CS214458B1

CS214458B1 - Facility for automatic measuring and extract of values of metalled holes electric resistance

Info

Publication number: CS214458B1
Application number: CS387579A
Authority: CS
Inventors: Karel Uhlir; Josef Sob; Rene Kolliner
Original assignee: Karel Uhlir; Josef Sob; Rene Kolliner
Priority date: 1979-06-06
Filing date: 1979-06-06
Publication date: 1982-04-09

Description

Vynález se týká zařízení pro automatické změření a výpis hodnot elektrického odporu prokovených otvorů na deskách vícevrstvých plošných spojů a slouží zejména pro kontrolu technologického procesu prokovování desek plošných spojů.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for automatically measuring and displaying the electrical resistance values of a through hole on a multi-layer printed circuit board, and in particular to control the technological process of forging a printed circuit board.

Při výrobě vícevrstvých desek plošných spojů s prokovenými otvory je nutno sledovat kvalitu prokovení, a to jak v průběhu výrobního procesu, tak na hotových výrobcích pro posouzení jakosti při výstupní (vstupní) kontrole.In the manufacture of multi-layer printed circuit boards with forged holes, the quality of the forging must be monitored, both during the production process and on the finished products for quality assessment at the output (initial) inspection.

Kvalita prokovení se sleduje několika způsoby, například vizuální prohlídkou v optických přípravcích, pozorováním metalografických výbrusů pod mikroskopem, nebo měřením elektrického odporu. Během vývoje technologie prokovování otvorů se ukázalo, že tyto metody nejsou vzájemně nahraditelné: optická kontrola klade velké nároky na pracovní síly, výbrus je destruktivní zkouška náročná na pracovní čas a vybavení, takže tyto zkoušky lze v hromadné výrobě provádět jen namátkově nebo na speciálních pilotních deskách určených pouze pro kontrolu správného chodu výrobního zařízení. Od měření elektrického odporu sice nelze očekávat, že odhalí všechny závady (například nemůže odhalit spatné napojování vnitřních motivů na prokovený otvor), avšak jako rychlá orientační kontrola kvality je tato metoda vhodná a výrobci desek plošných spojů ji vesměs používají.The quality of the forging is monitored in several ways, for example by visual inspection in optical preparations, observation of metallographic sections under a microscope, or measurement of electrical resistance. During the development of hole forging technology, these methods have not proved to be mutually substitutable: optical inspection puts a lot of effort on the workforce, grinding is a destructive test of labor and equipment, so that these tests can only be carried out at random or on special pilots in mass production. intended only for checking the correct operation of the production equipment. While electrical resistance measurements cannot be expected to detect all defects (for example, it cannot detect poor connection of internal motifs to a forged hole), this method is appropriate as a quick indicative quality control and is generally used by PCB manufacturers.

Pro měření elektrického odporu prokoveného otvoru se dosud používá například zaří214 458For example, a device for measuring the electrical resistance of a through hole has been used, for example, 214 458

214 458 zení vyvinuté ve VÚMS Praha. Toto zařízení se skládá z ruční sondy pro upnutí měřeného otvoru a vyhodnocovacího bloku zakončeného ručkovým měřicím přístrojem. Nevýhodou tohoto zařízení je zdlouhavá manipulace} každý otvor je třeba zvlášt upnout do sondy a vyhodnotit výchylku ručky.214 458 developed in VÚMS Praha. This device consists of a hand probe for clamping the measured hole and an evaluation block terminated by a hand-held measuring instrument. The disadvantage of this device is the lengthy manipulation} each hole must be separately clamped into the probe and evaluated the deflection of the hand.

v vv v

Tuto nevýhodu odstraňuje zařízeni podle vynálezu, ktere umožňuje na jedno upnutí desky automaticky změřit odpor několika desítek otvorů, vybraných tak, aby bylo možno odhalit eventuální závady prokovovacího procesu na celé ploše desky. Navíc zařízení poskytuje trvalý záznam o provedené zkoušce, který je možno přiložit k desce jako doklad o provedené výstupní kontrole.This disadvantage is overcome by the device according to the invention, which makes it possible to automatically measure the resistance of several tens of holes, selected so as to detect possible defects of the forging process over the entire surface of the plate, per clamping of the plate. In addition, the equipment provides a permanent record of the test performed, which can be attached to the board as proof of the final inspection performed.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro automatické změření a výpis hodnot elektrického odporu prokovených odporů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje řadič, jehož první výstup je zapojen do vstupu proudového zdroje, druhý výstup řadiče je zapojen do proudového přepínače«a do analogového multiplexeru, do panelu a do tiskárny, třetí výstup řadiče je zapojen do bloku úpravy signálu, čtvrtý výstup řadiče je zapojen na druhý vstup analogově číslicového převodníku, pátý výstup řadiče je zapojen do panelu a do tiskárny, šestý výstup řadiče je zapojen do upínacího přípravku, přičemž do vstupů řadiče jsou zapojeny stavové výstupy upínacího přípravku, výstup analogově číslicového převodníku, výstup panelu a výstup tiskárny, přičemž výstup zdroje proudu je zapojen do proudového přepínače, zatímco alespoň dva výstupy proudového přepínače jsou v upínacím přípravku zapojeny na proudové kontakty měřících sond, které připojují měřenou desku, a současně jsou napětové kontakty měřicích sond zapojeny na vstupy analogového multiplexeru, jehož výstup je veden do bloku úpravy signálu, přičemž výstup bloku úpravy signálu· je zaveden na první vstup analogově číslicového převodníku, jehož výstup je zapojen do displeje panelu a tiskárny, na jehož druhý vstup je zapojen výstup zdroje referenčního napětí.The present invention is based on a controller whose first output is connected to the input of a power source, the second output of the controller is connected to a current switch and an analog multiplexer. , the panel and the printer, the third controller output is connected to the signal conditioning block, the fourth controller output is connected to the second analog-to-digital converter input, the fifth controller output is connected to the panel and the printer, the sixth controller output is connected to the fixture, the controller outputs include the fixture status outputs, the analog-to-digital converter output, the panel output, and the printer output, with the power supply output being connected to the current switch, while at least two current switch outputs are in the fixture connected to the current contacts of the measuring probes that connect the measured board, and at the same time the voltage contacts of the measuring probes are connected to the inputs of an analog multiplexer whose output is routed to a signal conditioning block, the output is connected to the panel and printer display, the other input of which is the reference voltage source output.

Výhody zařízení podle vynálezu proti dosavadnímu způsobu jsou tyto! podstatné zrychlení manipulace při kontrole, snížení nároků na kvalitu obsluhy, vyloučení vlivu lidského faktoru na chyby měření, vyšší rozlišovací schopnost měření (desítky mikroohmů) a automatický výpis výsledků měření.The advantages of the device according to the invention over the prior art are these! Significant acceleration of handling during inspection, reduction of demands on operator quality, elimination of the influence of human factor on measurement errors, higher resolution of measurement (tens of microohms) and automatic display of measurement results.

Na výkresu je znázorněno blokové schéma možné realizace zařízení podle vynálezu.The drawing shows a block diagram of a possible embodiment of the device according to the invention.

Zařízení podle obrázku obsahuje řadič 11. jehož první výstup 111 je zapojen do vstupu proudového zdroje 2, druhý výstup 112 řadiče IX je zapojen do proudového přepínače 4, zároveň je druhý výstup 112 řadiče 11 zapojen do analogového multiplexeru 2, dále je druhý výstup 112 řadiče 11 zapojen do panelu 2 a do tiskárny 10. třetí výstup 113 řadiče 11 je zapojen do bloku £ úpravy signálu, čtvrtý výstup 114 řadiče XX je zapojen na druhý vstup analogově číslicového převodníku 7, pátý výstup 115 řadiče IX je zapojen do panelu 2 a do tiskárny 20, šestý výstup 116 řadiče XX je zapojen do upínacího přípravku 2, přičemž do vstupů řadiče 11 jsou zapojeny stavové výstupy 22 upínacího přípravku 2, výstup 72 analogově číslicového převodníku 2, výstup 91 panelu 2 ^a výstup 101 tiskárnyThe device according to the figure comprises a controller 11. whose first output 111 is connected to the input of the power supply 2, the second output 112 of the controller IX is connected to the current switch 4, the second output 112 of the controller 11 is connected to the analog multiplexer 2. 11 is connected to panel 2 and printer 10. the third output 113 of controller 11 is connected to the signal conditioning block 6, the fourth output 114 of controller XX is connected to the second input of the analog-to-digital converter 7; of printer 20, the sixth output 116 of controller XX is connected to the fixture 2, with the inputs of the controller 11 connected to the status outputs 22 of the fixture 2, the output 72 of the A / D converter 2, the panel output 91 ^and the printer output 101

10. přičemž výstup 32 zdroje 3 proudu je zapojen do proudového přepínače 4, zatímco ales310. wherein the output 32 of the power source 3 is connected to the current switch 4 while at least 3

214 458 poň dva výstupy proudového přepínače 411. 412 až 41N jsou v upínacím přípravku £ zapojeny na proudové kontakty měřicích sond 211. 212 až 21N. které připojují měřenou desku £, a současně jsou napěťové kontakty měřicích sond 211. 212 až 2lN zapojeny na vstupy analogového multiplexeru £, jehož výstup 51 je veden do bloku £ úpravy signálu, přičemž výstup £l bloku £ úpravy signálu je zaveden na první vstup analogově číslicového převodníku 7, jehož výstup 71 je zapojen do displeje panelu £ a tiskárny 10 a na jehož druhý vstup je zapojen výstup 81 zdroje 8 referenčního napětí. Blíže uvádíme:214 458, the two outputs of the current switch 411, 412 to 41N, in the fixture 8, are connected to the current contacts of the measuring probes 211. 212 to 21N. at the same time, the voltage contacts of the measuring probes 211. 212 to 21N are connected to the inputs of the analog multiplexer 8, whose output 51 is routed to the signal conditioning block 6, the output of the signal conditioning block 6 being applied to the first input analogously. a digital converter 7, whose output 71 is connected to the display panel 5 and the printer 10, and to the other input the output 81 of the reference voltage source 8 is connected. Here's more:

Měřená deska 1 je spojena prostřednictvím dělených čtyřdrátových sond 211. 212...The measured plate 1 is connected via split four-wire probes 211. 212 ...

— v- v

2lN a upínacím přípravkem 2, jehož úkolem je desku upnout v definované poloze, dále identifikovat druh (formát) desky, vyvinout potřebný mechanický přítlak na sondy a poskytnout informaci o okamžiku upnutí. Informační výstupy svedené do sběrnice 22 jsou zapojeny do řadiče 11. Řadič 11 jé dále připojen k upínacímu přípravku 2 svým šestým výstupem 116. Stabilizátor proudu 3, na jehož řídicí vstup je připojen první výstup 111 řadiče 11, je svým výstupem 32 zapojen na vstup proudového přepínače 4. Proudový přepínač 4 je svými výstupy 411. 412 až 4lN připojen k proudovým kontaktům měřicích sond 211. 212 až 21N upínacího přípravku £. Zároveň je do proudového přepínače 4 zapojena adresová sběrnice jako druhý výstup 112 řadiče 11. Napěťové kontakty měřicích sond 211. 212... 2lN jsou zapojeny na výstupy 231. 232. . ..2£N upínacího přípravku 2, které jsou zavedeny do vstupů analogového multiplexeru £. Zároveň je do multiplexeru £ zavedena i adresová sběrnice 112 od řadiče 11. Druhý výstup 112 řadiče 11 je rovněž zaveden do panelu £ a do tiskárny £0. Výstup 51 analogového multiplexeru £ je zapojen na vstup bloku úpravy signálu £, jehož účelem je signál zbavit rušivých složek a definovaně zesílit. Do bloku £ je také zapojen povelový třetí výstup 113 řadiče ££. Výstup £l bloku £ je veden na analogový vstup analogově číslicového převodníku 7. Na referenční vstup převodníku 7 je zapojen výstup 81 zdroje referenčního napětí 8, na povelový vstup převodníku 7 je zapojen čtvrtý výstup 114 řadiče 11. Výstupní sběrnice 71 převodníku £ je vedena jednak na vstup tiskárny 10. Stavový výstup 72 převodníku £ je zaveden do řadiče 11. Na povelové vstupy tiskárny 10 a displeje panelu £ je zapojen pátý výstup 115 řadiče, informační výstupy panelu £ - sběrnice ££ - a tiskárny 10 - výstup 101 - jsou zavedeny do řadiče 11.2N and the clamping jig 2, which is intended to clamp the plate in a defined position, further identify the type (format) of the plate, exert the necessary mechanical pressure on the probes and provide information on the moment of clamping. The information outputs connected to the bus 22 are connected to the controller 11. The controller 11 is further connected to the fixture 2 by its sixth output 116. The current stabilizer 3, to whose control input the first output 111 of the controller 11 is connected, is connected to the current input The current switch 4, with its outputs 411, 412-411, is connected to the current contacts of the measuring probes 211. 212 to 21N of the fixture 8. At the same time, the address switch is connected to the current switch 4 as the second output 112 of the controller 11. The voltage contacts of the measuring probes 211. 212 ... 2N are connected to the outputs 231. 232.. .2 £ N of the fixture 2, which are input to the analog multiplexer inputs. At the same time, the address bus 112 from the controller 11 is also introduced into the multiplexer 6. The second output 112 of the controller 11 is also fed to the panel 60 and to the printer 60. The output 51 of the analog multiplexer 8 is connected to the input of the signal conditioning block 8, the purpose of which is to de-energize the signal and to amplify it in a defined manner. Also, the third output 113 of the controller 81 is connected to the block. The output 81 of the block 8 is connected to the analog input of the analog-to-digital converter 7. The reference input of the converter 7 is connected to the output 81 of the reference voltage source 8, the fourth output 114 of the controller 11 is connected to the command input of the converter 7. to the printer input 10. The status output 72 of the converter £ is fed to the controller 11. A fifth controller output 115 is connected to the command inputs of the printer 10 and the panel display £, the information outputs of the panel £ - bus £ - and printers 10 - output 101 to the controller 11.

Zařízení pracuje následujícím způsobem: Měřená deska £ se založí do upínacího přípravku 2 a přípravek se uvede do chodu. Jakmile kontakty měřicích sond 211 ... 2lN dosednou s patřičným přítlakem, provede se zjištění formátu desky a informace se předá po sběrnici 22 do řadiče 11, kde se provede volba skupiny adres otvorů, jejichž odpor se na desce daného formátu měří. Potom se po sběrnici 22 předá do řadiče 11 startovací impuls. Řadič 11 adresuje pomocí druhého výstupu 112 sondu prvního měřeného otvoru a otevírá v proudovém přepínači 4 proudový spínač příslušný této sondě. Zároveň analogový multiplexer £ připojuje napěťové kontakty adresované sondy na vstup bloku £. Pak vyšle řadič 11 povel do proudového zdroje 3 a dochází k průchodu proudového impulsu definované velikosti, s dobou trvání alespoň jedné periody síťového napájecího napětí do proudových svorek adresuvané sondy. Zároveň dochází vlivem impulsu na třetím výstupu 113 řadiče 11 k iniciali214 458 zaci bloku úpravy signálu 6, kde dojde k definovanému zesílení, filtraci a integraci napěťového signálu po dobu trvání proudového impulsu. Po skončení integrace řadič 11 impulsem na čtvrtém výstupu 114 řadiče 11 předává analogově číslicovému převodníku £ povel k zahájení převodu. Po skončení převodu, který je indikován stavem na výstupu 72. jsou ve sběrnici Z1 k dispozici data se zakódovanou hodnotou naměřeného odporu, zatímco druhý výstup 112 řadiče 11 zároveň udává pořadí měřeného bodu. Tyto 'dva údaje se zobrazí jednak na displeji ovládacího panelu 2» jednak na tiskárně 10, a to v okamžiku určeném povelem řadiče 11 vyslaným jjo pátém výstupu 115 řadiče 11. Skončení tisKU indikuje tiskárna signálem na vodiči 101 do řadiče 11. který pak zvyšuje adresu na druhý výstup 112 řadiče 11 o jednotku' a pokračuje měření dalšího otvoru výše popsaným způsobem. Po ukončeném tisku hodnot posledního otvoru měřeného na daném formátu desky dává řadič 11 povel po šestém výstupu liž řadiče 11 do upínacího přípravku 2 k vysunutí měřicích sond 211 až 21N.The device operates as follows: The plate to be measured is inserted into the fixture 2 and the fixture is started. As soon as the contacts of the measuring probes 211 ... 2N are in contact with the appropriate down pressure, the board format is determined and the information is passed over the bus 22 to the controller 11 where a group of hole addresses is selected whose resistance is measured on the board of a given format. Then, a start pulse is transmitted to the controller 11 via the bus 22. The controller 11 addresses through the second output 112 the probe of the first hole to be measured and opens the current switch corresponding to the probe in the current switch 4. At the same time, the analog multiplexer 8 connects the voltage contacts of the addressed probe to the input of the block 6. Then, the controller 11 sends a command to the power source 3 and a current pulse of defined magnitude passes, with a duration of at least one period of the mains supply voltage, to the current terminals of the addressed probe. At the same time, due to the pulse on the third output 113 of the controller 11, the signal conditioning block 6 is initialized 224 458, where a defined amplification, filtration and integration of the voltage signal occurs for the duration of the current pulse. After the integration of the controller 11 has been completed with a pulse at the fourth output 114 of the controller 11, the converter initiates the conversion by analogue to the digital converter. At the end of the conversion indicated by the output 72, the encoded value of the measured resistance is available in the Z1 bus, while the second output 112 of the controller 11 also indicates the order of the measured point. These two data are displayed on the control panel display 2 and on the printer 10 at the time specified by the command of the controller 11 sent to the fifth output 115 of the controller 11. The printing is indicated by a signal on the wire 101 to the controller 11 which then increases the address to the second output 112 of the controller 11 by one unit and continues to measure the next aperture as described above. After the printing of the values of the last hole measured on a given plate format has been completed, the controller 11 commands the controller 11 to the clamping fixture 2 to eject the measuring probes 211 to 21N after the sixth output.

Zařízení může být doplněno o sledování průchodu proudu (v případě, že otvor není vůbec prokoven nebo pod sondou není otvor, může se potlačit tisk příslušného řádku). Dalším užitečným doplňkem je zvýraznění tisku hodnot, které přesáhnou určitou předem stanovenou hranici. Dále lze zařízení doplnit o jednoduchou zkoušečku zkratu mezi napíjecí a zemnicí vrstvou desky a spřáhnout funkci této zkoušečky s funkcí upínacího přípravku, takže například desky ss zkratem upínací přípravek nebude akceptovat.The device can be supplemented with current flow monitoring (if the hole is not through the hole at all or there is no hole below the probe, printing of the corresponding line may be suppressed). Another useful addition is highlighting the printing of values that exceed a predetermined threshold. Furthermore, the device can be supplemented with a simple short-circuit tester between the tensioning and grounding layers of the plate and coupled to the function of this tester with the function of the fixture, so that, for example, short-circuit boards will not accept the fixture.

Zařízení podle vynálezu najde uplatnění především při výrobě a kontrole vícevrstvých desek plošných spojů; po vhodných modifikacích upínacího přípravku by bylo možno použít jej všude tam, kde je nutno měřit verši počet malých odporů (do řádu setin miliohmu), například pro měření přechodových odporů kontaktů relé, spínačů, ovíjených spojů.The device according to the invention finds particular application in the manufacture and inspection of multilayer printed circuit boards; after suitable modifications of the fixture it could be used wherever the number of small resistors (up to hundredths of milliohm) is to be measured, for example for measuring the transient resistance of relay contacts, switches, and wrapped connections.

Claims

Apparatus for automatically measuring and displaying the electrical resistance values of through holes on multilayer printed circuit boards, characterized in that it comprises a controller (11) whose first output (11l) is connected to the input of the power source (3), a second output (112) of the controller (11). 11) is connected to the current switch (4), to the analog multiplexer (5), to the panel (9) and to the printer (10), the third output t133) of the controller (11) is connected to the signal conditioning block (6), (114) the controller (11) is connected to the second input of the A / D converter (7), the fifth output (115) of the controller (11) is connected to the panel (9) and the printer (10), the sixth output (116) of the controller (11) ) is connected to the fixture (2), the state outputs (22) of the fixture (2), the output (72) of the analog-to-digital converter (7), output (91) of the panel (9) and an output (101) of the printer (10), the source output (32) (3) the current is connected to the current switch (4), while at least two outputs (411, 412 to 41N) of the current switch (4) are connected in the fixture (2) to the current contacts of the measuring probes (211, 212 to 2N); that connect the measured

214 458 of the board (1), and at the same time, the voltage contacts of the measuring probes (211, 212 to 2N) are connected to the inputs of the analog multiplexer (5) whose output (51) is routed to the signal conditioning block k6). the signal conditioning block (6) is applied to the first input of the analog-to-digital converter (7), whose output (.71) is connected to the panel display (9) and the printer (.10) and to the second input is the output (8l) (8) reference voltage.