Устройство для контроля качества межслойных соединений печатной платы Советский патент 1980 года по МПК G01R31/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для нёразрушающего контроля качества межслойных соединений различных участков изготовленных печатных плат. . Известно устройство, содержащее контактные головки, приводы перемещения контактных головок, блок ввода программы, блоки управления приводами перемещения контактных головок и регистратор . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля качества меж слойных соединений печатной платы, содержащее блок ввода програм1 и, бло ки управления координатными приводами контактных головок, генератор так товых импульсов, блоки управления вер тикальными приводами контактных голо вок, пороговый элемент, регистратор, блок задания уставок, два двухкоорди натных механизма поиска координат, и приводы вертикального перемещения кон таткных головок с раздельными элемен тами контактирования 2j . Недостатками таких устройств Явля ются невысокая достоверность и значи тельная продолжительность контроля. ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ МЕЖСЛОЙНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Цель изобретения - повышение достоверности и уменьшение времени контроля, Поставленная цель доЬтигаетря тем, что в устройство, содержащее блок ввода программы, первый вход которого соединен со входами соответствующих блоков управления координатными приводами контактных головок, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с соответствующими входами блоков управления вертикальными приводами контактных головок, пороговый элемент, выход которого соединен со входом регистратора, а первый вход сое.цинен с выходом блока задания уставок, два двухкоординатных механизма поиска координат, на каждом из которых установлены дискретные приводы вертикального перемещения контактных головок с раздельными элементами контактирования, управляемые с выходов блоков управления, вхйд каждого из- которых соединен с первым входом блока ввода программы, а соответствующий выход соединен с дискретным приводом вертикального перемещения контактной головки, введены блок контроля контактирования, блон коррекции контактного давления, триггер отрицательного результата,то.чечный маркирователь, датчики контактных головок,счетчик шагов,четырехвходовый элемент совпадения и индикатор отказов,причем первый вход блока конт рол:я контактирования соединен с первы ми входами датчиков контактных головок, второй, третий, четвертый и пятый входи которЬго соединены с контактными элементами верхней и нижней контакт них головок,первый выход которого соединен со вторым вхбдсэМ порогового элемента,а второй выход соединен с первым входом точечного маркирователя и первым входом счетчика шагов, второй вход которого соединен с одним из входов каждого блока управления приводов вертйксшьного перёйёщёния Контактных головок и с выходом четырехвходовогоЛэлемёктасовпадения, входакоторого Ьоёдйнёныс сЬ отвётствующймй . выходамиблоков улравлёнйя координатными приводами, первый вход триггера отрицательного результата соединен со входом регистратора,второй вход которого срединен с кнопкой Пуск,первый вы ход которого соединен со.вторым входом точечного маркироватёля и первым входом индикатора отказов, а второй выход соединен со вторым входом блок . программы, )ые датчиков контактных головок соединены с одними из входов каждого из блоков управления вертикального перемещения контактных трловок, другие входы которых соединены с первым входом блока ввода программы, выход блока коррекции контактного давления соединен с соответствующими входами блока управления вертикального перемещения контактных головок, третий вход точе ного маркироватёля и второй вход индикатора отказов соединены с первым входом блока ввода программы, а соот ветствукядие выходы блоков управления -КОЬ1;1Динатнымй приводами вертикальног пере М ещения контактных головок соеди нены с соответствующими приводами ко брДинатного перемещения контактных головок, При этом блок контроля контактиро ваний содержит коммутатор контактных ЭлёМёнтов, коммутатор эталонного то, ка, измеритель, блок сравнения, гене р1 Ър itajpHyx импульсов, причем первый вход коммутатора эталонного тока соединен с первым входом блока контроля контактирования, входы коммута тора конгактных элементов соединены бббтвётстйённо со вторым,. третьим, четвертым и пятым входами блока контроля контактирования, а выходы соединены с первым и вторым входам из мёрителя и BTOploM и трётьикГвходдами коммутатора эталонного тока, выход Которого соединен со вторым вйходом блока контроля контактирования, упра лянлдййвход коммутатора кой Мтнь1Х элемёнт Ьв соединен со входдм генератЙ|)а парных импульсов, третьим входо измерителя и первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом измерителя, а выход соединен с первым выходом блока контроля контактирования, Блок управления координатным приводом контактных головок содержит позиционный и внутришаговый датчики, двоичный шифратор инверсного кода, одноразрядные сумматоры, многовходовый элемент совпадения, генератор переменной частоты, инверсный двухвходовой элемент совпадения, коммутатор и счетный триггер, причем первые выходы позиционных и внутришаговых датчиков соединены с соот ветс1ввукщими входами двоичного дешифратора йнверсного кода, выходы которого соединены с первыми суммирующими входами одноразрядных сумматоров, вторые суммирующие входы которых соединены с соответствующими входами блока управления координатным приводом контактнух головок, выходы одноразрядных сумматоров соединены с входами многовходового элемента совпадения и первым входом генератора переменной частоты, выход многовходового элемента совпадения соединен с первым входом инверсного двухвходового элемента совпадения и с входом счетного триггера, первый выход которого соединен со вторым входом генератора переменной частоты и со вторым выходом внутришагового датчика, второй выход соединен со вторым выходом позиционного датчика, Р-выходы одноразрядных, сумматоров соединены со входами переноса следующего разряда одноразрядного сумматора, а выход Р-старшего разряда одноразрядного сумматора соединен со вторым входом инверсного двухвходового элемента совпадения и первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом инверсного двухвхОдовОГО элемента совпадения,а третий вход соединен с выходом генератора переменной частоты, выход коммутатора, третий выход внутришагового датчика, второй выход генератора переменной частоты соединены с соответствующими выходами блока управления координатными приводами контактных головок. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока управления координатным приводом контактных головок. Устройство содержит двухкоор;с1инатные механизмы 1 и 2 поиска координат, каждый из которых содержит верхнюю и нижнюю контактные головки 3 и 4 с раздельными элементами 5 контактирования и дискретные приводы 6 вертикального перемещения контактных головок, блоки 7 уПравленйя вертикальными приводами контактных головок, в каждый из которых входят триггер 8, блок 9 совпадения, регистр-счетчик 10, ключ 11

реверса и электронный коммутатор 12, генератор 13 тактовых импульсов, датчики 14 контактных головок, блок 15 коррекции координатного давления, блок 16 контроля контактирования, содержащий коммутатор 17 контактных элементов, коммутатор 18 эталонного тока, измеритель 19, блок 20 сравнения и генератор 21 парных импульсов, блок 22 задания уставки, пороговый элемент 23, регистратор 24, триггер 25 отрицательного результата, ±очечный маркирователь 26, индикатор 27 отказов, счетчик 28 шагов, блок 29 ввода, программы, приводы 30 координатного перемещения контактных головок, четырехвходовый элемент 31 совпадения и блок 32 управлениякоординатными приводами контактных головок , содержащий позиционный датчик 33, внутришаговый датчик 34, двоичный шифратор 35 инверсного кода, одноразрядные сумматоры 36, многовходовь1й элемент 37 совпадения, генератор 38 переменной частоты, инверсный двухвходовый элемент 39 совпадения, коммутатор 40 и счетный триггер 41,

Устройство работает следующим образом.

По сигналу Пуск управляющая информация с помощью блока 29 ввода программы по кадрам вводится в блоки

32управления координатными приводами контактных головок. Кадр управляющей информации содержит информацию о признаке контактных головок 3 и 4, верхней или нижней, о конечных координатах перемещения приводов.30 координатного перемещения контактных головок с контактными головкг1ми 3 и 4, о количестве металлизированных отверстий 44 печатной платы 42 в гру пе. ,

Дво11чно-кодированная информация о координатах из блока 29 ввода програ «иы поступает на первые суммирующие входы одноразрядных сумматоров 36 блоков 32 управления координатными приводами контактных головок. На вторые суммирующие входы одноразрядных сумматоров 36 поступает инверсная двоично-кодировайная информация с двоичного шифратора 35 инверсного кода. Двоичный шифратор 35 инверсного кода преобразует позиционный код, поступающий с позиционного датчика

33и внутришагового датчика 34 в инверсный двоично-кодированный код. В блоке 32 управления координатными приводами контактных головок формируются команды на прямое или обратное перемещение соответствуквдих приводов 30 координатного перемещения контактных головок. Команда Стоп формируется в результате поразрядного сложения на одноразрядных сумматорах 36- двоично-кодированной информации, поступающей из блока 29 ввода программы и инверсной двойчно-кодированной информации, приходящей с ПОЗИЦИОННОГО датчика 33 и внутришаго-вого датчика 34 , и фиксируется по наличию единичной комбинации сигналов ; йа вхс5Дахмн6говх6дов6го элемента 37 совпадения. Если же позиционный номер адресной позиции с позиционного датчика 33 и внутришагового датчика 34 меньше позиционного номера. Полученного из блока 29 ввода программы, то в результате сумМирования проис0ходит переполнение одноразрядных сумматоров 36, которое обнаруживается по наличию сигнала переполнения на выходе Р переноса старшего разряда. Формируется сигнал Вперед, управsляющий коммутатором 40.

Сигнал Назад формируется инверсным двухвхбабвым элемёйТЬм 39 совпадения, который фиксирует одновременное отсутствие сигналов Стоп и Вперед.

0

Команда Стоп на выходе многовходовоТ ОэЛёйёнта 37 совпадения появляется дважды: первый раз эта команда формируется по сигналам позиционного датчика 33, а второй раз - по

5 сигналу с внутришагового датчика 34. Первая команда Стоп, т.е. команда, сигнализйрукадаяо приходе контйктНЕаз головок 3 и 4 в заданную программой позицию, фиксируется счетным тригге0ром 41. Счетный триггер 41 передает управление приводами 30 координатного перемещения контаКтных головок внутришаговому датчику 34. Счетный триггер 41 также производит изменение

5 частоты следования импульсов в гене- . раторе 38 переменной частоты. Частота уменьшается, и уменьшается скорость движения координатного перемещений контактных головок 3 и 4.

Этим обеспечивается необходимый

0 тормозной путь и необходимая точность остановки контактных гблбёбк 3 и 4 над и под металлиэированными отверстиями 44. Перестройка частоты в генераторе 38 переменной частоты произ5водится в соответствии с кодом сигнала сшибки, полученным на выходах одноразрядных сумматоров 36.

iPasroH двигателя привода 30 координатного перемещения контактных го0ловок сначала производится по сигналам с внутришагового датчика 34 при номинальной приемистости, а затем двигатель управляется от сигналов с позиционного датчика 33 при повышенной час5тоте следования импульсов с генерато- . ра 38 переменной частоты. Постепенное повышение частоты позволяет резко увеличить приемистость двигателя-, при этом в несколько раз увеличивается

О скорость отработки заданной координатьг.

Окончание отработки всеми приводами 30 координатного перемещения контакт|НЫХ головок заданных перемещений по .осям X и У фиксируется .четырехвходовым элементом 31 совпадения, ко5

торый вЬвдаетсигнал разрешения в блоки. 7 управления вертикальными приводами контактных головок. Дгшее по команде из блока 29 ввода программы срабатывает триггер 8 соответствующей из контактных головок 3 и 4.

Импульсы с генератора 13 тактовых импульсов поступают на вход регистрасчетчика 10, в который предварительно из блока 15 коррекции контактного давления была занесена информация о вели-iQ Чине перемещения контактных головок 3 и 4. Контактное усилие меняется электрически, путем записи нового кода в регистр-счетчик 10. Код, записанный в регистр-счетчик 10, зависит от толщины печатной платы 42 и толщины покрытия на металлизированном отверстии 44, от степени коробления и прогиба печатной платы 42.

Электронные коммутаторы 12, управЛййЩиё дискретными приводами б вертикального Перемещения контактных головдк, производят отработку заданного количества шагов до обнуления регистра-счетчика 10. Реверсы 11 обеспечи- 25

f 1ю1 йгзйенение направления вращения дискретных приводов 6 вертикального

Пёрёйещёния контактных головок при подъемеи опусканий контактных головок -3 ,и 4. .30

ПосЛёТЬгоукак контактные головки 3 и 4 Оггустгйтся на металлизированное отверстие 44, по команде с датчиков 14 кбнтаКтйых головок включается коммутатор 18 эталонного тока в блике jj 16 контроля контактирования. Через раздельные элементы 5 контактирования верхней и нижней контактных головок 3 и 4 и межслойное соединение 43 йДёт ток строго определенной величины. На межслойном соединении 43 образуется падение напряжения. Это

йЙйряЯсёН1Гё снимается с помощью раздельных элементов 5 контактирования и Через соответствующие йормальйозамкнутые контакты коммутатора 17 45 кЬнтактЙйх элементов подается на вход измерителя 19. При неизменном токе через межслойное соединение 43 паде ;нйТГШЩя жёШй На

его омическому сопротивлению. Таким 50 образов, по величине снимаемого с межслойного соединения 43 напряжения можно судить о качестве межслойного соединения 43. Увеличение омического опротйвления, что в данномcjfy ae jj проявляет себя как увеличение напря жёнйя, свидетельствует о налйчйй трещин, утоньщений меже лой но ГО соединения 43 и о других дефектах.

РёЖультаты измерения в двоично SieififttWbW коде С нймаются с измери- 60 теля 19 и запоминаются блоком 20 сравнения. По сигналу с генератора 21 па ШзГШп лбсов бсе -контактныетрупttbi коммутатора 17 контактных элементов переходят в другое положение. 65

Коммут&тор 18 эталонного тока подключается к паре раздельных элементов 5 контактирования и производится повторное измерение напряжения на межслойном соединении 43 без измерения положения раздельных элементов 5 контактирования на металлизированном отверстии 44. Результат второго измерений через измеритель 19 поступает в блок 20 сравнения, где сравнивается с результатом первого измерения .

Повторное измерение производится без изменения положения контактных головок 3 и 4 на металлизированных отбёрстиях 44.

Блок 16 контроля контактирования не только проверяет наличие надежного контакта раздельных элементов 5 контактирования с металлизированным отверстием 44, но обеспечивает анализ воспроизводимости результата измерений за счет сравнения двух независимых и качественно разных измерений.

Результат второго измерения сравнивается пороговым элементо 23 с напряжением усТавки,-покупающим из блока 22 задания уставки и, если оно оказывается выше напряжения уставки, включается регистратор 24.

Устройство может быть также использовано для контроля омического сопротивления металлизированных отверстий 44.. в этом случае верхняя и нижняя контактные головки 3 и 4 перемещаются синхронно.

Измерение группы металлизированных отверстий 44, имеющих регулярное расположение на печатной плате 42, производится по информации, записанной в одном кадре программы. В счетчик 28 шагов заносится информация о количестве металлизированных отверстий 44 в группе, а в блоки 32 управления ко6б дйнатнымй прйводами контактных головок вводится позиционный код одного шага перемещения приводов 30 координатного перемещения контактных головок . Устройство производит последовательное измерение омического сопротивления металлизированных отверстий 44 данной группы до тех пор, пока не обнулится счетчик 28 шагов.

Сигнал о наличии дефекта в меТсШлизированном отверстии 44 запоминается триггером 25 отрицательного результата, на то время, пока не поднимется верхняя контактная головка 3. После этогр точечный маркирователь 26 отмечает дефектное отверстие и включает индикатор 27 отказов. Индикатор 27 отказов производит Селекцию отка:эов устройства. Так индикация отказов, вс 1едствие плохого контактирования токовых раздельных элементов 5 контак;ти с ований контактных головок 3 и 4, прр 1з;йодйтсяпб :игналам наличия эталоннЬго тока в коммутаторе 18 эталонного тока/ а индикация отказов йз-эа плохого контактирования измери тельных .раздельных элементов 5 контак тирования производится по результатам анализа первого и второго измерения. Индикация отказов схемы ав№матического выбора направления движеяия приводов 30 координатного перемещения контактных головок производитея путем сравнения команд о направлении движения, полученных в блоках 32 управления координатными приводами контактных головок/ с программой. Устройство, позволяет автоматизировать процесс проверки межслойных соединений не только выборочных цепей, а всех цепей, всех печатных пла данной серии, при этбм o6ecne4laBaeTCH высокая производительность и высокая достоверность контроля. Формула изобретения 1 , Устройство для контроля качества .межслрйных соединений печатной платы, содержащее блок ввода программы, первый вход которого соединен со входами соответствующих блоков управ ления координатными приводами контакт ных головок, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с соответствующими входами блоков управ ления вертикальными приводами контактных головок, пороговый элемент, выход которого соединен со входом регистратора, а первый вход соединен с выходом блока задания уставок, два двухкоординатных механизма поиска координат, на каждом из установлены дискретные приводы вертикального перемещения контактных головок с раздельными элементами контактирования, управляемые с выходов блоков управления, вход каждого из которых соединен с первым входом блока ввода програмьта, а соответствующий выход соединен с дискретным приводом верти кального перемещения контактной голов ки, отличающееся тем, что с целью повышения достоверности и уменьшения времени контроля, в него введены блок контроля контактирования, блок коррекции контактного давления, триггер отрицательного результата, точечный маркирователь, датчики контактных головок, счетчик шагов четырехвхрдовой элемент совпадения и индикатор отказов,, причем вход блока контроля контактирования соединен с первыми входами датчиков контактных головок, второй, третий, четвертый и пятый входы которого соединены с контактными элементами верх ней и нижней контактных головок, пер вый выход которого соединен со вторым входом nojioroBoro элемента, а второй выход соединен с первым входом точечного маркирователя и первым входом счетчика шагов, второй вход которого соединен с одним из входов каждого блока управления приводов вертикального перемещения контактных головок и с Bbixbtiow чтётырё хв хЬдбвбгб эЛёйёнта совпадений , входы которого соединены с cйotвётcтiвyтой и 4йe6IXOдaMи блоков управления координатными приводами, первый вход триггера отрицательного рез /льтатаЬЪедйнёй сО входом рёгйсгратора, твтброй вход которого соединен с кнопкой Пуск, первый выход kio opord соёдииен со в торым входом точечного маркирователя и первым вхойЬм индикатора отказов, а второй ribixoit соединен со вторым входом б лок d в вод ё йрогр , в т орыё входы датчиков кбйтактных головок соединены с одними из; уходов каждого из блоков управЗтёййя: вертикального nepertei eния контактныхголовок, другие входи которых соединены с первым входом блока ввода программы, выход блока коррекции контактного давления соединен с соответствующими входами блока управления вертикального перемещения контактных головок, третий вход точечного маркирователя и второй вход индикатора отказов соединены с первым входом блока ввода программы, а соответствующие выходы блоков управления координатными приводами вертикального перемещения контактных головок соединены с соответствующими приводами координатного перемещения контактных головок. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок контроля контактирования содержит коммутатор контактных элементов, коммутатор эта-: лонного тока, измеритель, блок сравнения, , генератор парных импульсов, причем первый вход ком1 утатора эталонного тока соединен с первым входом блока контроля контактирования, входы коммутатора контактных элементов соединены соответственно со вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока контроля контактирования, а выходы соединены с первым и вторым входами измерителя и вторым и третьим входами коммутатора эталонного тока, выход которого соединен со вторым ВЕЛходом блока контроля контактирования, управляющий вход коммутатора контактных элементов соединен qo входом генератора парных импульсов третьим входом измерителя и первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом измерителя, а выход соединен с первым выходом блока контроля контактирования. 3 .Устройствопо п. 1,отличаю щ е е с я тем, что блок управления координатным приводом контактных головок содержит позиционный и внутришаговый датчики, двоичный шифратор инверсного кода, одноразрядные сум:матоЕИ,многовходовый элемент совпаде-. ния,генератор переменной частоты , инверсный двухвходовый элемент совпадения) ко 1мутатор и счетный тригГер, причем первые выхо; позиционных и внутришаговых датчиков соеди:. сортветствующими входами двои ного дешифратора инверсного кода, вы ХЩЫ которого соедйнеаы с первыми суммирующими входами одноразрядных сумматоров, вторые суммируедие входы которыхсоединены с соответствующими входами блока управлений координатнкЕИ приводом крнтактных головок, выходы одноразрядных сумматоров соединены с йхода в ми5гъ §ГбДд бте 3 а№ё Мента совпадения и первым BJioдoм генератора переменной Ч ст6ты ййхЬд многовходовогрэлемента совпадения соединен с первым входом инверсного со впадения и с входом счетного триггера7 пезрвый ёыход-которого соединен ей .втЪрым входом генератора переменной частоты и со вторым выходом внутришагового датчика, второй выход соединен со вторым выходом позиционного датчика, Р-выходы одноразрядных сумматоров соединены со входами переноса следукяцего разряда РДноразрядного сумматора, а выход Р-старшего разряда одноразрядного сумматора соединен со вторым входом инверсного двухвходового элемента совпадения и первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом инверсного двухвходоврго элемента совпадения, а третий вход соединен с выхологл генератора переменной частоты, . коммутатора, Третий выход внутрйшагового датчика, второй выход генератора перененнр; частоты соединены с сортветствующйми выходами блока управления координатными приводами контактных головок. , Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии №44-67735, 25.02.75.. 2 . Авторское свидетельство СССР №330577, кл. Н 05 К 3/00, 04.05.70 (прототип).. .