Способ контроля печатных плат из фольгированных пластиков и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G01R31/00 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в электротехнической промышленности для оценки качества печатных плат фольгированных пласти- ков.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля качества печатных плат из фольгированных пластиков за счет учета выполнения примесей.

Сущность способа заключается в следующем.

Образец испытуемого фольгированно- го пластика после кондиционирования и очистки подвергают нанесению защитной маски по той или иной технологии, затем образец погружают в травящий

раствор и стравливают медную фольгу не защищенную маской. После промывки и сушки испытуемого образца помещают образец в измерительную ячейку таким образом, что упругие элементы обеспечивают точечный контакт с фольгой (с оставшимися дорожками фольги) в местах установки навесных элементов. Сами навесные элементы находятся вне измерительной ячейки и соединены с упругими элементами, обеспечивающими точечный контакт с печатной платой, обеспечивая таким образом соединение дискретных элементов между собой, согласно принципиальной электрической схемы того или иного блока. Затем помещают измерительную ячейку в тер 1

00

о

Јь

мостат и заполняют иммерсионной средой, которая термостатирована до необходимой температуры. В качестве иммерсионной среды может применяться дистиллированная вода с небольшим количеством примесей масла и прочие жидкости, пары различных растворов газы. Температура иммерсионной среды подбирается исходя из предполагаемых условий эксплуатации данного блока. Подключают собранную указанным выше способом электрическую схему к источнику питания и контролируют после этого рабочие параметры блока. По мере того, как агрессивная среда (которой стравливалась медная фольга и которая накопилась в пластике) будет диффундировать из пластика, будут изменяться изоляционные свойства иммер- сионной среды между упругими элементами, обеспечивающими точечный кон- такт навесных элементов 8 с печатной платой. При этом изменяются рабочие параметры блока-, в случае если эти изменения превышают те граничные условия, которые сформулированы в технических условиях на данное устройство (блок), то этот момент фиксируется как сбой с рабочей характеристи- ки. Время с момента подключения источника питания до момента сбоя с рабочей характеристики и характеризует качество изготовления, чем больше это время, тем выше качество.

На фиг.1 приведена конструкция измерительной ячейки; на фиг.2 - блок- схема устройства для осуществления способа; на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Внутри измерительной ячейки 1, выполненной из металла, установлена печатная плата 2 с дорожками из фольги 3 (печатная плата). Рабочая камера измерительной ячейки 1 сверху rep- метично закрывается крышкой 4, над которой находится защитный кожух 5 из диэлектрического материала, внутри которого установлены дискретные элементы 6, причем они подпаяны к торцам штырей 7, пропущенных через крышку 4 внутрь рабочей камеры измерительной ячейки 1 и обеспечивают точечный контакт с дорожками 3 печатной платы 2. Для обеспечения надеж- ного контакта с печатной платой 2 предусмотрены резьбовые соединения штырей, для того, чтобы в случае отсутствия точечного контакта, ослабляя

которое (раскручивая резьбовое соединение 8), добиться надежного точечного контакта (штырь 7. при этом вкручивается в крышку 4 и тем самым глубже в рабочую камеру измерительной ячейки 1), К рабочей камере измерительной ячейки 1 подсоединены два штуцера 9, по которым подается термостатированная иммерсионная среда и удаляется воздух. Вокруг измерительной ячейки 1 находится термостатированна жидкость 10 (на фиг.1 ячейка помещена в термостат). Дискретные элементы 6 внутри кожуха 5 соединены по схеме кварцевого генератора 11 и к ним подсоединен источник питания, а выход кварцевого генератора 11 подсоединен к входу первого дешифратора 12 и к первому входу элемента И-НЕ 13. Вы- „ход источника 14 опорного напряжения подсоединен через первый электронный ключ 15 к входу интегратора 16. Кроме этого выход источника 14 опорного напряжения подсоединен к потенциометру 17 и к сдвоенному потенциометру 18. Выход интегратора 16 через второй электронный ключ 19 соединен с его входом. Первый выход первого дешифратора 12 подсоединен к электронному ключу 15, второй выход к электронному ключу 19, третий выход к третьему и четвертому электронным ключами 20 и 21. Выход интегратора 16 через электронный ключ 20 подсоединен к первому входу сумматора 22. Выход потенциометра 17 через четвертый электронный ключ 21 подсоединен к второму входу сумматора 22, выход которого через пиковый детектор 23 подсоединен к первым входам компараторов 24 и 25. К вторым входам компараторов 24 и 25 подсоединены первый и второй выходы сдвоенного потенциометра 18. Выходы компараторов 24 и 25 подсоединены к второму и третьему входам элемента И-НЕ 13, выход кото-: рого через делитель 26, счетчик 27 и второй дешифратор 28 подсоединены к блоку 29 индикации.

Устройство работает следующим образом.

После заполнения измерительной ячейки 1 термостатированной иммерсионной средой через один из штуцеров 9 и подключения генератора 11, стабилизированного кварцевым резонатором (кварцевого генератора), к источнику питания, на выходе генератора 1

51

появляются прямоугольные импульсы (фиг.За), которые поступают на вход дешифратора 12 и на первый вход элемента И-НЕ 13. На трех выходах дешифратора появляются прямоугольные импульсы, причем по длительности в три раза короче, чем на входе дешифратора 12 и,.кроме того, они сдвинуты во времени друг относительно друга, при этом первый импульс появляется на первом выходе дешифратора 12 (фиг.36), что приводит к открыванию первого электронного ключа 15; второй импульс появляется на третьем выходе дешиф- ратора 12 (фиг.Зв) и открывает третий и четвертый электронные ключи 20 и 21; третий импульс появляется на втором выходе дешифратора 12 (фиг.Зг) и открывает второй электронный ключ 19. После того как открывается первый электронный ключ 15, напряжение от источника 14 опорного напряжения поступает на вход интегратора 16, при этом на его выходе появляется линей- но возрастающий сигнал (фиг.Зд), который возрастает от нуля до величины сигнала Uj. В момент, когда закрывается первый ключ 15, вторым импульсом с дешифратора 12 открываются третий 20 и четвертый 21 электронные ключи, при этом напряжение величины U, поступает через третий электронный ключ 20 на первый вход сумматора 22, на второй вход которого через четвертый электронный ключ 21 поступает напряжение с потенциометра 17 U4 (фиг.Зе) (вначале при настройке устройства величина выходного напряжения на потенциометре 17 подбирает- ся U, равной U 2). При равенстве входных сигналов на первом и втором входах (один из них инверсный) сумматора 22 сигнал на его выходе равен нулю (фиг.Зж). В момент прекращения деист- вия второго импульса на третий 20 и четвертый 21 ключи сигнал на обоих входах сумматора 22 становится равным нулю, а следовательно, на его выходе сигнал тоже равен нулю (фиг.Зж). После прихода третьего импульса на второй электронный ключ 19 вход и выход интегратора 16 замыкаются между собой и происходит обнуление сигнала на выходе интегратора 16. Далее процесс повторяется, при этом импульу сы с выхода кварцевого генератора 11, приходящие на первый вход элемента И-НЕ 13, проходят далее через дели646

тель 26, счетчик 27, дешифратор 28 и регистрируются блоком 29 индикации. Поскольку коэффициент деления делителя 26 подобран таким образом, что на счетчик 27 прямоугольные импульсы поступают раз в секунду, то на блоке 29 индикации всегда будет зафиксировано время с момента начала испытаний с момента подключения к кварцевого генератора 11 к источнику питания (не показан) до текущего момента. После того, как агрессивная среда, которая проникла вглубь печатной платы 2 при травлении (которая является ярко выраженным электролитом) , диффундирующая из пластика, попадает в иммерсионную среду, в которой находится печатная плата 2, происходит резкое падение диэлектрических свойств иммерсионной среды, что в свою очередь приводит к ухудшению условий работы кварцевого генератора 11. Это ухудшение условий работы кварцевого генератора 11 приводит к изменению частоты, на которой работал генератор 11, за счет того, что изменяются величины паразитных емкостей и проводимостей между местами соединений (штырями 7) дискретных элементов 6. По мере увеличения концентрации агрессивной среды в иммерсионной среде уход генератора 11 с рабочей частоты (начальной) будет еще более существенен, что приводит к изменению длительности импульсов (на фиг.За показан случай увеличения длительности импульсов) вплоть до срыва генерации (при значительной концентрации агрессивной среды в иммерсионной среде) . Увеличение длительности импульсов на выходе кварцевого генератора 11 приводит, в свою очередь, к тому, что величина сигнала на выходе интегратора 16 увеличивается (фиг.Зд) (в случае уменьшения длительности импульсов на выходе генератора 11 сигнал на выходе интегратора 16 уменьшается), в следствие чего сигнал на выходе сумматора 22 в момент открытия электронных ключей 20 и 21 не будет равен нулю (например, как показано на фиг.Зж, он будет больше нуля, в случае увеличения длительности импульсов на выходе генератора 11 - выход электронного ключа 21 подсоединен к инверсному входу сумматора 22). Значение этого сигнала с выхода сумматора 22 запомнится пиковым детек

тором 23 (фиг.Зз), сигнал с которого поступает на входы компараторов 24 и 25. В этом случае если этот сиг-| нал больше нуля, то один из компараторов, например, 24, изменяет свое состояние и сигнал на его выходе с логической единицы . станет равен логическому нулю (фиг.Зи). Аналогичным образом, если сигнал на выходе сумматора 22 станет в момент открытия электронных ключей 20 и 21 меньше нуля, то он зафиксируется пиковым детектором 23 и поступает на входы компараторов 24 и 25. При этом срабатывает уже компаратор 25 и аналогичным образом изменяет сигнал на выходе с логической единицы до логического нуля. Порог срабатывания компараторов подбирается при настрой- ке сдвоенным потенциометром 18. Появление логического нуля на втором или третьем входах элемента И-НЕ 13 приводит к тому, что импульсы, поступающие на его первый вход с генера- тора 11, не проходят на делитель 26 и далее на счетчик 27, дешифратор 28 и блок 29 индикации. Прекращение индикации счета (секундного) свидетельствует об окончании испытаний и на блоке индикации зафиксируется время с момента начала испытаний до момента ухода частоты кварцевого генератора 11 от номинальной исходной. Чем больше время, зафиксированное при испытаниях, тем выше качество изготовления печатных плат.

В качестве иммерсионной среды для реализации предлагаемого способа и устройства использовался 0,12N раст- вора фенола в воде (С6Н5ОН).

Формула изобретения

1. Способ контроля печатных плат из фольгированных пластиков, заключающийся в том, что контролируют прохождение электрических сигналов через испытуемое изделие, подвергают его воздействию иммерсионной среды, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, перед началом воздействия иммерсионной среды соединяют заданные точки токопроводящих участков печат

ной платы в электрическую схему, ста0

г Q 5 0

«

,

5

0

5

билизируют температуру иммерсионной среды, измеряют длительность временного интервала, в течение которого значение контролируемого электрического сигнала отклоняется от номинального на заданную величину, по полученной длительности временного интервала судят о качестве,изготовления печатных плат.

2. Устройство для контроля печатных плат из фольгированных пластиков, содержащее зонд, генератор, первый и второй электронные ключи, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в него введены два дешифратора, третий и четвертый электронные ключи, интегратор, источник опорного напряжения, потенциометр, сумматор, пиковый детектор, элемент И-НЕ, делитель, счетчик, блок индикации, выход генератора соединен с первым входом элемента И-НЕ и входом первого дешифратора, первый выход кото-, рого подключен к управляющему входу первого электронного ключа, второй выход - к управляющему входу второго электронного ключа, а третий выход первого дешифратора - к управляющим входам третьего и четвертого электронных ключей, источник опорного напряжения через первый электронный ключ подключен к входу интегратора, к потенциометру и сдвоенному потенциометру, выход интегратора через второй электронный ключ соединен с входом интегратора, а через третий электронный ключ - с первым входом сумматора, выход потенциометра через четвертый электронный ключ соединен

с вторым входом сумматора, выход которого через пиковый детектор подключен к первым входам компараторов, к вторым входам компараторов подключены выходы сдвоенного потенциометра, выходы первого и второго компараторов подключены к второму и третьему входам элемента И-НЕ, выход которого через последовательно соединенные делитель, счетчик и дешифратор соединены с блоком индикации.

3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что генератор импульсов стабилизирован кварцевым резонатором.

1 гпф

Изобретение относится к электротехнической промышленности и позволяет повысить достоверность контроля качества печатных плат за счет учета выполнения примесей. На образец фольгированного пластика наносят защитную маску и погружают в травящий раствор для стравливания медной фольги, не защищенной маской. Измерительная ячейка заполняется термостатированной иммерсионной средой, например дистиллированной водой с небольшим количеством примесей масла. В процессе измерения агрессивная среда диффундирует из пластика, изменяя изоляционные свойства иммерсионной среды между упругими элементами, обеспечивающими точечный контакт навесных элементов с печатной платой. Одновременно измеряют длительность временного интервала, в течение которого значение контролируемого электрического сигнала отклоняется от номинального на заданную величину. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

ОРЭ(/Э ГОННО

-лэддиыу

ХЛНдС/дЫЕЛ

энахэу

&лнэжи&ион бнлнггошэл у