Устройство для контроля соединений многослойных печатных плат Советский патент 1992 года по МПК G01R31/02 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля соединений многослойных печатных плат.

Известно устройство для контроля соединений проводного и печатного монтажа, содержащее программный блок, дискриминатор, блок подключения признака, блок опроса, блок коммутации.

Однако, такое устройство обладает недостаточно высокой точностью контроля ввиду влияния на результат измерения базовых токов транзисторных ключей блока коммутации.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля межслой- ных соединений печатных плат, содержащее блок управления, блок регистрации, измеритель, программный блок, источник эталонного тока, первый и второй регистры, первый и второй блоки контактных модулей, первый и второй аналоговые мультиплексоры, блок фиксации отказов, блок уставок, первый и второй блоки токовых ключей, первую и вторую схемы совпадений, первый и второй дешифраторы, шунтирующий ключ.

Однако известное устройство обладает недостаточно высокой достоверностью контроля соединений печатных плат вследствие влияния помех. Коэффициент ослабления синфазной составляющей помехи (КОСС-60 дБ) недостаточно велик и уменьшается с увеличением числа аналоговых мультиплексоров.

Цель изобретения - повышение достоверности результатов контроля соединений печатных плат путем уменьшения влияния помехи, обеспечение модульности устройства на заданное количество точек контроля путем прямого подключения первого источника эталонного тока к измерителю.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - эквивалентная схема устройства при измерении сопротивления соединения печатной платы; на фиг.З - таблица состояния транзисторов при измерениях; на фиг.4 - эквивалентная схема проведения измерения при самоконтроле; на фиг.5 - эквивалентная схема проведения дополнительного измерения при самоконтроле; на фиг.6 - схема воздействия помехи на вход измерителя.

Устройство для контроля соединений многослойных печатных плат 1 (фиг.1) содержит межслойные и внутрисловные соединения, выполненные в виде металлизированных отверстий 2 и соединяющих их токопроводящих дорожек 3 соответственно, два блока 4 и 5 контактных модулей.

выполненных в виде матрицы 6 контактных модулей, содержащей по два электрически изолированных зонда 7. Первая группа контактных зондов 7 контактных блоков 4 и 5

подключена к коллекторам биполярных транзисторов первого блока 8 токовых ключей. Вторая группа токовых зондов 7 блоков 4 и 5 подключена к эмиттерам биполярных транзисторов второго блока 9 токовых ключей. Входная токовая шина первого блока 8 токовых ключей, представляющая собой соединенные эмиттеры транзисторов, подключена к первому источнику 10 эталонного тока и первому входу измерителя 11. Выходная токовая шина второго блока 9 токовых ключей, представляющая собой соединенные коллекторы транзисторов, подключена к общей шине питания и второму входу измерителя 11. Устройство содержит также

второй 12 и третий 13 источники эталонного тока, аналоговые мультиплексоры 14 и 15, регистры 16 и 17, программный блок 18, включающий в свой состав микроэвм и интерфейсный узел.

Устройство работает следующим образом.

Для точного измерения значения сопротивления соединений печатной платы в устройстве применен метод компенсации

переходных сопротивлений, представляющих сумму сопротивлений токовых ключей, соединительных кабелей, контактных сопротивлений, путем использования избыточного числа измерений. Для вычисления

каждого значения сопротивления соединения печатной платы выполняют4 измерения напряжений UX1, Ux2, UX3, UX4 (фиг.2).

Uxi UTi + (.li-l.)(Rni + Rx + +Нп4)+.ит4

Ux2 UT3 + (H-l2)(Rri3+Rx +(1)

+ Rf12) + UT2

Uxs UTI + (li - 12) (Rm + Rm + UT2

Ux4 UT3 + (И - l2) (Rn3 + Rn.4) + UT4

где UTI. Ui2, UTS и UT4 - падения напряжений эмиттерно-коллекторных переходов открытых транзисторов 1-4 соответственно при первичных измерениях;

UTI, UT2, UTS и UTI - падения напряжений эмиттерно-коллекторных переходов открытых транзисторов 1-4 соответственно при повторных измерениях;

И, 12 и з - стабилизированные токи,

генерируемые соответственно первым, вторым и третьим источниками эталонного тока; Rm, Rn2, Rm и Rri4 - переходные сопротивления подключения 1-4 токовых зондов; Rx сопротивление соединения печатной платы;

+ - транзистор открыт, - - транзистор закрыт (фиг.З).

Введение источников 12 и 13 эталонного тока обеспечивает стабильность базовых токов транзисторов 2 и з блоков токовых ключей 8 и 9 и постоянство падений напряжений эмиттерно-коллекторных переходов каждого открытого транзистора в условиях изменения коллекторной нагрузки при измерениях

(2)

Из соотношения (1) с учетом равенства (2) получаем соотношение (3)

Р Ux1 + Ux2 Ux3 Ux4ra

Rx 2(H-I2) {3)

причем (h - (2) - величина постоянная, Ui 110мА.

Программный блок 18 содержит средства хранения программы, выполнения необходимых вычислений и интерфейсные средства ввода-вывода информации. Программа включает в свой состав массивы адресов подключаемых пар контактных зондов 7 и массивы эталонных значений сопротивлений соединений 2 и 3 печатных плат 1. Программный блок 18 последовательно передает в регистры 16 и 17 адресные коды выбранных контактных зондов 7, поступающие на управляющие входы аналоговых мультиплексоров 14 и 15, которые подключают источники 12 и 13 эталонного тока к базам соответствующих транзисторов каждого блока 8 и 9 токовых ключей и тем самым открывают их. В этом случае ток источника 10 эталонного тока, протекая через открытый транзистор блока 8 токовых ключей, контактный зонд 7 контактного блока 4, печатную плату 1, контактный зонд 7 контактного блока 5, открытый транзистор блока 9 токовых ключей на общую шину питания и в источники 12 и 13 эталонного тока через базы открытых транзисторов блоков 8 и 9 токовых ключей и мультиплексоры 14 и 15, создает падение напряжения, которое поступает на вход измерителя 11.

Пограммный блок 18 через определенный интервал времени, достаточный для окончания переходных процессов, считывает результат измерения из измерителя 11. После каждых четырех измерений программный блок 18 проводит вычисление по формуле (3) значения сопротивления контролируемого соединения 2 и 3 печатной платы 1 и сравнение значения вычисленного сопротивления с соответствующим эталонным значением. После окончания вычислений сопротивлений всех соединений 2 и 3 печатной платы 1 программный блок 18 регистрирует результаты контроля и в случаях превышения вычисленным сопротивлением соответствующего эталонного

значения регистрирует номера цепей и адреса контактных зондов 7.

В режиме самоконтроля устройство контролирует качество контактирования всех зондов 7 и работоспособность всех

блоков устройства. При самоконтроле устройство последовательно подключает к измерителю 11 пары контактных зондов 7 каждого контактного модуля 6 (фиг.4) и выполняет допусковый контроль сопротивлений контактирования (Rx) печатной платы 1. В случае отсутствия контактирования значение измеренного сопротивления превышает установленный допуск. Для уточнения адреса неисправного зонда 7 выполняются

дополнительные измерения (фиг.5) сопротивления контактирования с подключением одного из зондов 7 модуля 6 первого блока 4 модулей (фиг.4) и одного из зондов 7 соответствующего модуля 6 второго блока 5 модулей.

Устройство обеспечивает повышение достоверности результатов контроля соединений печатных плат в результате уменьшения влияния синфазной составляющей

помехи. Так как измеряемый сигнал и измерительная схема (фиг.6) расположены в непосредственной близости, то (ZCB.I - Zce2), где ZCB.I, ZcB.2 - комплексное сопротивление линии связи, не будет превышать сопротивления печатного проводника от источника тока до измерительной схемы (0,1 Ом). Таким образом, при ZBX.I ZBx.2 100000 Ом, rfleZBx.i,ZBx2- комплексное входное сопротивление измерительной системы

45

КОСО 20 Ig

вх. 1

ZCB.I - Zce.2

20lg

105

10

-1

120дБ,

что в два раза превышает коэффициент ослабления синфазной составляющей помехи устройства-прототипа.

Предлагаемое устройство, выполненное в виде отдельного модуля на заданное количество точек контроля (например, на 64 точки), позволяет сохранить достоверность результатов контроля {т.е. КОСС const) независимо от количества точек контроля путем наращивания соответствующего числа модулей, что положительно отличает предлагаемое устройство от известных устройств аналогичного назначения, у которых

KOCC 20lg .уменьшается

I ZCB.I -св 2

с увеличением числа точек контроля из-за увеличения числа аналоговых мультиплексоров, а следовательно, увеличивая ZCB.I, что приводит к увеличению разницы Zce.1 - ZcB.2.

Экспериментальные исследования устройства для контроля соединений многослойных печатных плат, выполненного на 38 модулях (2280 точек контактирования), показали повышение чувствительности контроля соединений (произведения испытательного тока на минимальный уровень контроля) до 220 мкВ (110 мА х 0,002 Ом) по сравнению с известными устройствами, имеющими чувствительность контроля соединений, равную 500 мкВ (IA х 0, 5 Ом).

Устройство обеспечивает стабильность технических характеристик при увеличении числа точек контактирования, объединенных в одну цепь контролируемой платы, до 1000.

Формула изобретения

Устройство для контроля соединений многослойных печатных плат, содержащее программный блок, измеритель, первый источник эталонного тока, первый и второй регистры, первый и второй блоки контактных модулей, выполненные в виде модулей с электрически изолированными зондами, первый и второй аналоговые мультиплексоры, первый и второй блоки токовых ключей, входы первого и второго регистров соединены с выходной информационной шиной программного блока, выход первого источника эталонного тока соединен с входом первого блока токовых ключей, первая труп-

5

5 0

5

0

5 0 5

па выходов которого соединена с первой группой выводов первого блока контактных модулей, а вторая группа выводов зондов второго блока контактных модулей соединена с первой группой входов второго блока токовых ключей, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в устройство введены второй и третий источники эталонного тока, блоки токовых ключей выполнены на биполярных транзисторах, базы которых образуют соответствующие управляющие входы первого и второго блоков токовых ключей, эмиттеры транзисторов первого блока токовых ключей соединены между собой и образуют вход этого блока, а коллекторы этих транзисторов образуют соответствующие выходы первого блока токовых ключей, коллекторы транзисторов второго блока токовых ключей соединены между собой и образуют выход этого блока, а эмиттеры этих транзисторов образуют соответствующие входы второго блока токовых ключей, второй и третий источники эталонного тока подключены к соответствующим входам первого и второго аналоговых мультиплексоров, первый вход измерителя соединен с выходом первого источника эталонного тока, второй вход измерителя соединен с выходом второго блока токовых ключей и с общей шиной питания, выход измерителя соединен с входной информационной шиной программного блока, выходы первого и второго регистров соединены с адресными входами соответственно первого и второго аналоговых мультиплексоров, информационные входы которых соединены с управляющими входами соответственно первого и второго токовых ключей, вторая группа выходов первого блока токовых ключей соединена с первой группой выводов второго блока контактных модулей, вторая группа входов второго блока токовых ключей соединена с второй группой выводов первого блока контактных модулей.

1

J/

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля соединений печатных плат методом измерения сопротивления каждого соединения и сравнения результата с соответствующим эталонным значением. Цель изобретения - повышение достоверности контроля - достигается за счет введения второго 12 и третьего 13 источников эталонного тока и выполнения первого 8 и второго 9 блоков токовых ключей на биполярных транзисторах. Устройство также содержит два контактных блока 4 и 5, два аналоговых мультиплексора 14 и 15, первый источник 10 эталонного тока, два регистра 16 и 17, измеритель 17 и программный блок 18. 6 ил. Ё VJ |(А I О СЯ Vutt

Нп2

Rnb

33JJ

iX |X T2 Г Г4

фиг. 2

фиг k

фиг.З

03

фие.5

KnpoBZ

Фиг. 6