 36 первого электродвигателя, клеммы прямого 37 и обратного 38 вращения, третий фотодиодный датчик 39, третий формирователь 40 диск 41 с отверстием, второй электродвигатель 42, второй ходовой винт 43, вторую гайку 44, вторую направляющую 45, вторую шторку 46, конечный выключатель 47, чет- вертый фотодиодный датчик 48, четвертый формирователь 49, двухконтактную кнопку 50, клемму 5 прямого вращения, общую клемму 52, клемму 53 обратного врапления, печатную плату 54 (эталонную плату), фото- диод 55, светодиод 56, временной формирователь 57, формирователь 58, одновибра- тор 59, первый резистор 60, щину 61 положительного напряжения, второй 62 () и третий 63 (R63) резисторы, диод 64, конденсатор 65, пятый элемент И 66, четвертый резистор 67, первый ключевой усилитель 68, второй ключевой усилитель 69, первую 70, вторую 71 и третью 72 обмотки электромагнитов 10, 11 и 12, первый 73, второй 74 и третий 75 сердечники электромагнитов 10, 11 и 12, земляную щину 76 нулевого потен- циала, первую 77, вторую 78 и третью 79 пружины электромагнитов 10, 11 и 12, фломастер 80 и кронштейн 81.

Основными узлами устройства являются первый механизм 1 перемещения (электропривод), блок 2 управления первым электроприводом, второй механизм 3 перемещения (электропривод), блок 4 управления вторым электроприводом, следящий блок 5, первая стойка 6, вторая стойка 7, идентичные контролируемые платы 8 и идентичные блоки 9 контроля, каждый из которых содержит три электромагнита 10, 11 и 12.

Блок 2 управления первым электроприводом содержит первый / 5-триггер 13, прямым и инверсным выходами подключенный соответственно к первым входам первого 14 и второго 15 элементов И. Выходы последних подключены к управляющим входам первого 16 и второго 17 ключей соответственно, выходы которых подключены к первым и вторым входам первого электропривода 1. Вторые входы первого и второго элементов И 14 и 15, объединены и подключены к выходу инвертора 18.

Блок 4 управления вторым электроприводом содержит третий и четвертый элементы И 19 и 20, элемент И-НЕ 21, счетный D- триггер 22, третий ключ 23 и кнопку 24 сброса. Выход элемента И-НЕ 21 подключен к второму входу элемента И 20, выход которого подключен к счетному входу )-тригге- ра 22, инверсным выходом подключенного к своему D-Bxony и управляющему входу третьего ключа 23, а прямым выходом - к второму входу третьего элемента И 19. К первым входам элементов И 19 и 20 подключен первый выход второго электропривода 3, второй выход которого подключен к третьему входу элемента И 20. Выход третьего элемента И 19, подключен к третьим входам первого и второго элементов И 14 и 15 блока 2 управления первым электроприводом.

Первый электропривод содержит первый двигатель 25, первый ходовой винт 26, первую гайку 27, первую направляющую 28, первую шторку 29, первый и второй фотодиодные датчики 30 и 31 и первый и второй формирователи 32 и 33. Один полюс источника 34 переменного тока подключен к входам ключей 16 и 17, а другой полюс через тумблер 35 - к общей клемме 36 первого электродвигателя 25, а к клеммам прямого 37 и обратного 38 вращения электродвигателя подключены выходы ключей 17 и 16 блока 2 управления первым электроприводом. Вал первого электродвигателя 25 связан с первым ходовым винтом 26, на первой гайке 27 которого установлена первая стойка 6 с расположенными на ней контролируемыми платами 8. Первая гайка 27 снабжена первой направляющей 28 и первой щторкой 29, по линии движения которой на конечных положениях гайки 27, расстояние которой соответствует рабочей длине печатных плат 8 установлены фотодиодные датчики 30 и 31. Последние через формирователи 32 и 33

подключены к S и / входам / 5-триггера 13 и входам четвертого элемента И-НЕ 21.

Второй электропривод 3 содержит третий фотодиодный датчик 39, третий формирователь 40, диск 41, второй электродвигатель 42, ходовой винт 43, вторую гайку 44, направляющая 45, вторую шторку 46, конечный выключатель 47, третий фотодиодный датчик 48 и третий формирователь 49. Третий фотодиодный датчик 39 установлен напротив отверстия диска 41, насаженного на валу второго электродвигателя 42, вал которого одновременно связан с вторым .ходовым винтом 43, на второй гайке 44 которого установлена вторая стойка 7. Вторая гайка 44 снабжена направляющей 45 и второй щторкой 46, по линии движения которой на конечных точках второй гайки 44, расстояние которой равно рабочей щирине контролируемых печатных плат 8, установлены конечный выключатель 47 и третий фотОдиодный датчик 48, подсоединенный к входам третьего формирователя 49. Выход последнего подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И 19 и 20. Выход третьего формирователя 40 подсоединен к третьему входу элемента И 20. Выход третьего ключа 23 через нормально замкнутый один контакт двухконтактной кнопки 50 подключен к клемме 51 прямого вращения второго электродвигателя 42, к общей клемме 52 которого

соединена через четвертый резистор 67 ти на 6 положительного напряжения, втором резистору 62 и входу первого ключевого усилителя 68. Выход элемента И 66 подсо

с единен к второму ключевому усилителю 69 Вход первого ключевого усилителя 68 под ключен к обмоткам 70 и 71 первого 10 и вто рого 11 электромагнитов. Выход второго ключевого усилителя 69 подключен к обмот ке 72 третьего электромагнита 12. Контак

10 тируемый конец сердечника 73 первого элект ромагнита 10 через гибкий проводник соеди нен с щиной 76 нулевого потенциала, а кон тактируемый конец сердечника 74 второго электромагнита 11 гибким проводником под

5 ключен к первому входу элемента И 66. Сер дечники 73, 74 и 75 первого 10, второго 1 и третьего 2 электромагнитов подпружинен с помощью пружины 77, 78 и 79 соответст венно. Контактируемые концы сердечни ков 73 и 74 электромагнитов 10 и 11 уста

20 новлены соосно друг к другу по обе стороны и с зазором от контролируемой печатной платы 8. В полости сердечника 75 третьего электромагнита 12 расположен фломастер 80 установленный по отношению к контроли

25 руемой печатной плате под углом 50°. Все три электромагнита 10, 11 и 12с по мощью кронщтейна 81 закреплены на второй стойке 7.

Устройство для контроля металлизиро ванных отверстий идентичных печатных плат

подключен один полюс источника 34 перемен- 30 работает следующим образом.

ного тока, другой полюс источника 34 подключен к аналоговому входу третьего ключа 23 и через нормально разомкнутый контакт двухконтактной кнопки 50 и нормально замкнутый контакт конечного выключателя 47 к клемме 53 обратного вращения второго электродвигателя 42.

Следящий блок 5 (фиг. 2) содержит печатную плату 54, фотодиод 55, светодиод 56 и временной формирователь 57, состоящий из формирователя 58, одновибратора 59 и резистора 60, одним выводом подключенного к шине 61 положительного напряжения, а другим выводом через светодиод 56 - к земляной шине 76 нулевого потенциала. Фотодиод 55 и светодиод 56 расположены один напротив другого, закреплены на второй стойке 7 и установлены согласно электромагнитам 10 и 11. Между фотодиодом 55 и светодиодом 56 располагается контролируемая плата 54. Фотодиод 55 через формирователь 58 подключен к входу одновибратора 59, выход которого подсоединен к входу инвертора 18 и входам блоков 9 контроля.

Блок 9 контроля (фиг. 3) содержит линию задержки, состоящую из последовательно соединенных второго и третьего резисторов 62 и 63. Резистор 63 зашунтирован диодом 64

40

Шаг ходового винта 43 (фиг. 1) равен шагу вертикальных линий координатной сетки, на которых располагаются все контролируемые отверстия печатных плат 8 и 54 «1 па выходе любого ключевого усилителя

35 или на управляющем входе любого аналогового ключа является отпирающим сигналом. При доступе света на любой фотодиодный датчик или на фотодиод на выходе формирователя (принадлежащего этому фотодатчику) присутствует «I. Переключение /)-триггера 22 происходит при поступлении переднего фронта сигнала, а установка его в «1 производиться сигналом «О на S-входе. Контролируемые печатные платы с помощью технологических отверстий закреплг ляют и вставляют в крон1птейпы 81 (фиг. 4), вследствие чего обеспечивается соосность всех отверстий, т. е. всех контролируемых печатных плат.

Допустим, что вторая стойка 7 устройства установлена в начальное состояние -50 крайнее левое положение второй гайки 44, когда шторка 46 упирается в конечный выключатель 47, фотодиодный датчик 39 устанавливается соосно отверстию диска 41. Стойка 7 устаовлена так, что все электромагниты 10 и 11, фотодиод 55 и светодиод 56

и подключен к конденсатору 65 и второму 55 соосны друг другу и установлены на первую

входу пятого элемента И 66. Вход блока 9 контроля подключен к третьему входу элемента И 66, к первому входу которого подпозицию, т. е. на первую линию отверстии. При этом первая стойка 6 должна находиться в одном из крайних положений (например.

соединена через четвертый резистор 67 тина 6 положительного напряжения, второму резистору 62 и входу первого ключевого усилителя 68. Выход элемента И 66 подсоединен к второму ключевому усилителю 69. Вход первого ключевого усилителя 68 подключен к обмоткам 70 и 71 первого 10 и второго 11 электромагнитов. Выход второго ключевого усилителя 69 подключен к обмотке 72 третьего электромагнита 12. Контак0 тируемый конец сердечника 73 первого электромагнита 10 через гибкий проводник соединен с щиной 76 нулевого потенциала, а кон- тактируемый конец сердечника 74 второго электромагнита 11 гибким проводником под5 ключен к первому входу элемента И 66. Сердечники 73, 74 и 75 первого 10, второго 11 и третьего 2 электромагнитов подпружинен с помощью пружины 77, 78 и 79 соответственно. Контактируемые концы сердечников 73 и 74 электромагнитов 10 и 11 уста0 новлены соосно друг к другу по обе стороны . и с зазором от контролируемой печатной платы 8. В полости сердечника 75 третьего электромагнита 12 расположен фломастер 80, установленный по отношению к контроли5 руемой печатной плате под углом 50°. Все три электромагнита 10, 11 и 12с помощью кронщтейна 81 закреплены на второй стойке 7.

Устройство для контроля металлизированных отверстий идентичных печатных плат

0 работает следующим образом.

0

Шаг ходового винта 43 (фиг. 1) равен шагу вертикальных линий координатной сетки, на которых располагаются все контролируемые отверстия печатных плат 8 и 54. «1 па выходе любого ключевого усилителя

5 или на управляющем входе любого аналогового ключа является отпирающим сигналом. При доступе света на любой фотодиодный датчик или на фотодиод на выходе формирователя (принадлежащего этому фотодатчику) присутствует «I. Переключение /)-триггера 22 происходит при поступлении переднего фронта сигнала, а установка его в «1 производиться сигналом «О на S-входе. Контролируемые печатные платы с помощью технологических отверстий закреплг ляют и вставляют в крон1птейпы 81 (фиг. 4), вследствие чего обеспечивается соосность всех отверстий, т. е. всех контролируемых печатных плат.

Допустим, что вторая стойка 7 устройства установлена в начальное состояние -0 крайнее левое положение второй гайки 44, когда шторка 46 упирается в конечный выключатель 47, фотодиодный датчик 39 устанавливается соосно отверстию диска 41. Стойка 7 устаовлена так, что все электромагниты 10 и 11, фотодиод 55 и светодиод 56

5 соосны друг другу и установлены на первую

позицию, т. е. на первую линию отверстии. При этом первая стойка 6 должна находиться в одном из крайних положений (например.

в левом), когда первой шторкой 29 перекрыт световой поток к первому фотодиодному датчику 30 и все печатные платы стоят на первой позиции. После включения питания нажатием кнопки 24 /)-триггер 22 устанавливает в единичное состояние, включают тумблер 35. При этом на выходе второго формирователя 33 присутствует 1, а на выходе первого формирователя 32 - «О, который переводит КЗ-триггер 13 в единичное состояние.

На третьем элементе И 19 - совпадение, так как на его входы с четвертого формирователя 49 и с прямого выхода счетного )-триггера 22 поступают «1, на выходе элемента И 19 - «I, следовательно, на двух входах первого элемента И 14 также «1.

Если на выходе инвертора 18 будет «1, то на первом элементе И 14 произойдет совпадение, и через первый ключ 16 первый двигатель 25 включится в прямом направлении.

Если платой 54 (фиг. 2) перекрыт световой поток от светодиода 56 к фотодиоду 55, на выходе формирователя 58 и на выходе одновибратора 59 - «О, а на выходе инвертора 18 - . е. дается разрешение на включение первого двигателя 25. При этом в блоках 9 никаких изменений не происходит, а стойка 6 с печатными платами 54 и 8 перемещается. Когда отверстие печатной платы 54 установитс я соосно фотодиоду 55, от светодиода 56 световой поток попадает на фотодиод 55 и на выходе формирователя 58 появляется «1, которая запускает одновибратор 59, на выходе которого возникает положительный импульс напряжения длительностью т, который через инвертор 18 выключает двигатель 25 за указанное время.

Одновременно указанный положительный импульс подается на входы идентичных блоков 9 контроля. Положительный импульс за время т через первый ключевой усилитель 68 (фиг. 3) включает ток в обмотках 70 и 71 электромагнитов 10 и 11, сердечники которых, перемещаясь, упираются в контактную площадку переходного отверстия с соответствующей стороны. При качественной металлизации указанного . отверстия через него и контакты сердечников 73 и 74 на первый вход элемента И 66 подводится низкий уровень напряжения - «О.

Так как контакты замкнуты во время возбуждения обмоток 70 и 71 электромагнитов 10 и 11, что происходит за время т, на выходе элемента И 66 присутствует «О, поэтому на вход усилителя 69 в течение времени т подается запирающий сигнал и обмотка 72 электромагнита 12 обесточена несмотря на то, что через линию задержки (резисторы 62 и 63, конденсатор 65) напряжение на входе элемента И 66 экспоненциально нарастает от О до -1 в течение (диод 64 в этом случае заперт). По

истечении времени т на выходе одиовибра- тора 59 импульс спадает до нуля, вследствие чего включается первый двигатель 25 и первая стойка 6 с платами 54 и 8 начинает вновь

перемещаться. Одновременно конденсатор 65 практически мгновенно разряжается через цепь: диод 64, резистор 62 и выход одновибратора 59 (диод 64 в этом случае шунтируется резистором 63). Практически мгновенная разрядка конденсатора 65 проис

ходит вследствие того, что , и необходима для быстрой подготовки схемы для осуществления контроля следующего переходного отверстия.

Следовательно, линией задержки «I

задерживается на втором входе элемента И 66 на время , а «О пропускается практически без задержки. Далее при перемещении печатных плат 54 и 8, когда отверстие печатной платы 54 установится соосно фотодиоду 55, выключается двигатель 25 (аналогичным образом), и импульсом длительности т через первый ключевой усилитель 68 возбуждаются обмотки 70 и 71 электромагнитов 10 и 11, сердечники 73 и 74 упираются в контактную площадку переходного отверстия. При отсутствии металлизации переходного отверстия цепь от контакта сердечника 73 прерывается, и на двух входах элемента И 66 имеется «1 на время т (так как второй вход элемента И 66 подключен непосредственно к входам блоков 9 контроля). На третьем входе элемента И 66 «1 задерживается на время , обусловленное зарядом конденсатора 65 через резисторы 62 и 63, при котором диод 64 заперт. Следовательно, по истечении времени Т| на элементе И 66 получается совпадение, на его

входе появляется «1, отпирается второй ключевой усилитель 69 и включается ток в обмотке 72 электромагнита 12, который перемещает фломастер 80 и ставит метку возле переходного отверстия, в котором отсутствует металлизация.

По истечении времени т после исчезновения импульса с выхода блока 5 все электромагниты 10, 11 и 12 обесточиваются, и фломастер возвращается в исходное положение.

Через инвертор 18 дается разрешение на включение первого двигателя 25 и так далее повторяются аналогичные циклы до тех пор, пока на указанной позиции линии не про- контролируются все отверстия всех плат, т. е. пока первая щторка 29 не установится

напротив второго фотодиодного датчика 31, что означает максимальное перемещение рабочей длины платы. При этом с выхода второго формирователя 33 «О переводит / 5-триггер 13 в нулевое состояние и одновременно на выходе элемента И-НЕ 21 появляется «1. На четвертом элементе И 20 происходит совпадение, так как на его дру- Тие входы с выходов формирователей 49 и 40 поступают «1.

При совпадении на выходе элемента и 20 возникает положительный перепад напряжения и передний фронт переводит D-триггер 22 в нулевое состояние. «О с прямого выхода D-триггера 22 через элемент И 19 и инвертор 18 создает на элементах И 14 и 15 несовпадение (запрет вращения двигателя 25 в любом направлении). «1 с инверсного выхода D-триггера 22 открывает третий ключ 23, который включает второй электродвигатель 42 в прямом направлении. При этом второй ходовой винт 43 начинает совершать угловое перемещение и посде того, как диск 41 перекроет световой поток к фотодиодному датчику 39, на выходе формирователя 40 появляется «О, который создает несовпадение на элементе И 20, на его выходе «О (но заданный фронт импульса не меняет состояние счетного D-триггера 22).

При совершении одного полного оборота ходового винта 43, соответствующего перемещению второй стойки 7 (с электромагнитами 10, 11 и 12, фотодиодом 55 и свето- диодом 56) на один шаг, отверстие диска 41 вновь становится соосным третьему фотодиодному датчику 39. На выходе третьего формирователя 40 возникает «1, происходит совпадение на элементе И 20, на его выходе возникает положительный передний фронт импульса, который переводит D-триггер 22 в единичное состояние. «I с выхода D-триггера 22 производит совпадение на элементе И 19 и далее совпадение на элементе И 15, в результате через первый ключ 16 включается первый двигатель 25 в обратном направлении, повторяются аналогичные циклы, первая стойка 6 с печатными платами перемещается в обратном направлении.

Таким образом, повторяются циклы до тех пор, пока все линии печатных плат, на которых расположены контролируемые переходные отверстия, не проконтролируются. В конце рабочего процесса вторая шторка 46 перекрывает световой поток на четвертом фотодиодном датчике 48 и четвертый формирователь 49 выдает сигнал об окончании рабочего процесса и одновременно создает несовпадение на элементах И 20 и 19, на их выходах «О, что обеспечивает запрет включения первого и второго двигателей 25 и 42. Для возвращения устройства в исходное состояние для начала следующего процесса отключают тумблер 35 и нажимают на кнопку 50, при этом второй двигатель 42 начинает вращаться в обратном направлении и вторая стойка 7 возвращается в исходное положение, т. е. когда фотодиодный датчик 39 уста-, новится напротив отверстия диска 41 и второй щторкой 46 упрется в конечный выключатель 47, двигатель 42 отключается.

После этого печатные платы 54 и 8 вынимают, вставляют новые контролируемые платы и устройство готово для работы.

В предлагаемом устройстве расстояние перемещения соответствующих сердечников 73 и 74 до контактных площадок меньше расстояний сердечников до периферийных магнитопроводов соответствующих электромагнитов 10 и П. Следовательно, при воз- буждении электромагнитов 10 и 11 сердечники 73 и 74 не прилегают к соответствующим периферийным магнитопроводам и в любом разбросе толщин контроли-руел ой печатной платы нажатие контактов практи

чески одинаковое.

Предлагаемое устройство позволяет автоматизировать контроль металлизированных отверстий с высокой надежностью.

Формула изобретения

0

Устройство для контроля металлизированных отверстий печатных плат, содержащее источник питания, первый механизм Q перемещения, контакты, расположенные по обе стороны контролируемой печатной платы первый электромагнит, фломастер, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и достоверности контроля, в устройство введены второй и третий электро- 5 магниты, второй механизм перемещения, первая и вторая стойки с п + 1 кронщтей- нами, первый и второй блоки управления механизмами перемещения, следящий блок, включающий эталонную плату, световод, фотодиод, временной формирователь, п блоков контроля, первая и вторая стойки механически соединены с первым и вторым механизмами перемещения, на первых кронштейнах первой и второй стоек устанавливается следящий блок, включающий эталонную печатную плату, закрепленную в первом

5 кронштейне первой стойки, фотодиод и свето- диод, закрепленные соосно друг другу на первом кронштейне второй стойки по обе стороны печатной платы, на п других кронштейнах первой стойки закрепляются п конт0 ролируемых печатных плат соосно эталонной плате, на п других кронштейнах второй стойки закрепляются соосно друг другу первый и второй электромагниты и третий электромагнит с фломастером под углом 45-50° по отношению к контролируемой печатной

5 плате, при этом выводы светодиода и фотодиода соединены с первым и вторым входами временного формирователя, выход которого является выходом следящего блока и соединен с входами п блоков контроля и с первым входом блока управления первым механиз0 мом перемещения, выводы первого, второго и третьего электромагнитов соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока контроля, входы питания первого и второго механизмов перемещения соединес ны с выходом источника питания, первый и второй выходы первого механизма перемещения соединены соответственно с вторым и третьим входами блока управления первым механизмом перемещения и с первым и вторым входами блока управления вторым механизмом перемещения, первый выход которого соединен с четвертым входом блока управления первым механизмом перемещения, пятый вход которого соединен с выводом источника питания, первый и второй выходы блока управления первым механизмом перемещения соединены соответственно с первым и вторым входами первого механизма перемещения, третий и четвертый входы блока управления вторым механизмом перемещения соединены соответственно с первым и вторым выходами второго механизма перемещения, первый и второй входы которого соединены через двухконтактную кнопку соответственно с вторым и третьим выходами блока управления вторым механизмом перемещения.

Изобретение относится к электро- и радиотехнике. Устройство для контроля металлизированных отверстии печатных плат (ПП) содержит источник питания, механизмы 1, 3 перемеш.ения, контакты, расположенные по обе стороны контролируемой ПП, электромагниты, стойки 6, 7 с кронштейнами 81, блоки 2, 4 управления механизмами перемещения, следящий блок 5, включающий эталонную ПП 54, световод 56, фотодиод 55 и временной формирователь 57 блоков 9 контроля, электромагниты 10-12 с фломастером под углом 45-50° по отношению к контролируемой ПП, временной формирователь 57. Устройство имеет повьпнен- ное быстродействие и достоверность контроля за счет обеспечения одновременного контроля ПП, равномерного прижатия контактов к контролируемым точкам и исключения возможности прожига металлизируемого отверстия. 4 ил.

10

761:

(////ЛК/У////

057

Л

фае. 2

Г

6

61 ZID

66

68

Hz:

. J

81

8f

фие. У