CN1214250C - 用以测试未组装之印刷电路板的设备与方法 - Google Patents

用以测试未组装之印刷电路板的设备与方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电路板测试设备，它包括多个电路板测试点。测试设备有一电子分析器，它包括多个测试连接部，每一电路板测试点藉由一电连接部与一测试连接部接触。电子分析器电连接至一格栅图形，把适配器和/或转换器设在格栅图形上。适配器和/或转换器(将受测电路板放在其上)产生从在电路板上的电路板测试点到格栅图形的触点的连接。格栅图形的至少两个触点彼此电连接。

Description

用以测试未组装之印刷电路板的设备与方法
技术领域
本发明涉及用以测试未组装之印刷电路板的设备与方法。
背景技术
印刷电路板包括若干电路，随着电子元件持续小型化，这些电路在电路板上的密度一直增加。
已知的电路板测试设备或装置基本上可分为两类。属于第一类的是所谓并行测试器，亦即有适配器同时接触全部电路板测试点的测试器。第二类包括所谓指形(finger)测试器，这些设备用两或更多支指形探针(finger probes)依序扫描各别的电路板测试点。
适配器型测试设备例如由DE4237591A1、DE4406538A1、DE4323276A、EP215146B1及DE3838413A1揭示。
此类适配器基本上把受测电路板的电路板测试点的不规则构造与电子测试设备的给定的格栅图形适配。在受测现代电路板的例子中，这些测试点不再被安排成规则的格栅图形，这就是为什么产生在接触格栅图形及电路板测试点间的连接的接触钉(nail)被安排成倾斜的或在适配器里弯折，或用所谓转换器(translator)把规则的接触格栅图形“转换”成电路板测试点的不规则图形。
依据所涉及的设备的型式，对各别的电路作电路中的开路测试(“开路测试”)和对其他电路的短路测试(“短路测试”)。短路测试可能涉及检测低阻及高阻短路。
已知若干可进行开路及短路测试的测试方法，对每一电路作短路测试或对一电路的每一分支作开路测试，从而有许多电路的现代电路板需要执行对应的大数量的各别的测试程序。
已有种种企图对各别的测试程序最佳化并使其数量减至最小，为此，已有许多人提议及实施许多不同方法。
已知有许多设备(例如WO 96/27136)可测试已组装的电路板。原则上，测试已组装的电路板与未组装的电路板是不同的。因为在已组装的电路板的情形中，可能进行所谓功能测试，这表示照例仅接触电路板的每一电路的一点，且仅检测一个作为预定电压或电流的函数的电压或电流值。这是可能的，因为在已组装的电路板的情形中，全部功能元件(集成电路、晶体管、电阻器、电容器、等等)被呈现且可测试它们的功能。测试已组装的电路板时在测试设备及受测电路板间的触点的数量小于测试未组装的电路板时在测试设备及电路板间的触点的数量。测试已组装的电路板时传统设备包括适配器以实施功能测试，它的探针需要复杂的布线。与此类测试设备相比，WO96/27136提供一个适配器系统，其有格栅座(grid base)，其上有若干接触区(contact pad)藉测试通道而彼此电连接，这些接触区以混合分布位于格栅座上。格栅座的格栅中心间距通常是1.27毫米。布线因此被结合在格栅座里。此设备不适合测试未组装的电路板，因为需用更高触点密度接触未组装的电路板。
发明内容
本发明的目的是提供测试设备以测试未组装的电路板，可用该测试设备测试有高电路板测试点密度和/或电路板测试点中心间距很小的电路板。
可用测试未组装的印刷电路板的测试设备达到此目的，它包括一电子分析器，它与格栅图形电连接，把适配器和/或转换器设在格栅图形上，可将受测电路板放在适配器和/或转换器上，该适配器和/或转换器产生从在电路板上的电路板测试点到格栅图形的触点的电接触，其中，至少该格栅图形的两个触点彼此电连接，且把所述格栅图形做在格栅座的表面上，所述格栅图形的至少两个触点在所述格栅座里彼此电连接，把所述格栅座做成多层电路板；所述触点至少在一些部分中包括800微米或更小的中心间距；馈通接触从所述触点垂直向下延伸穿过所述格栅座的各层；所述馈通接触和所述触点被安排成数行，并且线性的扫描通道被设在所述馈通接触的所述数行之间，每个所述馈通接触电连至单个扫描通道；一行触点中每隔x个触点电连至同一扫描通道，其中x是3到100之间的整数。
附图说明
下面参照附图更详细描述本发明，其中：
图1是格栅图形的简化俯视图；
图2是在两条扫描通道间的部分经格栅座的剖面图。
图3a是至3c皆是受测电路板在格栅座上的安排的大大简化的示意图。
图4a是经插脚转换器适配器的剖面图。
图4b是转换器的导体路径的俯视图。
图5是另一格栅图形的简化的俯视图。
图6是本发明的测试设备的剖面图。
具体实施方式
测试设备包括一电子分析器，它电连接至一格栅图形。把适配器设在格栅图形上。将一受测电路板放在适配器上，后者在电路板上的测试点与格栅图形的一触点或一接触区之间产生电连接。一转换器板可被插入适配器，用转换器板可把电连接从一触点转换成与前者隔开的电路板测试点。
本发明的设备包括一格栅图形阵列1，它包括多个设在一格栅座3上的触点2，至少该格栅图形阵列1的两个触点2在格栅座3中电连接。
栅格座3最好被做成多层的电路板。如图2所示的实施例包括上及下界定层4及5以及十三个中间层6。
从每个触点2垂直向上延伸穿过最上层4及全部中间层6的是一垂直馈通(feed-through)接触7。馈通接触7通常被做成在壁上有导电的金属化的镀层的孔。举例而言，馈通接触7被安排在规则的方形格栅图形中，在两个馈通接触7间的中心间距是500微米。在陶瓷格栅座3的情形中，中心间距a可降至100微米。其他型式的规则的格栅图形是可能的，例如长方形或六边形格栅图形或其中相邻行的馈通接触7被安排成交错排列的格栅图形。因此，馈通接触7及对应的触点2被排成若干行(R1、R2、R3…)及若干列(S1、S2、…)(图1)。在两行馈通接触7间，导体路径(以下称为扫描通道)被埋在格栅座3里。在图1所示的实施例中，在两行馈通接触7之间有十二条扫描通道10，在图2所示的实施例中有二十四条扫描通道，成对地被安排在两中间层6间的内涂层(intercoating)里。把安排得靠近一行馈通接触7的十二对扫描通道10分派给此行，亦即每个馈通接触7某行的每个接触点2，经一分支线11，电连接至分派给此行的若干扫描通道10之一。
在图2中，以K1至K36表示三十六条扫描通道，由此在图1中，与前三行触点2电连接的扫描通道的号码被标示出来。根据图1所示的实施例，在一行中每隔十二个触点2电连接至相同扫描通道10。换言之，一行每隔十二个触点2经扫描通道10而电连接，这样，在每种情形中，用单条扫描通道10提供对多个触点2的扫描，结果，大大简化了在格栅座3里的导体路径结构，以致比传统的格栅座更紧密地安排馈通接触7，因此，可显著增加触点2的格栅图形密度。
扫描通道10在格栅座3的边缘被连到电连接部，例如扫描或电子分析器电路可连接的连接器。尽管在格栅图形阵列1上有许多触点2，但电子分析器的测试连接部的数量相当少，因为每一扫描通道10仅需提供一个测试连接部。在已知的测试设备中，对于每一触点2要提供电子分析器的单独的测试连接部。与已知的测试设备相比，分析器的电子电路可观地减少，换言之，由于触点在扫描通道处归并的程度而使测试连接部减少。
取代一连接器，任何适当的可拆卸及不可拆卸的电连接部可用在格栅座3及电子分析器间的界面。举例而言，测试连接部可被焊接至扫描通道10。在电子分析器与格栅座3一体化或被固定在格栅座3的底面附近时，此一不可拆卸的电连接部，尤其适合。
此外，本发明的设备的机械结构非常简单，因为把电连接部安排在格栅座3的侧面上，以致可将电子电路实际上与格栅座3分离。因此，可直接安排压力元件(例如压力板)在格栅座3下，用压力元件把格栅座3及适配器和/或转换器压在受测电路板上。
由于触点的电连接，把受测电路板的各别电路电连接，从而传统的开路或短路测试对所谓并行测试器(＝测试设备及适配器)是不可能的。
我们惊讶地发现，大部分受测电路板未遭遇此一问题，因为它们以电路板的测试点巢(nest)为特征，电路板测试点以高密度紧密地并置在其内，因此，其余电路板测试点以较大的间距分散在电路板上。仅在电路板测试点巢的区域里，格栅图形1的大部分触点被接触，因此，其余触点的大部分未被使用。这是为什么电路板在测试设备上的巧妙安排可避免不要的电连接或短路的原因。
图3a至图3c是此种安排的简化示意图。此图仅限于描绘受测电路板的轮廓、电路板测试点的巢13及扫描通道10的取向。如图3a所示，安排矩形电路板12的边15与扫描通道10斜交。电路板测试点的巢13被安排在电路板12上，通常沿着若干平行于侧边15取向的行，以致因斜交安排，可避免把数个电路板测试点的巢安排在相同扫描通道10上，结果，大大降低受测电路板的数个电路板测试点接触一条扫描通道的可能性。
图3b呈现格栅座3，其扫描通道10不延伸过格栅座3的整个宽度或长度，取而代之的，它们分布在两个以沿格栅座3的对角线延伸的分隔线18而分开的部分16及17中，以致在扫描通道10上，不可能出现跨过分隔线18的电连接。
最好把格栅座3亦在机械上分为两部分16及17。机械的分隔线不必在电气上不耦合的部分16及17之间。取而代之的，它可被安排在任何两条扫描通道10之间。
格栅座3还可电气上或机械上被分为数个彼此不耦合的部分19、20、21、及22(图3c)，分隔线23及24最好沿格栅座3的对角线延伸。
也可在构造适配器(它被安排在格栅图形及受测电路板之间)时克服不要的电连接问题，其方法是把适配器安排在格栅图形1上，并选择把格栅图形的触点指派给受测电路板的电路，以致不要的电连接不发生。这经常是可能的，因为通常格栅图形的许多触点是不用的，而仅集中使用在电路板测试点的巢的区域里的触点。
通常，适配器系统包括钉式探针(nail-type probes)以产生在触点与受测电路板的电路板测试点或插在中间的转换器间的连接。藉着使探针微斜，可产生从一个电路板测试点不正好在电路板测试点垂直下方的格栅图形1的触点2的连接。由于在格栅图形1上的触点紧密地并列在一起，用单个探针可检测例如十六个触点2的一部分，藉此，能从紧密并列在一起的触点2的阵列中特别选出单个触点2，结果，还可选出一条对应的扫描通道10。因此，藉着适当构造适配器，可特别地消除不要的电连接或短路。
因为如上所述有可能减少出现在两电路间的不要的电连接，在理想状况中，可做到每一扫描通道与不多于一个电路板测试点电连接，因为本发明的格栅图形以非常高的触点密度为特征，以致可在数个触点或数条扫描通道作局部选择。
我们惊讶地发现，对触点2的630微米中心间距及沿一方向四个触点的探针弯折(＝在表面区域中的16个触点)及32的重复序列(亦即一行的每隔32个触点电连接至相同扫描通道10)，具有多达15,000个电路板测试点的所有类型的电路板中98％以上安排得不重复占用在测试设备里的一扫描通道。特别令人惊讶的是大多数电路板(特别是几乎全部有多达10,000个电路板测试点的电路板)可予以解决而不重复占用在相对于测试设备的预定安排(即在它们已由传统测试设备作的测试安排)中的扫描通道。在自动化测试设备的情形中，在此安排中电路板如此取向，它们的纵向沿自动化测试设备的输送方向。
此结果的意义是用本发明的设备，可用电子分析器的较少的单元测试传统的电路板，结果，可观地降低此类测试设备的成本。更重要的，可用本发明的测试未组装的电路板的测试设备，测试包括电路板测试点密度更高的未来的电路板，特别是在电路板测试点的巢的区域中测试。
万一使探针倾斜仍不能消除全部不要的电连接部，还可用一个转换器或转换器板30(图4a及4b)来取代或配合有倾斜探针的适配器。转换器板30可与所谓的转换器适配器31一体化，转换器适配器31由转换器板30及插脚转换器适配器32组成。插脚转换器适配器32由两层33及34组成，两层33及34被钻出垂直孔35及36，在每种情形中，两者具有相同的钻孔图形，以致孔35、36成为对齐的一对。被安排在下层里的每个孔里的是插脚型接触弹簧件37，插脚38被安排在每一接触弹簧件37的顶端，插脚38穿过一个孔而延伸并以插脚的顶端部分从插脚转换器适配器32伸出来。把插脚38设在接触弹簧件37上而垂直可伸缩(vertically pliant)。
取代插脚转换器适配器32(有接触弹簧件37及插脚38)，转换器适配器31还可包括有倾斜的直探针、弯探针或导电橡胶按钮或一些其他适当的电连接装置的适配器。
转换器板30被安排在插脚转换器适配器32之下，它由一块电路板39及从电路板39的顶面延伸到底面的导体路径40组成。在导体路径40的端点处，在转换器板30的顶面及底面上分别形成接触区41o及41u。在转换器板30的底面上的接触区41u藉由全格栅(full grid)适配器连接至格栅图形阵列1的触点2。
本发明的转换器src包括垂直穿过转换器板的导体路径40。在此安排中，仅那些藉由扫描通道而不希望地电连接的电路板触点在转换器板里被固定到另一触点2，从而消除不要的电连接(例如一条扫描通道的重复占用)。在图4b中，以一个点表示顶部导体路径41o，以一个环表示底部导体路径41u。
图5呈现本发明的格栅图形阵列的另一实施例。此格栅图形阵列被分为20个水平行(R1-R20)及24个垂直列(S1-S24)。在实际应用中，行及列的数量要大许多。每相邻四行(R1-R4；R5-R8；R9-R12；等等)形成一区段(SE1、S2、SE3、等等)。在这些区段中，一行每隔四个触点连至一条扫描通道。在这些区段中，把各别行的触点2连到相同的扫描通道，最好把连至一条扫描通道的相邻两行的触点沿对角线安排在格栅座上。在图5所示的实施例中，每一区段有四条扫描通道。在第一区段中，触点1连至第一条扫描通道，触点2连至第二条扫描通道，触点3连至第三条扫描通道，而触点4连至第四条扫描通道。扫描通道包括对数行的触点2的电连接部，连至一条扫描通道的相邻行或列的触点2最好交错安排。由于扫描通道连至数行的触点，因此扫描通道的数量进一步减少。
在格栅座3里的各别层6间的扫描通道10可沿不同的方向安排(俯视之)，特别，把它们彼此垂直地安排，结果，可达成区域选择性。
呈现在图6中的是能测试未被组装的电路板51的测试设备。
此设备包括结实的工作台55，它有台顶56。台顶56被绝缘且装有本发明的格栅座3。适配器58被安装在格栅座3上的，适配器58有若干探针59，更特别地说，硬探针。可使探针59倾斜而藉由上述方式及装置选择特定的扫描通道。把受测电路板51放在适配器58上，用活塞60把受测电路板压在适配器上。
格栅座3包括连接部分62它伸出至台顶56外，扫描通道(未示出)延伸到连接部62中。被安排在此连接部62的底面的是电子分析器的若干单元64，它们藉着接触插脚65等电连接至扫描通道。这些接触插脚65垂直穿过格栅座3并从它的表面伸出。被安排在连接部62之上的是平行于格栅座3且可沿双箭头67的方向垂直移动的导电板66。导电板66接地。
连接部62与接地地导电板66一起形成接地装置，在测试前、后，使导电板66接触向上伸出的接触插脚65而释放在电路板51和/或测试设备(格栅座、适配器、电子分析器、等等)里的电压，结果，可快速产生所定义的电气条件，且可观地缩短在各别测试点间的延迟(在传统测试设备中释放电压时需要它)。取代上述向上伸出的接触插脚65，可在格栅座3上的某些其他位置提供露出的触点，这些触点电连至扫描通道并因此连至电子分析器及受测电路板。藉着使触点接触接地的导体，使受测电路板及电子分析器接地。
在此测试设备50中，活塞60所施的可观的测试压力是由结实的工作台55处理的。通常，传统测试设备在格栅座下包括该电子分析器的若干单元，以致需要颇复杂的设计以藉由电子单元处理测试压力或省略后者。
当然，可能用基座等以取代工作台55，亦即需要结实的架子供格栅座3使用。

Claims (24)

1.一种用以测试未组装之印刷电路板的测试设备，包括电子分析器，所述电子分析器电连至格栅图形，把适配器和/或转换器设在所述格栅图形上，将受测电路板放在所述适配器和/或转换器上，所述适配器和/或转换器产生从在所述电路板上测试点到所述格栅图形的触点的电连接，其特征在于，
所述格栅图形的至少两个触点彼此电连接，且把所述格栅图形做在格栅座的表面上，所述格栅图形的至少两个触点在所述格栅座里彼此电连接，把所述格栅座做成多层电路板，
所述触点至少在一些部分有800微米或更小的中心间距，
馈通接触从所述触点垂直向下延伸穿过所述格栅座的各层，
所述馈通接触和所述触点被安排成数行，并且线性的扫描通道被设在所述馈通接触的所述数行之间，每个所述馈通接触电连至单个扫描通道，
一行触点中每隔x个触点电连至同一扫描通道，其中x是3到100之间的整数。
2.如权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述触点被安排成规则的格栅图形。
3.如权利要求2所述的测试设备，其特征在于，所述触点有50微米至630微米的中心间距，最好是300微米至500微米。
4.如权利要求2所述的测试设备，其特征在于，x在20及60间。
5.如权利要求4所述的测试设备，其特征在于，把一电气界面安排在所述格栅座的一侧以接触所述电子分析器。
6.如权利要求5所述的测试设备，其特征在于，把所述格栅座电气介面被做成连接器。
7.如权利要求1所述的测试设备，其特征在于，把所述在机械上分为至少两块部分电路板。
8.如权利要求6所述的测试设备，其特征在于，把所述格栅座在机械上分为至少两块部分电路板。
9.如权利要求1所述的测试设备，其特征在于，把所述格栅图形分为至少两个分开的部分，所述一部分无触点电连接至另一部分的触点。
10.如权利要求8所述的测试设备，其特征在于，把所述格栅图形分为至少两个分开的部分，所述一部分无触点电连接至另一部分的触点。
11.如权利要求7所述的测试设备，其特征在于，俯视所述格栅图形是方形的，且被一条对角分隔线分为两部分。
12.如权利要求9所述的测试设备，其特征在于，把所述图形分为四个分开的部分，所述四个部分的任一部分无触点电连接至另外三部分的触点。
13.如权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述适配器包括若干探针，每支所述探针的一端变成触点，至少把一支所述探针安排得对垂直于所述格栅图形的直线而言是斜的。
14.如权利要求4所述的测试设备，其特征在于，所述适配器包括若干探针，每支所述探针的一端变成触点，至少把一支所述探针安排得对垂直于所述栅图形的直线而言是斜的。
15.如权利要求1所述的测试设备，其特征在于，由至少三个触点所组成的若干组彼此电连接。
16.如权利要求14所述的测试设备，其特征在于，由至少三个触点所组成的若干组彼此电连接。
17.如权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述转换器包括若干条导体路径，使所述电路板测试点电连接至所述触点，这样做出所述导体路径，从而无扫描通道被连到一个以上的所述电路板测试点。
18.如权利要求16所述的测试设备，其特征在于，所述转换器包括若干条导体路径，使所述电路板测试点电连接至所述触点，这样做出所述导体路径，从而无扫描通道被连到一个以上的所述电路板测试点。
19.如权利要求17所述的测试设备，其特征在于，所述转换器是转换器板，它包括在它的表面上的若干接触区，把每个所述接触区派给一个所述电路板测试点，并在所述板的反面包括若干接触区，把每个所述接触区派给一个所述电路板测试点。
20.如权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述格栅座包括一连接部，它延伸到设在一个架子上的所述触点的部分以外，把所述电子分析器的单元连到所述连接部。
21.如权利要求1所述的测试设备，其特征在于，
所述格栅图形包括若干露出所述格栅图形的测试部分的触点，测试部分被派给受测电路板，以致藉由使这些触点接触一个接地的导电体，就可使所述电子分析器和/或受测电路板接地。
22.如权利要求21所述的测试设备，其特征在于，载着所述格栅图形的格栅座包括一连接部，它伸到设在一个架子上的所述触点的部分以外，把所述电子分析器的单元连到所述连接部，所述连接触点暴露在与所述电子分析器的所述相应单元的相对侧，并形成所述触点以使所述受测电路板和/或所述电子分析器接地。
23.如权利要求22所述的测试设备，其特征在于，只把所述电子分析器的所述单元安排在所述格栅座的一侧。
24.如权利要求1所述的测试设备，其特征在于，把受测电路板安排在所述测试设备上，从而一个所述电路板测试点最多电连接至一条所述扫描通道。
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