CN103675645A - 一种用于电路板测试的两段式治具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电路板测试的两段式治具，包含上模和下模，其内设有天板、上针板、上载板、底板、下针板以及下载板，该上模和下模内还分别设有支撑装置、定位装置以及设置在上针板和上载板或下针板和下载板之间的复位弹簧。其中，该治具的上模和下模内均设有探针组件和限位组件。探针组件包含探针、套置于探针外部的针套以及将针套与针板固定的针套环；探针包括一般探针和加长探针。限位组件包含分别设置在底板和下针板之间或天板和上针板之间的限高柱固定板，固定在限高柱固定板上的限高柱，与限高柱固定板连接的联动装置，以及与联动装置连接的气缸。本发明提供的两段式治具，能够将产生干扰或不需测试的探针脱离，节约成本，提高效率。

Description

一种用于电路板测试的两段式治具

技术领域

本发明涉及一种电路板测试仪器的治具，具体地，涉及一种用于电路板测试的两段式治具。

背景技术

电子线路集成板（PCB板）在生产过程中需要经历很多的环节，每一环节都需要有相应的测试仪器来检测产品的好坏。

常用的测试仪器包括在线测试机（In Circuit Tester，ICT），“在线”主要指在电子元器件线路上或者说在电路上，在线测试是一种不断开电路，不拆下元器件管脚的测试技术，是通过对在线元器件的电性能及电气连接进行测试来检查生产制造缺陷及元器件不良的一种标准测试手段。ICT主要是靠测试探针接触PCB板上的待测点来检测PCB板的线路开路、短路，以及所有零件的焊情况，可分为开路测试、短路测试、电阻测试、电容测试、二极管测试、三极管测试、场效应管测试、集成电路（IC）管脚测试等。具有操作简单、快捷迅速、故障定位准确等特点，可以检测通用和特殊元器件的漏装、错装、参数值偏差、焊点连焊、线路板开短路等故障，并将故障是哪个组件或开短路位于哪个点准确告诉用户。现有的ICT种类包括飞针式ICT和针床式ICT等，其中飞针式ICT基本只进行静态的测试，优点是不需制作治具，程序开发时间短。针床式ICT则可进行模拟器件功能和数字器件逻辑功能测试，故障覆盖率高，但对每种单板需制作专用的针床治具。

自动测试机（Auto Test Equipment，ATE）则是一种通过计算机控制进行PCB板等功能测试的设备，利用测试机台和真空治具的组合，根据开发人员提供的测试程序来测试PCB板的优良程度，可测试缺件，错料，及一些电子元件的正反向，IC的功能状态，引脚的冷焊、虚焊等。作业员操作界面简单易操控，信息一目了然，减省人工、能自动完成测试序列，并提高被测产品的质量和可靠性。

以上所说的治具（Fixture），是一个提供PCB板测试的平台，其工作原理是利用探针将PCB板上的待测点与测试机器中的对应点导通，通过调用测试机器中对应的程序来实现最终的测试。

以ATE真空治具为例，现有治具分上模1、下模2、底框三部分。其中上模1和下模2之中包括针板40、载板50、各类定位系统、探针10及密封装置23；针板40和载板50之间还设有垫片19。底框内含界面板。上模1和下模2的测试针点与界面板上的针点用导线连接，载板50用来保护待测元件17和导正测试针点，定位系统确保待测点18与探针10能准确的定位，密封装置23当上模1和下模2结合时能够确保治具内部处于密封状态，界面板上的针点与测试机器上的针点一一对应。治具的局部结构如图1所示，其中探针组件包含探针10和针套11。探针10是通过针套11上的针套环12固定在针板上的，复位弹簧9确保每次测试完后探针10和载板50都能复位。上针板4和上载板5之间或下针板7和下载板8之间还设有垫片19。

ATE或ICT测试机都有上电测试的功能，上电（Power on）后可以使待测板（UUT）局部上电后进行数字组件的功能测试。近些年电路板功能越来越强，线路结构也越复杂，也越讲究省电功能，工作电压也越低；当ATE治具压合测试到Power on阶段，某些数字组件会因特定线路节点（Nets）接触探针致使阻抗增加，引发保护功能致使该类组件因无法得到额定的工作电压而无法进行功能测试。

传统的解决方式是用人工把这些针点一一拔除，再进行测试，这样做的不利因素是，会造成对产品测试的测试零件的含盖率不足，产生有些零件无法测试，对产品合格率间接造成影响。另外在插拔探针时，容易使针套偏移，造成探针无法准确接触测试点，影响测试结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于电路板测试时配合测试机器使用的治具，以解决某些数字组件因无法得到额定的工作电压而无法进行功能测试的问题，同时不需要进行探针的拔插，节约治具和人工成本，提高测试效率。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于电路板测试的两段式治具，该治具包含上模和下模，该上模从上到下依次设有天板、上针板以及上载板，该下模从下到上依次设有底板、下针板以及下载板，该上模和下模内还分别设有支撑装置、定位装置以及设置在上针板和上载板之间或下针板和下载板之间的复位弹簧。测试时，使待测元件位于上模和下模之间，闭合上模和下模进行测试。天板和底板分别固定在测试机器上，支撑装置分别支撑起上模或下模的整体结构框架，上载板和下载板用来保护待测元件和导正测试针点，定位装置确保待测点与探针能准确的定位，复位弹簧确保每次测试结束，上模和下模打开后，探针和上载板、下载板都能复位。上针板和上载板之间或下针板和下载板之间还设有垫片，以避免损伤。

其中，该治具的上模和下模内均设有探针组件和限位组件；所述的探针组件包含探针、套置于探针外部的针套以及将针套与上针板或下针板固定的针套环；所述的探针包括一般探针和加长探针两种，其中加长探针可以回退入针套内一段距离，并能够自动复位；所述的限位组件包含分别设置在天板和上针板之间或底板和下针板之间的限高柱固定板，固定在所述限高柱固定板上的限高柱，与所述限高柱固定板连接的联动装置，以及与所述联动装置连接的气缸。

上述的用于电路板测试的两段式治具，其中，所述的限高柱在上模内设置在所述限高柱固定板的下表面。

上述的用于电路板测试的两段式治具，其中，所述的限高柱在下模内设置在所述限高柱固定板的上表面。

上述的用于电路板测试的两段式治具，其中，所述的限高柱的高度大于上针板或下针板的厚度。

上述的用于电路板测试的两段式治具，其中，所述的上针板或下针板上与所述限高柱对应的位置上分别设有与该限高柱适配的通孔。

上述的用于电路板测试的两段式治具，其中，所述的限高柱固定板具有一个第一位置和一个第二位置。

上述的用于电路板测试的两段式治具，其中，所述的限高柱固定板能够在所述气缸通过所述联动装置的带动下沿垂直方向从第一位置运动到第二位置。

上述的用于电路板测试的两段式治具，其中，所述的限高柱固定板位于第一位置时，所述一般探针和加长探针均能够透过上载板或下载板上对应的针点与待测元件上的待测点接触，其中加长探针回退入针套内一段距离。

上述的用于电路板测试的两段式治具，其中，所述的限高柱固定板位于第二位置时，仅有所述加长探针能够透过上载板或下载板上对应的针点与待测元件上的待测点接触，此时加长探针恢复原始长度。

上述的用于电路板测试的两段式治具，其中，所述的治具在使用时，首先进行第一次测试，限位组件不动作，限高柱固定板位于第一位置，使上载板与上针板、下载板与下针板贴合，一般探针和加长探针均接触待测元件，其中加长探针回退入针套内一段距离，完成第一次测试。治具完成第一次测试后，上载板与上针板、下载板与下针板之间由于复位弹簧的作用回复原位；再次测试时，气缸通过联动组件带动限高柱固定板沿垂直方向从第一位置运动到第二位置，限高柱顶出上针板或下针板，使上载板或下载板只能接触限高柱顶出面，此时一般探针与待测元件脱离，加长探针恢复原始长度，因而还能够维持接触，实现治具第二次测试。

本发明提供的用于电路板测试的两段式治具具有以下优点：

本发明使用外力阻挡，通过汽缸与限高柱，让针板与载板无法紧密结合，来达到只让长针接触待测电路板。现有的治具一般都使用外力方法拉住针板与载板，不让上下治具脱离，以达到保持长针能接触待测电路板。

能够解决某些数字组件因无法得到额定的工作电压而无法进行功能测试的问题，同时不需要进行探针的拔插。

当治具在调试排除故障（DEBUG），即第二次测量时，可将会产生干扰或不需测试的探针脱离，方便DEBUG。

降低治具生产和使用的造价，节约人工成本，测试效率能够提高一倍。

适用机型及应用范围广泛，包括用于压床式ATE或ICT的测试机治具，用于压床式制造缺陷分析（Manufacture Defect Analyzer，MDA）的测试机治具，以及用于功能测试（Functional Test）的治具等。

附图说明

图1为现有治具内的局部结构剖面图。 

图2为本发明的用于电路板测试的两段式治具的示意图。

图3为本发明的用于电路板测试的两段式治具内的局部结构剖面图。

图4为本发明的实施例一两段式ATE治具的限位组件示意图。

图5为本发明的实施例一两段式ATE治具的局部结构剖面图。

图6为本发明的实施例一两段式ATE治具的限高柱固定板位于第一位置，即第一次测试时的局部结构剖面图。

图7为本发明的实施例一两段式ATE治具的限高柱固定板位于第二位置，即第二次测试时的局部结构剖面图。

图8为本发明的实施例二两段式ICT治具的示意图。

图9为本发明的实施例二两段式ICT治具的限高柱固定板位于第一位置，即第一次测试时的局部结构剖面图。

图10为本发明的实施例二两段式ICT治具的限高柱固定板位于第二位置，即第二次测试时的局部结构剖面图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。

如图2和图3所示，本发明提供的用于电路板测试的两段式治具，包含上模1和下模2，该上模1从上到下依次设有天板3、上针板4以及上载板5，该下模2从下到上依次设有底板6、下针板7以及下载板8，该上模1和下模2内还分别设有支撑装置、定位装置以及设置在上针板4和上载板5之间或下针板7和下载板8之间的复位弹簧9。测试时，使待测元件17位于上模1和下模2之间，闭合上模1和下模2进行测试。天板3和底板6分别固定在测试机器上，支撑装置分别支撑起上模1或下模2的整体结构框架，上载板5和下载板8用来保护待测元件17和导正测试针点，定位装置确保待测点18与探针10能准确的定位，复位弹簧9确保每次测试结束，上模1和下模2打开后，探针10和上载板5、下载板8都能复位。上针板4和上载板5之间或下针板7和下载板8之间还设有垫片19，以避免损伤。

其中，该治具的上模1和下模2内均设有探针组件和限位组件。

探针组件包含探针10、套置于探针10外部的针套11以及将针套11与上针板4或下针板7固定的针套环12；探针包括探针101和加长探针102两种，其中加长探针102可以回退入针套11内一段距离，并能够自动复位（例如，通过针套11内设置弹簧来实现）。

限位组件包含分别设置在底板6和下针板7之间或天板3和上针板4之间的限高柱固定板13，固定在限高柱固定板13上的限高柱14，与限高柱14固定板13连接的联动装置，以及与联动装置连接的气缸15。

限高柱14在上模1内设置在限高柱固定板13的下表面。限高柱14在下模2内设置在限高柱固定板13的上表面。限高柱14的高度大于上针板4或下针板7的厚度。上针板4或下针板7上与限高柱14对应的位置上分别设有与该限高柱14适配的通孔。

限高柱固定板13具有一个第一位置和一个第二位置。限高柱固定板13能够在气缸15通过联动装置的带动下沿垂直方向从第一位置运动到第二位置。

限高柱固定板13位于第一位置时，探针101和加长探针102均能够透过上载板5或下载板8上对应的针点16与待测元件17上的待测点18接触，其中加长探针102回退入针套11内一段距离。

限高柱固定板13位于第二位置时，仅有加长探针102能够透过上载板5或下载板8上对应的针点16与待测元件17上的待测点18接触，此时加长探针102恢复原始长度。

实施例一：两段式ATE治具。

如图4所示，两段式ATE治具中的气缸15横向设置，可以做水平运动，联动装置包括侧推框架20及其联动的若干凸轮轴承21，侧推框架20的两侧分别设有若干平行的斜向导槽22，凸轮轴承21设置在限高柱固定板13的两侧，分别与该侧对应的斜向导槽22配合，将气缸15所做的水平运动转化为限高柱固定板13的垂直运动，限高柱固定板13上设有限高柱14。

如图5所示，两段式ATE治具的上载板5和上针板4之间或下载板8和下针板7之间还设有密封装置23。通过形成真空来推动上载板5和上针板4之间或下载板8和下针板7之间的相对位置变化。

该两段式ATE治具在使用时，首先参见图6所示进行第一次测试，限位组件不动作，限高柱固定板13位于第一位置，通过真空抽气使上载板5与上针板4、下载板8与下针板7贴合，一般探针101和加长探针102均接触待测元件17，其中加长探针102回退入针套11内一段距离，完成第一次测试。治具完成第一次测试后，进行放气，上载板5与上针板4、下载板8与下针板7之间由于复位弹簧9的作用回复原位；再次测试时，参见图7所示，气缸15通过联动装置带动限高柱固定板13沿垂直方向从第一位置运动到第二位置，限高柱14顶出上针板4或下针板7，同时再次真空抽气，使上载板5或下载板8只能接触限高柱14顶出面，此时探针101与待测元件17脱离，加长探针102恢复原始长度，因而还能够维持接触，实现治具第二次测试。

实施例二：两段式ICT治具。

如图8所示，两段式ICT治具包括天板3、上支撑柱24、上针板4、上载板5、上牛角安装板25、下载板8、下针板7、底板6、底框26、下支撑柱27、下牛角安装板28、输出牛角29，以及导柱30和螺丝。还包括垂直设置在上模1或下模2外侧的气缸15以及设置在气缸15下方作为联动装置的联动轴承31，该气缸15能够做纵向垂直运动，并带动与其相连的联动轴承31，该联动轴承31与限高柱固定板13水平相连，从而带动该限高柱固定板13上下运动，限高柱固定板13上设有限高柱14。

该两段式ICT治具在使用时，首先参见图9所示，进行第一次测试，限位组件不动作，限高柱固定板13位于第一位置，使上载板5与上针板4、下载板8与下针板7贴合，一般探针101和加长探针102均接触待测元件17，其中加长探针102回退入针套11内一段距离，完成第一次测试。治具完成第一次测试后，上载板5与上针板4、下载板8与下针板7之间由于复位弹簧9的作用回复原位；再次测试时，参见图10所示，气缸15通过联动组件带动限高柱固定板13沿垂直方向从第一位置运动到第二位置，限高柱14顶出上针板4或下针板7，使上载板5或下载板8只能接触限高柱14顶出面，此时探针101与待测元件17脱离，加长探针102恢复原始长度，因而还能够维持接触，实现治具第二次测试。

本发明提供的用于电路板测试的两段式治具，其原理为：探针分探针101和加长探针102两种，利用限高柱固定板13推动限高柱14，使测试时上载板5与上针板4或下载板8与下针板7的距离产生变化，从而将会干扰的或不须测试的探针向上顶出隔离，同时需再次测试的探针保持接触，从而达到再次测量的目的。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种用于电路板测试的两段式治具，该治具包含上模（1）和下模（2），该上模（1）从上到下依次设有天板（3）、上针板（4）以及上载板（5），该下模（2）从下到上依次设有底板（6）、下针板（7）以及下载板（8），该上模（1）和下模（2）内还分别设有支撑装置、定位装置以及设置在上针板（4）和上载板（5）之间或下针板（7）和下载板（8）之间的复位弹簧（9），其特征在于，该治具的上模（1）和下模（2）内均设有探针组件和限位组件；

       所述的探针组件包含探针（10）、套置于探针（10）外部的针套（11）以及将针套（11）与上针板（4）或下针板（7）固定的针套环（12）；

       所述的探针（10）包括一般探针（101）和加长探针（102）两种；

       所述的限位组件包含分别设置在天板（3）和上针板（4）之间或底板（6）和下针板（7）之间的限高柱固定板（13），固定在所述限高柱固定板（13）上的限高柱（14），与所述限高柱固定板（13）连接的联动装置，以及与所述联动装置连接的气缸（15）。

2.如权利要求1所述的用于电路板测试的两段式治具，其特征在于，所述的限高柱（14）在上模（1）内设置在所述限高柱固定板（13）的下表面。

3.如权利要求1所述的用于电路板测试的两段式治具，其特征在于，所述的限高柱（14）在下模（2）内设置在所述限高柱固定板（13）的上表面。

4.如权利要求2或3所述的用于电路板测试的两段式治具，其特征在于，所述的限高柱（14）的高度大于上针板（4）或下针板（7）的厚度。

5.如权利要求4所述的用于电路板测试的两段式治具，其特征在于，所述的上针板（4）或下针板（7）上与所述限高柱（13）对应的位置上分别设有与该限高柱（13）适配的通孔。

6.如权利要求2或3所述的用于电路板测试的两段式治具，其特征在于，所述的限高柱固定板（13）具有一个第一位置和一个第二位置。

7.如权利要求6所述的用于电路板测试的两段式治具，其特征在于，所述的限高柱固定板（13）能够在所述气缸（15）通过所述联动装置的带动下沿垂直方向从第一位置运动到第二位置。

8.如权利要求7所述的用于电路板测试的两段式治具，其特征在于，所述的限高柱固定板（13）位于第一位置时，所述一般探针（101）和加长探针（102）均能够透过上载板（5）或下载板（8）上对应的针点（16）与待测元件（17）上的待测点（18）接触。

9.如权利要求7所述的用于电路板测试的两段式治具，其特征在于，所述的限高柱固定板（13）位于第二位置时，仅有所述加长探针（102）能够透过上载板（5）或下载板（8）上对应的针点（16）与待测元件（17）上的待测点（18）接触。

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