CN109564252A - 用于对构件与电路板的电连接进行检查的测试系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于对电子构件与要检查的电路板(6)之间的电连接、特别是钎焊连接进行检查的测试系统(1)，其特征在于测试系统(1)具有通讯接口(5)，通讯接口通过与电路板(6)接触能够实现与要检查的电路板(6)的通讯模块(9)或数据存储器(10)的数据交换，其中，通讯接口(5)以能沿至少两个，优选三个空间方向(X、Y、Z)运动的方式布置在测试系统(1)的壳体(1a)之内。

Description

用于对构件与电路板的电连接进行检查的测试系统
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的测试系统。
背景技术
EP 0 633 478 A2公开了一种用于对电子构件与要检查的电路板的电连接进行检查的测试系统。
这种测试系统被逐渐开发。因此，能通过能运动的轴和/或机械臂将探针引近到要检查的电路板处，并且例如通过电阻测量获知钎焊连接是否正确地定位并且获知电路板的电子构件是否经由该钎焊连接实现电接触。
电路板现在越来越多地配备有通讯模块，例如USB或以太网插接连接部，以便也能够实现在其他电路板或外部的电子设备与电路板的电子构件，特别是与一个或多个位于电路板上的数据存储器之间的数据传输。
目前的按类属的测试系统不具有针对此的功能检查的可行方案。
发明内容
从迄今的现有技术出发，现在本发明的任务是，通过前述的测试系统实现对要检查的电路板的数据迹线的功能检查。
本发明通过具有权利要求1的特征的测试系统解决了该任务。
用于对电子构件与要检查的电路板之间的电连接、特别是钎焊连接进行检查的测试系统的特征在于，测试系统具有通讯接口，该通讯接口通过与电路板接触能够实现与要检查的电路板的通讯模块和/或数据存储器的数据交换，其中，通讯接口以能沿至少两个空间方向，优选三个空间方向自由运动的方式布置在测试系统的壳体之内。
视要检查的电路板或者说试样或试样电路板的位置而定地，可以使通讯连接部要么对准电路板上的接触区域，要么可以将通讯连接部引入到通讯模块的通讯接头，例如以太网插口中。通讯接口的可运动性能够实现测试系统与试样电路板的最佳的定位和接触。
数据交换可以被用于检查通过待查电路板的数据交换。替选或附加地，也可以将数据，例如Mac地址等从测试系统转录到电路板上。
本发明的另外的有利设计方案是从属权利要求的主题。
通讯接口可以具有至少三个导电的触针。经由三个触针中的至少一个第一触针可以实现向要检查的电路板的数据输送，并且经由触针中的至少一个第二触针可以实现向电路板的数据反馈。在触针中的至少一个第三触针上可以施加参考电位。
有利的是，触针可以弹性地受支承，使得在端部处有力作用时，触针以部分区域沉入套筒形的壳体区段中。由此，减小了要检查的电路板上的与触针接触并交换数据的接触区域的机械损坏的危险。
有利地，经由其中至少两个触针可以实现向要检查的电路板的差异化数据输送，并且经由至少两个另外的触针可以实现向电路板的差异化数据反馈。
通讯接口可以固定地或利用线缆与测试模块连接，该测试模块以能沿至少两个空间方向运动的方式布置在测试系统的壳体中。在一个优选的变型实施方案中，通讯接口与测试模块有固定间距地布置并且以如下方式机械连接，即，如果测试模块运动，则通讯接口就随同该测试模块实施运动。
在本发明的另外的优选变型方案中，通讯接口可以以能沿至少一个空间方向相对于测试模块移动的方式布置。因此例如可行的是，借助测试模块能够实现使触针例如沿x方向和y方向接近要检查的电路板，并且借助通讯接口能够实现沿z方向的继续移近。优选地也可行的是，通过测试模块例如沿x-y方向和可能的也沿z方向实现预定位，使得借助能沿一个或多个空间方向相对测试模块移动的通讯接口执行对测试针的定位进行精调。由此，在测试模块与通讯接口之间仅需要很小长度的信号线路。
触针优选且有利地以能移入通讯接口的壳体中并能移出的方式、特别优选弹性地受支承。因此，触针的数量可以与电路板上的金属的接触区域的阵列几何形状匹配。多余的触针被移入并且不会损坏电路板的表面。触针的可移动性例如可以通过弹簧力-磁体系统、电动马达或受弹簧支承的机械的卡锁系统、圆珠笔式卡锁系统来确保。
测试模块可以具有数据存储器和/或通讯芯片。通讯芯片包括至少一个数据存储器和处理器。有利地，在数据存储器和/或通讯芯片上保存有多个通讯协议，以及测试模块包括用于从多个通讯协议中挑选出至少一个通讯协议的处理器或逻辑结构组。上述处理器也可以是通讯芯片的处理器。
由于在测试系统的测试模块上的多个通讯协议，使得可以查验具有不同的通讯协议的电路板，由此能不依赖于在电路板上设置的通讯协议地对要查验的电路板或者说要检查的电路板进行查验。
测试模块可以具有传感器设备，特别是相机或条形码扫描仪，用以识别电路板的识别特征，特别是条形码、QR码或序列号。结合识别特征，可以通过测试系统识别出电路板上存在哪个通讯协议，并且基于识别出例如由要检查的电路板上的金属的接触区域构成的阵列结构的几何形状可以预选定或调设通讯协议或者移出用来接触的触针的数量。
有利地，测试系统具有用于经由通讯接口向要检查的电路板供应能量的电流和/或电压源，其中，电流和/或电压源以能沿至少两个空间方向运动的方式布置在测试系统的壳体之内。电流和/或电压源也可以具有调节表征。
优选地，测试系统具有一个或多个销状的探针，它们在要检查的电路板的上侧上对电路板进行扫描，用以检查在要检查的电路板与布置在电路板上的构件之间的钎焊连接，要检查的电路板装备有这些构件。
有利地，探针可以具有铰接部和/或能运动的轴，并且以能沿多个方向运动、特别是移动的方式布置在测试系统的壳体中。
测试模块和通讯接口可以以能从要检查的电路板的下侧引近的方式受支承。
测试模块可以具有一个或多个用于检查电路板的构件的电连接的探针，这些探针以能沿最多一个方向地从测试模块中移出的方式受支承。
测试模块可以具有工具构件，用以处理电路板，特别是用以去除装备辅助件或用于修复电连接。这种工具构件例如可以是钎焊工具或钳子工具。
特别有利地，测试模块和/或通讯接口可以具有变换器模块，特别是以太网转换器，其接在触针的上游。
测试模块和/或通讯模块可以具有温度测量装置，用以测量钎焊连接和电子构件的温度。因此，实现了对电路板的时间高效且广泛的查验。因此，在查验通讯接口期间可以实现对要检查的电路板上的构件的温度管控，并且必要时还可以实现通过上述的工具构件对这些构件进行修理。
有利地，测试模块可以包括驱动器和/或传感器，利用其可以调设通讯协议的电平并且利用其也可以测量和监控在通讯线路上的电流。
测试模块还可以具有继动器矩阵和/或复用器，利用其可以将通讯线路和另外的信号源，特别是来自测试系统和/或联接至测试系统的计算机的信号源和/或电流和/或电压源的电压信号和/或所获知的测量数据，特别是温度测量的测量数据以及通讯单元的接口信号，切换到通讯接口的每个任意的触针上。
有利地，测试模块具有自诊断功能，其可以对单个或多个功能，特别是继动器矩阵和/或复用器的、传感器和/或驱动器的、第二复用器的、通讯芯片的、控制单元的以及电流和/或电压源的功能性进行检查并且能够向测试系统报告结果。
测试模块可以具备带有传输器的变换器模块，利用其实现了相对于要检查的电路板上的通讯模块的电气隔离，并且特别是不依赖于是否利用通讯模块来建立与以太网插口的另外的电连接地，确保了在以太网连接的意义下的匹配。
附图说明
下面结合多个实施例并且参照附图详细阐述本发明。其中：
图1示出关于根据本发明的用于检查电子的电路板的轴控测试系统的示意图；
图2示出作为根据本发明的测试系统的一部分的测试模块的示意图；
图3示出用于制造电路板的生产线的示意图，该生产线具有被整合在生产线中的根据本发明的测试系统1；
图4示出作为根据本发明的测试系统的一部分的通讯接口的第一变型方案的示意图；
图5示出作为根据本发明的测试系统的一部分的通讯接口的第二变型方案的示意图；
图6a示出用于与测试系统的通讯接口进行数据交换的电路板的接触结构的示意图；
图6b示出用于使通讯接口的触针移出和移入的保持设备的示意图；
图7示出用于与测试系统的通讯接口进行数据交换的电路板的第二接触结构的示意图；
图8示出根据图5的根据本发明的测试系统的通讯接口的第二变型方案的示意性的仰视图；
图9示出测试模块的多个构件的布置的接线图，该测试模块具有根据本发明的测试系统的通讯接口；
图10示出LDO电压源与测试模块的接线图的示意图；
图11示出用于以太网通讯的转换器模块的示意图；
图12示出旋转的通讯接口的示意图；
图13示出具有不同通讯协议的实现方案的示意图。
具体实施方式
用于检查电子的电路板的测试系统本身是公知的。它们用于检查各个电子构件的功能性，这些电子构件布置在电路板上并且与该电路板钎焊。此外，相应的测试系统被用于检查电子构件或电子部件彼此之间的以及与电路板的导体迹线之间的电连接。
图1示出了根据本发明的用于测试电子的电路板的测试系统1，其中，各自的要检查的电路板6在电路板6的上侧6a具有若干集成电路8。
在要检查的电路板上方，通过测试系统1来引近至少一个销状的探针2，优选多个销状的探针2。这些探针优选可以构造为电极。一个探针或多个探针的引近例如可以通过机械臂3来实现，该机械臂在要检查的电路板6上方例如通过能移动的伸缩臂或通过x、y和z直线马达驱动式铰接臂以能在x、y和z平面中自由运动的方式引导靠近或引导远离电路板的接触点7。在这些接触点7处可以获知电阻值。
机械臂3例如可以构造为具有一个或多个铰接部的直线引导的滑架，从而使销状的探针2能够从上方或由多个轴引近到电路板处。
在要检查的电路板6下方布置有测试模块4，该测试模块是测试系统1的一部分并且能朝向电路板6的下侧6b移动。因此，测试模块4能类似移动地以能沿x、y和z方向相对于电路板6运动的方式布置。这方面例如在x和y方向上能够通过直线引导部，例如通过直线引导的滑轨或所谓的直线台来实现。这方面可以特别是通过辊式、链式或牵引索式引导部来实现。然后，该x和y直线引导部能通过机械臂或另外的直线引导部来沿z方向，也就是垂直于电路板6的薄板平面地运动。
对此替选地，电路板6也可以以能相对于测试模块4和/或销状的探针2运动的方式布置。在这种情况下，测试系统1具有支架，该支架例如通过高度可调的直线台，以能至少沿x和y方向，必要时也沿z方向运动的方式受支承。
因此，测试模块4可以从下方被引近到电路板6处。与从上方引近的对电子构件与电路板6的电接驳进行检查的各个探针不同的是，测试模块承担对功能测试的检查，例如检查电路板6的通讯模块9的数据传输。
测试模块4具有通讯接口5，其用于与要检查的电路板6的通讯模块9进行通讯。借助通讯接口5可以由测试系统1实现对布置在要检查的电路板6上的数据存储器10进行编程。以这种方式，测试系统可以将数据，例如序列号、IP/Mac地址以及工厂侧预定的校准单值和/或数据集保存到数据存储器上。通讯接口5的两个优选的变型方案在图4和图5中示出。
在图4中，通讯接口5优选地具有壳体区段21和多个触针22，这些触针22呈阵列结构23的形式从壳体区段21的端面24突出。阵列结构23的触针22布置成具有总共九个触针的呈矩形的结构。壳体区段21被安置在可以是测试模块4的薄板或者是与测试模块4脱离的但仍经由数据线路和能量供应线路并且优选也经由固定的机械连接部与测试模块4连接的薄板上。
在本发明的优选变型中，由于对通讯接口的能量供应和数据传导直接通过测试模块4和布置在其上的或与之连接的构件来实现，从而避免了长的数据传输路程并且可以提高在数据传输时的信号质量和传输速度。
阵列结构23用于与要检查的电路板上的通讯模块9进行接触。在此，电路板9具有金属的接触区域11。接触区域11是点状或呈矩形的部段，这些部段彼此间隔开并且具有与阵列结构23的触针22相同的布置方式。
触针22被弹簧支承在壳体区段中，从而使其在与电路板6的接触区域11接触时部分地被移入到壳体区段21中。由于触针22的可伸缩性或者说可移入壳体区段或移出的特性，使得可以防止触针22变弯以及防止电路板6的接触区域11的损坏。触针22可以经由至少一个定固元件保持在移入定位中，在移入定位中，与被弹簧支承的触针22协同作用的弹簧被压缩并且因此处于紧张状态。因此可以实现改变阵列结构，即改变完全移出的触针的数量，并且因此与电路板的接触区域11的数量相匹配。如果提供了比对应的接触区域11更多的触针22，那么刚性突出的、也就是非弹性地支承的触针将抵靠在电路板的未受保护的表面上，由此可能导致触针22受损以及导致刮伤电路板。这方面有利地通过各个触针22能移入壳体区段21中或从壳体区段21中移出并定固的特性来防止。
图2示意性示出了与通讯接口5相结合的前述的测试模块4。该测试模块4优选被用于使测试系统1例如结合计算机地与要检查的电路板6通讯。但是附加地也可能有用的是，经由通讯模块5从要检查的电路板6截取测量数据并且将它们转发给测试系统的测量电子器件。这是经由测试模块4上的切换接触部完成的。
这些切换接触部能够实现将测试模块4用于通讯、用于转发测量数据或混合运行。
经由也具有转换接触部的变换器模块45，还可以将附加的数据源经由通讯模块5直接与要检查的电路板6连接起来。优选来自测试系统1的管控信号例如对变换器模块45上的继动器的切换进行控制。
图5的通讯接口5优选地同样具有壳体区段31和呈阵列结构33形式的多个触针32。在中间布置有榫头34，其被弹簧支承并且在与电路板接触时以一段预先确定的间距沉入壳体区段31中。由此防止了在将阵列结构33安置在电路板6上时电路板6受损或触针受损。
在本发明的范围内，阵列结构23或33被称为由多个触针22或32构成的结构，这些触针彼此以不变且限定的间距安置在电路板6上并且执行在接触点处的数据交换。
在此在最简单的情况下，使用三个触针。以此已经能够实现根据所谓的SPI总线系统(串行外设接口(Serial Peripheral Interface))实现数据传输。在此，需要第一触针22或32来导入数据，需要第二触针22或32来反馈数据，并且需要第三触针22或32用于参考电位。
通过补充另外的触针可以补充另外的功能。因此，可以截取另外的参考电位。也可以实现电气隔离。可以用一个或多个电压对电路板供应电压。还可以例如通过由触针22或32传输控制指令来执行一个或多个模拟。此外，可以进行通过触针22或32的对电路板6的构件的测量值检查，以作为对所发送的控制指令的应答。另外的触针22或32可以充当用于对电路板6的构件的运行准备就绪状态进行检查的指示线路。
通过通讯接口5，可以通过与电路板6的接触区域11接触在用于以太网连接的通讯模块前对电路板的以太网连接进行检查。
特别优选地，每个阵列结构23或33中的触针22或32的数量是九个或十个。
通讯接口的上述变型方案具有特别的优点，即，它们可以被测试模块4直接定位并且具有从测试模块4到通讯接口5的短的信号和能量供应线路。由此，防止了由于长的传输路程导致的数据丢失，并且还实现了通过通讯接口5的精确的信号产生和信号接收。
接触区域11是通讯接口5的阵列结构22或32的配对件。接触区域11可以具有不同的形状，例如圆形或四边形。它们是闭合的金属的表面。多个接触区域11，例如九个接触区域11，形成接触结构12。接触结构12的接触区域呈图案的形式彼此间隔。接触区域11相对每个相邻的接触区域的间距优选总是相同地布置。接触区域没有可能干扰数据连接的其他构件和/或阻焊剂或其他涂层。
电路板9的接触结构12的接触区域11优选以圆形图案，优选地布置在至少两个或更多圆轨迹上，或者同样优选地以矩形图案，优选方形地，布置在电路板6上。
相应的图案在图6a、6b和7中示出。
在图6b中，详细示出了触针的保持设备36。由此，可以实现将触针移入和移出通讯接口的壳体。在此，图6b中所示的保持设备仅是用于将触针保持在壳体中的移入定位中的多个变型方案中的一种。在此，触针32包括盘形的成型部36a。它以能运动的方式支承在通道36d中。弹簧36b挤压成型部36a，成型部的运动受到伸入通道中的止挡部36e的限制。为了保持在移入定位中，设置有电磁体36c，其在电磁体被激活时吸引触针的盘。如果电磁体36c未被激活，触针就仅被弹簧支承。从触针引出线缆36f，其用于信号和/或能量传输。保持设备不限于图6a，而是也可以被用于上述通讯接口的所有其他变型方案。
接触区域11优选地被镀金或镀锡，以便在之间提供更好的数据传导。
相应的接触结构12优选地在电路板6的通讯模块9附近布置在通讯路径上，从而在绕过通讯模块9，例如以太网插口的情况下，可以实现电路板的各个构件的通讯并且将数据例如录制到电路板的数据存储器上。
在以不是根据本发明的方式进行的检查中，具有构造为以太网接口的通讯模块的要检查的电路板6可以通过任意的测试系统经由标准以太网插口与测试系统的通讯接口接触。
然而，在本发明的范围内建议的是，自动化地实现这种检查，其中，经由以太网标准插口的插接连接被证实对该目的是耗费的。对例如用于检查钎焊接触部的自动化的测试系统进行开发的公司迄今为止无法提供这种以太网接口的自动化的检查。
通讯接口5优选地可以具有仿效电路板6的通讯模块9的构件的一个或多个构件。这些构件在图4和5中布置在壳体区段21或31中并且例如可以构造为也被称为转换器的变换器模块45。这样的变换器模块可以优选地是所谓的以太网磁变换器，相应的变换器模块通常被整合在以太网插接器中，然而通过通讯接口5与电路板6上的接触结构12的接触区域11进行的接触可以绕开该以太网插接器。
因此，通讯模块利用这些构件可以没有由于长的数据线路而在变换之前和之后有很大的信号损失的情况下经由阵列结构23、33与电路板6连接并且交换数据。
通过由测试模块4的通讯接口5的构件以功能上相同的方式对电路板的通讯模块9的构件进行仿效，可以确保与要检查的电路板上的其他构件、数据存储器和处理器单元进行可靠通讯，而不取决于电路板6的跨接的以太网插口是否不具有变换器模块、是否具有一个变换器模块或多个彼此串联或并联的变换器模块。
在通过测试系统例如结合电路板上的条形码读取电路板上的以太网插口的类型之后，测试系统可以选定相应于该以太网插口的接线方案的相应的构件电路，从而尽管被跨接但是在测试系统1与电路板6之间仍可以实现一致的数据交换，就好像测试系统经由电路板6的以太网插口与电路板连接似的。
因此，例如数据交换可以在10到100Mbit/s的典型数据传输速率下进行。
在图5和图8中布置有具有榫头34的阵列结构33的变型方案，在该变型方案中，榫头构造为对中榫头，并且触针32彼此间隔开地沿着径向于该对中榫头延伸的线布置。
触针32可以移出并且例如在需要时结合定固机构移出。因此，视电路板的构件类型而定地，可以使不需要的触针32移入。
可以结合位于电路板上的条形码来鉴别构件类型，该条形码可以借助位于测试模块4上的相机13来鉴别。然后视条形码的预设而定地，可以相应地操作通讯接口5和从属于它的构件以及测试模块4的另外的构件，并且特别是置于准备就绪状态。
通过可移入的触针，使得在要检查的电路板上仅需要较少空间用于接触区域11，从而可以节省电路板的材料并且达到在电路板上的最佳的构件布置。
通过对中榫头的对中特别是可以与电路板6上的接触区域11的布置协同作用，如图8所示。
此外有利的是，阵列结构，即销状的金属的触针22、32的结构以能围绕由对中榫头限定的轴线转动的方式布置。因此，销状的触针可以更好地移近接触区域11并与它们接触，因此有利地可以减少接触区域11的数量。阵列结构的可转动性即使在触针的矩形的阵列结构的情况下，例如图4中那样，也是有利的。
此外，如图12和图8所示那样，阵列结构23、33的可旋转性也是有利的，这是因为以这种方式可以以不同的定向，即沿电路板的纵向或横向方向，输送电路板6并在测试系统1中检查电路板，而无需通过旋转来使电路板就位。更确切地说，通过旋转阵列结构23、33，可以使它们的定位针22、32根据电路板的定向而取向。电路板的扭转或从非最佳方向输送到测试系统中因此对测试和数据传输没有影响。
在本发明的范围内，有利地可以既为触针的矩形的阵列结构也为触针的直线结构实现例如通过阵列结构的能转动的支承部进行的阵列结构的旋转。
通过保存不同的数据集，使得测试模块4可以经由不同的通讯协议与要检查的电路板6和位于其上的通讯模块9和数据存储器10通讯，如图13所示。因此，视通讯类型而定地可以实现通讯协议的个性化的输入，并且必要时在通讯类型之间进行切换。为此，可以无需另外的系统，而是可以在对钎焊部位和电子构件进行表面检查期间进行数据传输。
由此，通过测试系统视需要而定地可以在要检查的电路板6上应用不同的通讯协议，并且/或者可以检查电路板6是否存在这些通讯协议。这种通讯协议例如是I2C、SPI、USB、以太网、Profibus和/或UART。
驱动器的电平在此优选地能经由保存在数据存储器或测试模块4的逻辑结构组上的软件或能直接经由测试系统1来调设。因此，测试模块4经由通讯接口5不仅可以以不同的通讯协议来通讯，而且还能够使通讯信号的电平匹配于要检查的电路板6的水平。
此外，在数据存储器或测试模块4的逻辑结构组上保存有自诊断程序，利用该自诊断程序可以实现对测试模块4和通讯接口5的诊断，并且该自诊断程序可以由处理器或测试模块的逻辑结构组来实施。
在本发明的范围内，通讯接口5被称为用于功能检查的第一构件，利用其通过向电路板6发送通讯数据以及接收通讯数据，由测试系统1检查电路板6的、特别是配属于电路板6的管理数据存储器的处理器单元的正确的数据传输。下面描述了优选地在本发明的范围内可以被使用的另外的构件。
在本发明的范围内，测试模块4具有至少一个或多个第二构件，第二构件充当撑托元件18，其用于在电路板6与测试模块4之间进行间隔并且必要时用于支撑电路板6以防变弯。
可以布置在测试模块4上的第三构件是用于在可见光谱范围内进行图像采集的相机13。该相机19可以实现各种功能。
相机可以用于确定要检查的电路板6的定位。
替选或附加地，还可以对要检查的电路板6是否存在电路板应该装备的构件进行调查。
替选或补充地，相机13还可以检测电路板6上的条形码或序列号，并且根据该条形码从数据存储器给电路板查询特定的数据集和控制程序并初始化。这也可以包括用于调查电路板6或者是在其上布置的构件的特殊的预设，或者应当借助通讯接口向电路板6的数据存储器传送的数据的范围。
相机13还可以执行检查钎焊部位是否存在。
另外的功能，例如另外的诊断功能，可以附加的通过相机实施。
测试模块4的第四构件可以例如包括金属的销状的探针20，其例如用于通过电阻测量检查布置在下侧的钎焊接触部，但是不同于从电路板6上方引近的探针2地，该销状的探针能够刚性地随着测试模块4或者仅能沿一个方向运动，特别是以能移出的方式布置在测试模块4上。由此，减小了该金属的探针20的机械上的耗费。
替选地或除了通过上述的一个构件或多个构件实现的机械上的功能或诊断功能地，也可以仅例如通过通讯接口5录制数据，例如通讯协议。通过在例如由探针2检查钎焊连接期间的同时将数据录制到要检查的电路板6的数据存储器10上，使得在质量管控的同时实现了节省时间。
例如，数据的录制可以实现为一种基本编程或基础编程。要检查的电路板6尤其可以使用在自动化技术的测量仪中。可以依赖于各自的测量仪、测量仪的使用领域和在制造测量仪时的生产线地将数据向数据存储器10传输。数据传输可以专门针对电路板的装备实现，从而可以将用于对电路板6的各个构件或组件进行控制、检查和/或鉴别的数据从测试模块4的数据存储器经由通讯接口5和通讯模块9转录到电路板的数据存储器10上。
替选或除了上述构件之外地，测试模块4也可以包括一个或多个工具构件50，例如用于构成焊料的钎焊元件51或钳子52。也可以设置另外的工具构件，例如螺丝刀等。通过驱控工具可以实现在时间上紧接着通过上部的探针2探测到有故障之后简单地修理要检查的电路板6或去除装备辅助件。
附加地，测试模块4还可以具有用于向工具构件或用于功能测试的构件供应电压的电流和/或电压源。
该测试系统1具有数据存储器35，其具有保存在其上的相应的测试程序。该测试程序对撑托元件18、触针22、探针20和/或可能的另外的工具50、51、52的使用和它们的定位进行控制。由此，可以检查具有不同的构件间距的不同的要检查的电路板6并且向它们提供数据。
在本发明的根据本发明的一个变型方案中，除了在上侧通过探针2执行的钎焊部位测试之外，通过测试模块4实现对各个部件的功能测试。
检查薄板4的上述构件可以单独地或特别优选地共同布置在测试模块4上。后者是有利的，这是因为这样维持了规定的间距。
由于测试模块4在电路板6下方能沿x、y和z方向移动，使得在对电子构件与电路板的线路的连接进行质量管控的同时，也可以实现对要检查的电路板的各自的构件的功能检查，这导致节省时间并且导致空间上省去了附加的测试系统。
本发明的另一方面是对测试模块4的和与测试模块连接的构件，即通讯模块5的、以及要检查的电路板6、还有另外的构件，例如工具元件，如钳子或钎焊元件或一个或多个相机进行的电压和/或电流供应。在先前已知的测试系统中，电压供应通过在测试系统之外的电流和/或电压源，即在空间上远离试样或要检查的电路板的电流和/或电压源来实现。
根据本发明的设计，电流和/或电压源14是测试系统1的一部分，并且特别是测试模块4的组成部分。由此防止了由于长的线路17引起的电压降。电流和/或电压源可以由控制单元15根据程序或通过手动地输入由控制单元15来控制。
测试系统1本身受到壳体16限界。当测试模块4以及通讯接口5和电流和/或电压源14以能运动的方式布置在壳体中时，控制单元15优选刚性地布置在测试系统1的壳体16中或壳体上或者该壳体16之外。
在本发明的特别的变型实施方案中，触针22、32经由电流供应线路直接与电流和/或电压源14连接。电流和/或电压源14可以从外部，即在测试系统1的壳体16之外，被供应能量并且还可以从外部利用控制指令被调设到电压给出值上。
由控制单元15可以调设向测试模块4和特别是通讯接口5输送的电压或向测试模块4和特别是通讯接口5输送的电流强度，或者不仅可以调设输送的电流强度也可以调设输送的电压。因此，触针22、32特别是可以用具有预先确定的电压和/或预先确定的电流强度的电流来运行。
在本发明的范围内，如下构件被称为电流和/或电压源14：其由较大电压或较大电流强度不依赖于输送的电压或电流强度的大小地生成分立的较小电压值和/或电流强度值。
为了检查到达触针22或32上的是哪个电压值，电流和/或电压源14可以优选经由回读线路，所谓的感测线路与触针连接。在当前的电流和/或电压源15中，将输出电压或其一部分与参考电压进行比较并且进行如下这样地补偿调节，即，使得即使在负载发生波动的情况下在要检查的电路板6上的输出电压也保持恒定。然而，这种状态通常是仅存在于理想情况下。因此，与参考电压进行比较的电压在负载附近，即在触针22或32上，即在具有波动的电压降的馈送线路之后，借助回读线路来获知。在馈送线路上的电压降由此被一起补偿调节，并且使得负载上的，即通讯接口5的触针上的电压即使在真实情况下也保持恒定。前述的线路可以通过与各自的探针的电压输入端的并联来产生，从而电流和/或电压源14补偿了线路电阻的电压降。因此，在利用回读的值进行校准之后，可以对由电流和/或电压源14产生的电压进行匹配。因此，可以补偿通过在触针22、32与电流和/或电压源14之间的传导路程的电压降，并且必要时还可以补偿电压波动。
总的来说，通过电流和/或电压源的电压供应可以通过优选保存在测试模块4的数据存储器上的程序来控制。优选类型的可编程的电压源也已知为LDO(Low-Drop-Out，低压差电压调节器)并且在本发明的范围内可以被用作电流和/或电压源14的优选形式。
电流和/或电压源14被设计成使得它可以极快地优选地在几纳秒的范围内对要检查的电路板上的负载变化作出反应和补偿。当要检查的电路板6是如下构件，则这优选是需要的，该构件具备带有快速通讯的快速微处理器和存储器结构组并且具有动态负载变化。
该功能优选通过具有快速调节特性的结构组和/或利用能够跨接非常短的能量峰值的电容器来实现。
在本发明的另一个优选变型方案中，也可以读出电流强度值，并且通过利用所保存的数据集进行校准来限制电流强度值。该数据集还可以优选保存在控制单元15和/或测试模块4的数据存储器中。
在图10的线路图中示出了用于优选使用的电流和/或电压源14的线路图。其中：
图9示出了通讯模块4的重要的组成部分。核心形成通讯单元25。它呈现各种通讯协议，并且/或者将来自测试系统的协议、例如USB转换成其他协议。接在通讯芯片28下游的复用器27(MUX)可以将各个通讯信号切换到通讯接口5的任意的触针2、32。这又带来在要检查的电路板6上的接触点7或阵列结构23的构造上的灵活性。在复用器27(MUX)下游可以接有驱动器/传感器29，其可以匹配通讯信号的信号电平。因此，提高了通讯单元25的灵活性，这是因为它可以与各种信号电平并因此与要检查的电路板6的各种电压技术相匹配。此外，驱动器/传感器29还可以包括测量通讯线路上的电流并且在有偏差的情况下例如触发错误报告或执行关断的传感器。对通讯芯片28、复用器27、驱动器/传感器29和下游的继动器矩阵24的控制通过逻辑结构组26呈现。逻辑结构组再次与测试系统处于连接状态。逻辑结构组26可以由FPGA、微计算机或具有逻辑功能的其他芯片实现。附加的继动器矩阵24扩展了测试模块4的灵活性，在测试模块中，继动器矩阵提供了如下可行方案，即将多个信号源、电压供应、通讯接口和测量数据以及来自通讯单元25的接口信号切换到通讯接口5的每个任意的触针2、32上。这也适用于测试模块4的电流/电压源14，但也适用于就像与测试模块4连接的测试系统1的供应单元。在此，也可以想到混合或组合的互连。还可以由控制单元26驱控继动器矩阵24。
图10中所示的LDO是所谓的低压差电压调节器。通讯模块是控制LDO并且表现为与测试系统1连接的通讯模块。LDO可以设立在测试模块4或通讯接口5上。图10的图示示出被设立在测试模块4上。
变换器模块45优选是测试模块4的组成部分并且可以经由通讯接口5与要检查的电路板6连接。要检查的电路板包含通讯模块9，其优选地支持以太网或Profinet通讯。变换器模块45的磁体46，即传输器或变换器，的尺寸确定为使得它可以实现与通讯模块9的电气隔离并且可以表现为以太网连接的意义下的电匹配。此外，变换器模块45的磁体46被计算为使得可以实现具有100Mbit/s的以太网/Profinet通讯，而这不依赖于是否以通讯模块9经由电连接部48装配有所谓的以太网插口。也不重要的是，在要检查的电路板6上装配的以太网插口47是否包括与结构类型相关的磁体。
除了上述结构元件之外，测试模块4还可以具有优选呈红外相机130形式的热成像系统，或温度传感器，优选是非接触式测量的温度传感器。然而，温度传感器的变型方案不太优选，这是因为温度测量的较小的检测范围。相反地，红外线相机允许对要检查的电路板6的各个结构元件和对它们与电路板6的连接进行温度测量。红外线相机的温度测量可以通过将具有红外线相机30的测试模块4沿着要检查的电路板6的表面自由定位在特定的优选的部位上来实现。温度测量可以优选不接触地实现。替选或除了通过红外线相机进行的温度测量之外地，探针也可以配设有温度传感器，通过与电路板的接触执行温度测量。然而，该变型方案需要较高的设计结构上的和控制机械上的花费并伴随比红外相机更为耗时的测量。
图3示出用于制造和检查根据本发明的电路板6的生产线1，该电路板优选可以使用在测量自动化技术的测量仪中，例如测量拾取器或测量变换器中。
生产线1具有用于提供电路板基体的站101，也被称为利用位(Nutzen)。电路板基体可以已经具有导体迹线。
该生产线具有运输设备102，例如传送带，利用其可以将电路板基体沿运输方向R进行站对站的进一步运输。
从在其中提供电路板基体的站101开始，将电路板基体进一步运输到站103，用以给电路板基体装备电子构件，其中，这些构件中的至少一个构件是智能构件，其例如构造为用于与电路板脱离的其他电子构件进行通讯的通讯模块9。另外的智能构件是中央处理单元，其是要检查的电路板6的一部分并且管理数据存储器10的数据。在此，电路板6由电路板基体构成。装备可以例如借助之前施装在电路板基体上的装备掩模来实现。
紧接着用于装备的站103之后地，将电路板6运输到钎焊炉104中。在其中，实现了电子构件与电路板基体的钎焊。
在通行过钎焊炉104之后，通过测试系统105进行对制成的电路板6的最终管控。在此，通过测试系统105实现对如下情况进行同时管控：
a)构件与电路板之间的钎焊部位的电接触，和
b)对其中一个或其中多个智能构件，例如通讯模块9进行的功能检查。
上述的功能检查优选包括对通讯模块9的功能检查、对电路板6的数据存储器10的编程和/或编程的检查、对从通讯模块通往电路板6的中央处理器单元的数据线路的管控。
对数据存储器上的、处理器单元上的和通讯模块上的数据的复杂检查不会通过各个例如从电路板的上侧被引近的探针来实现。为此，就需要上述的通讯接口5，其优选地具有由多个触针22或32构成的各自的阵列结构23或33的上述的设计方案。

Claims (22)

1.用于对电子构件与要检查的电路板(6)之间的电连接、特别是钎焊连接进行检查的测试系统(1)，其特征在于，所述测试系统(1)具有通讯接口(5)，所述通讯接口通过与所述电路板(6)接触能够实现与要检查的电路板(6)的通讯模块(9)和/或数据存储器(10)的数据交换，其中，所述通讯接口(5)以能沿至少两个，优选三个空间方向(X、Y、Z)运动的方式布置在所述测试系统(1)的壳体(1a)之内。
2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述通讯接口(5)具有至少三个导电的触针(22、32)。
3.根据权利要求2所述的测试系统(1)，其特征在于，经由三个触针(22、32)中的至少一个第一触针实现向要检查的电路板(6)的数据输送，并且经由所述触针(22、32)中的至少一个第二触针实现向电路板(6)的数据反馈。
4.根据权利要求1～3所述的测试系统(1)，其特征在于，在所述触针(22、32)中的至少一个第三触针上施加参考电位。
5.根据权利要求2所述的测试系统(1)，其特征在于，经由所述触针(22、32)中的至少两个触针实现向要检查的电路板(6)的差异化数据输送，并且经由至少两个另外的触针(22、32)实现向要检查的电路板(6)的差异化数据反馈。
6.根据前述权利要求中任一项所述的测试系统(1)，其特征在于，所述触针(22、32)弹性地受支承，使得在端部处有力作用时，所述触针(22、32)以部分区域沉入套筒形的壳体区段(21、31)中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的测试系统(1)，其特征在于，所述通讯接口(5)固定地或利用线缆与测试模块(4)连接，所述测试模块以能沿至少两个空间方向(X、Y、Z)运动的方式布置在所述测试系统(1)的壳体(1a)中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的测试系统(1)，其特征在于，所述通讯接口(5)以能沿一个空间方向(X、Y、Z)相对于所述测试模块(4)移动的方式布置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的测试系统(1)，其特征在于，所述测试模块(4)具有数据存储器(10)和/或通讯芯片(28)，在所述数据存储器和/或通讯芯片上保存有多个通讯协议，并且所述测试模块还具有用于挑选出至少一个通讯协议的处理器或逻辑结构组(26)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的测试系统(1)，其特征在于，所述测试模块(4)具有传感器设备，特别是相机(13)或条形码扫描仪，用以识别所述电路板(6)的识别特征，特别是条形码、QR码或序列号。
11.根据前述权利要求中任一项所述的测试系统(1)，其特征在于，所述测试系统具有用于经由所述通讯接口(5)向要检查的电路板(6)供应能量的电流和/或电压源(14)，其中，所述电流和/或电压源(14)以能沿至少两个空间方向运动的方式布置在所述测试系统(1)的壳体(1a)之内。
12.根据前述权利要求中任一项所述的测试系统(1)，其特征在于，所述测试系统(1)具有一个或多个销状的探针(2)，所述探针在要检查的电路板(6)的上侧(6a)上对所述电路板(6)进行扫描，用以检查在要检查的电路板(6)与已装备的构件之间的钎焊连接。
13.根据前述权利要求中任一项所述的测试系统(1)，其特征在于，探针(2)具有铰接部和/或能运动的轴，并且以能沿多个方向运动、特别是移动的方式布置在所述测试系统(1)的壳体(1a)中。
14.根据前述权利要求中任一项所述的测试系统(1)，其特征在于，所述测试模块(4)和所述通讯接口(5)以能从所述电路板(6)的下侧(6b)引近的方式受支承。
15.根据前述权利要求中任一项所述的测试系统(1)，其特征在于，所述测试模块(4)具有一个或多个用于检查所述电路板的构件的电连接的、以能沿最多一个方向从所述测试模块(4)中移出的方式受支承的探针(20)。
16.根据前述权利要求中任一项所述的测试系统(1)，其特征在于，所述测试模块(4)具有工具构件(50、51、52)，用以处理所述电路板，特别是用以去除装备辅助件或用于修复电连接。
17.根据前述权利要求中任一项所述的测试系统(1)，其特征在于，所述测试模块(4)和/或所述通讯接口具有变换器模块(45)，特别是以太网转换器，所述变换器模块接在所述触针(22、32)的上游。
18.根据前述权利要求中任一项所述的测试系统(1)，其特征在于，所述测试模块(4)和/或所述通讯模块(5)具有温度测量装置(30)，用以测量钎焊连接和电子构件的温度。
19.根据前述权利要求中任一项所述的测试系统(1)，其特征在于，所述测试模块(4)包括驱动器和/或传感器(29)，利用所述驱动器和/或传感器能够调设通讯协议的电平，并且利用所述驱动器和/或传感器也能够测量和监控在通讯线路上的电流和/或电压。
20.根据前述权利要求中任一项所述的测试系统(1)，其特征在于，所述测试模块4具有继动器矩阵和/或复用器(24)，利用所述继动器矩阵和/或复用器能够将通讯线路和另外的信号源，特别是来自所述测试系统(1)和/或联接至所述测试系统的计算机的信号源，和/或电流和/或电压源的电压信号和/或所获知的测量数据，特别是温度测量(30)的测量数据，以及通讯单元(25)的接口信号切换到所述通讯接口(5)的每个任意的触针(22、32)上。
21.根据前述权利要求中任一项所述的测试系统(1)，其特征在于，所述测试模块(4)具有自诊断功能，所述自诊断功能对单个或多个功能，特别是继动器矩阵和/或复用器(24)的、传感器和/或驱动器(29)的、第二复用器(27)的、通讯芯片(28)的、控制单元(26)的以及电流和/或电压源(14)的功能性进行检查并且能够向所述测试系统(1)报告结果。
22.根据前述权利要求中任一项所述的测试系统(1)，其特征在于，所述测试模块(4)具备带有传输器(46)的变换器模块(45)，利用其实现了相对于要检查的电路板(6)上的通讯模块(9)的电气隔离，并且特别是不依赖于是否利用所述通讯模块(9)来建立与以太网插口的另外的电连接地，确保了在以太网连接的意义下的匹配。
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