DD247547A1 - Adapter zur antastenden kontaktierung von leiterplatten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Adapter zur antastenden Kontaktierung von Leiterplatten, insbesondere von Mehrlagenleiterplatten. Ziel ist die Verringerung des Aufwandes zum Pruefen von Leiterplatten. Aufgabengemaess soll mit einfachen Mitteln ein Adapter zum moeglichst universellen und vollstaendigen Pruefen von Leiterplatten geschaffen werden, der eine Adaptierung ueber viele Kontaktstellen gestattet, der aufwandgering herstell-, wartungs-, bedien- und anwendbar ist und der beschaedigungsarm kontaktiert. Mit der Erfindung werden Kontaktierungsleisten mit stirnseitig nebeneinander angeordneten Kontaktierungselementen seitlich an Kontaktierungspunkte am Leiterplattenrand angetastet. Die Kontaktierung der lagefixierten Leiterplatte erfolgt dabei in Richtung zur Leiterplattenebene. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Adapter zur antastenden Kontaktierung von Leiterplatten, insbesondere von Mehrlagenleiterplatten, und wird angewendet zur Herstellung vorzugsweise einer Vielzahl von elektrisch leitenden Verbindungen zwischen einem Prüfgerät und Leiterplatten als Prüfling.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Schaffung von leitenden elektrischen Verbindungen zu Leiterplatten sind in erster Linie Steckverbinder in mannigfaltigen Variationen bekannt (z. B. Firmenliteratur von AMP). Über derartige Steckverbinder werden ausgewählte, für die Funktion oder Steuerung der Leiterplatte, in der Gesamtheit mit anderen Baugruppen oder ähnlichem, wichtige Potentiale bzw. Steuerleitungen von oder zu der Leiterplatte geleitet. Besonders beim Leiterplattentest zeigt sich jedoch, daß diese Leitungen zwar pauschal eine Beurteilung des Qualitätszustandes, d. h. der Funktion, zulassen, aber für eine Fehlerlokalisierung zu Reparaturzwecken nicht ausreichen.

Aus der Prüftechnik sind deshalb zahlreiche Antastverfahren bekannt (z. B. DE 2041280), wo Kontaktierungen mittels Tastspitzen erfolgen, die einen Zugriff auf die gesamte Leiterplatte gestatten. Daher können die Tastspitzen sehr unterschiedliche Formen aufweisen, z. B. kegelförmige Tastnadein (DE 2041280, DE 2426337, DE 2904360), Nadeln mit Fleischklopferform (DE 1765461, DE 2929175,EP 0127005), Nadeln mit mittiger Ansenkung (DE 2852886), Flachkopfnadeln (EP 0127005), Nadeln mit stirnseitigen zentrischen Vertiefungen und Kegelform (DE 1852886), Hohlnadeln (US 3774144) usw. Ferner sind bereits Bündel von Einzelnadeln zur besseren Kontaktgabe vorgeschlagen worden. Diese Nadelformen erfüllen ihre Aufgaben zur sicheren, schonenden Kontaktgabe und möglichst universellen, sowie wartungsarmen Anwendung unterschiedlich gut, da nicht alle Kontaktierungspunkte auf den Leiterplatten die gleiche geometrische Form aufweisen und in unterschiedlichem Maße Isolationsschichten an ihrer Oberfläche ausbilden, die aus Flußmittelresten, Schutzteilchen u.a. bestehen. Die Bauform und Tastspitzenverteilung der Adapter ist in hohem Maße vom Leiterplattentyp abhängig. Universaladapter, also Adapter ohne Maskenzwischenlage zwischen Tastspitzen und Prüfling, sind deshalb so gut wie nicht möglich. Die Maskenzwischenlage erfordert jedoch wiederum einen höheren bedienungs- und wartungstechnischen Aufwand. Speziell mit Einführung von Mehrebenenleiterplatten und Oberflächenbauelementen treten weitere Probleme auf. Es ist nicht mehr möglich, alle Potentiale zur Kontaktierung auf die Leiterseite der äußeren zugänglichen Leiterplattenebene zu bringen. Selbst wenn diese Form der Kontaktierung für nur ausgewählte Potentiale der Mehrebenenleiterplatte angewendet werden soll, erfordert die Herstellung der Leiterplatten zusätzliche Topologien, wie Leitungsführungen, Lötstützpunkte und Durchkontaktierungen, nur für die Prüf- und Meßzwecke, was jedoch erstens aus Platzgründen in den seltensten Fällen möglich erscheint und zweitens die Herstellung der Leiterplatten wesentlich verteuert, so daß der Aufwand unvertretbar hoch wäre. Außerdem muß für die meisten Anwendungsfälle die Topologie kompromißlos auf die Funktion, Störsicherheit und Zuverlässigkeit ausgerichtet sein. Andererseits ist für Leiterplattensysteme und Baugruppen, die nicht im vollen Umfang prüf- und testfähig sind, nicht nur das Anwendungsrisiko zu hoch, sondern auch die Fehlersuche und-lokalisierung im Havariefall wird erschwert, so daß der Serviceaufwand sehr hoch ist.

Hinzu kommt, daß eine Antastung an Lötstützpunkte und Leiterzüge der Leiterplatte eine Beschädigungsgefahr der zur Funktion der Leiterplatte erforderlichen Topologie (z. B. durch Eindringen der Tastspitzen oder durch Verkratzen usw.) in sich birgt. Dem könnte man zwar prinzipiell entgegenwirken, wenn zur Antastung spezielle Kontaktierungspunkte in der Topologie vorgesehen werden, was aber gerade bei Fehlerlokalisierbarkeit der Prüfung infolge der hohen geforderten Anzahl dieser Kontaktierungspunkte in der Regel schon allein aus Platzgründen scheitern dürfte.

Um eine funktionssichere Kontaktierung zu erreichen, sind entsprechende Andruckkräfte an die Leiterplatte erforderlich, welche die Leiterplatte mechanisch stark belasten könnten, so daß bei Verbiegungen die Gefahr der Entstehung von Haarrissen in den Leiterzügen gegeben ist, welche die Funktion der Leiterplatten einschränken.

Eine Vakuumantastung des Adapters an die Leiterplatte (z B bei In-Circuit-Test) ist mit relativ hohem technisch-ökonomischem Aufwand verbunden

Die herkömmlichen Adapter, welche die Leiterplatte unmittelbar an der topologischen Verbindung der Bauelemente auf oder unter der Leiterplatte antasten, bestehen demzufolge aus einer flachenhaften Verteilung von in der Regel kleinflachiger, d h spitzer Tastelemente Dieser nadelkissenahnliche Adapter ist nicht nur bei der Antastung sehr vorsichtig zu behandeln, um keine Tastspitzen zu verbiegen oder zu beschädigen, sondern auch die Reinigung und Wartung ist bedienungstechnisch aufwendig und kompliziert und muß vor allem ebenfalls mit notwendiger Sorgfalt erfolgen, um auch hierbei eine Beschadigungsgefahr möglichst gering zu halten

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Verringerung des technisch-ökonomischen, bedienungstechnischen und Wartungsaufwandes zum Prüfen von Leiterplatten

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst einfachen Mitteln, insbesondere ohne erforderliche Vakuumantastung, einen Adapter zum möglichst universellen und vollständigen Prüfen von Leiterplatten, einschließlich Mehrlagenleiterplatten, zu schaffen, der eine Adaptierung über eine sehr hohe Anzahl von Kontaktstellen gestattet, der aufwandgenng herstell- sowie bedien- und anwendbar ist und der eine sichere beschadigungsarme Kontaktierung der Leiterplatten ermöglicht Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe bei einem Adapter zur entstandenen Kontaktierung von Leiterplatten, insbesondere von Mehrlagenleiterplatten mit an flexible Anschlußleitungen angeschlossenen Kontaktelementen zur elektrischen antastenden Verbindung mit Anschlußkontaktierungspunkten der lagefixierten Leiterplatte, dadurch gelost, daß mindestens eine fur den Antastvorgang in Richtung zur Leiterplatte in deren Ebene bewegbare Kontaktleiste mit stirnseitigen auf den Rand der Leiterplatte weisenden und vorzugsweise federnden Kontaktelementen zur Antastung an seitlich an der zu kontaktierenden Leiterplatte angebrachte Anschlußkontaktierungspunkte vorgesehen ist

Es ist vorteilhaft, wenn mehrere Kontaktieren zur Antastung an mehr als eine Seite der Leiterplatte vorgesehen sind Es ist ebenfalls vorteilhaft, wenn die Kontaktierungsleiste über die Kontaktelemente hinausragende Führungselemente zur Aufnahme der Leiterplatte zwecks lagegenauer Antastung besitzt

Von Vorteil ist auch, wenn elektromagnetische Fuhrungs- bzw Bewegungselemente, wie beispielsweise in Gleitlagern bewegliche und mit Elektromagneten in Verbindung stehende Gleitbolzen, zur Antastbewegung der Kontaktleiste an die Leiterplatte vorgesehen sind

Mit der Erfindung wird ein Adapter zur seitlichen Kontakt-Adaptierung von Leiterplatten (die eine entsprechende seitliche Randkontaktierung aufweisen müssen) geschaffen

Diese seitliche Randkontaktierung, die sich stellenweise an bestimmten Randgebieten befinden oder auch rasterformig über ganze Seiten oder den gesamten Leiterplattenrand erstrecken kann, ermöglicht eine Vielzahl von Kontaktstellen zur Antastung Die Leiterplatte wird zur Adaptierung lagefixiert, vorzugsweise auf in dafür vorgesehene Aussparungen der Leiterplatte eingreifende Abstandsbolzen, so daß die Leiterplatte durch äußere Krafteinwirkung in ihrer Ebene nicht verschiebbar ist Zusätzlich kann im lagefixierten Zustand eine Arretierung senkrecht zur Leiterplattenebene erfolgen, so daß ein Weggleiten der Leiterplatte bei Antastung sicher vermieden wird

Die Kontaktierungselemente des Adapters, ζ B als Prufnadeln in Spitzen-, Fleischklopfer-, Stempelform о a bzw als Messerkontakte usw , sind stirnseitig an Kontaktieren angeordnet und stehen über flexible Anschlußleitungen mit der elektrischen bzw elektronischen Auswerteeinrichtung des Adapters in Verbindung Die Kontaktleisten mit den Kontaktelementen werden stirnseitig auf den Rand der Leiterplatte zubewegt und tasten deren seitliche Anschlußkontaktierungspunkte in der Ebene der Leiterplatte an Diese Kontaktleistenantastung kann dabei an einem oder mehreren Randern der Leiterplatte gleichzeitig oder auch nacheinander erfolgen Aufgrund des konstruktiven Gestaltungspnnzips des Adapters ist dieser universell zum Prüfen fur alle Leiterplatten des gleichen oder ahnlichen Leiterplattenformates geeignet, wenn diese entsprechende mit den Kontaktelementen korrespondierende Kontaktierungsstellen aufweisen Es ist demzufolge nicht erforderlich, fur jeden Leiterplattentyp aufwendigerweise einen separaten Adapter zu konstruieren und zu fertigen Der Adapter ist technologisch gut und aufwandgenng herstellbar und wartungsarm Die Prufadaptierung ist sicher, über viele Ubertragungskanale möglich und beschädigt im Gegensatz zur Spitzenantastung an die Leiterseite durch die Art der Antastung keine Leiterzuge und Kontaktstellen der Leiterplatte (ζ Β durch Verkratzen und Eindringen), die zu deren Funktion im Betriebsfall erforderlich sind Die Antastung geschieht in der Leiterplattenebene, so daß entsprechende Andruckkrafte der Kontaktelemente aufgebracht werden können, ohne daß die Leiterplatte (z B durch Verbiegung) deformiert wird, wodurch ζ B dieGefahrderEntstehung von Haarrissen in den Leiterzugen gegeben ware Ein besonderer Vorteil ist, daß gleich wie die Kontaktelemente der Kontaktleisten konkret technisch ausgestaltet und hergestellt sind, die kontaktsichere Adaptierung ohne erforderliche Vakuumantastung von Kontaktelementen erreicht wird

Es ist möglich, daß Kontaktleisten spezielle Führungselemente, wie ζ B vorstehende und über die Kontaktelemente hinausragende Randausbildungen, aufweisen, um ähnliche wie bei Steckverbindern eine lagegenaue Antastung der Leiterplatte zu erreichen

Es ist ebenfalls denkbar, daß die Antastbewegung der Kontaktleisten an die Leiterplatte über elektromechanische Fuhrungs- bzw Bewegungselemente oder auch rein mechanisch über Hebel und Gleitelemente erfolgt, wodurch die Bedienbarkeit des Adapters (speziell bei elektrischer Steuerung) verbessert wird

Die Kontaktelemente sind in der Kontaktleiste lediglich einreihig nebeneinander (nicht flachenhaft) angeordnet und können im Unterschied zu Tastnadeln mechanisch relativ stabil realisiert werden (z B bei Messerschneidenform quer zum Rand der Leiterplatte) Die Wartung und Reinigung ist deshalb bedienungstechnisch gut und einfach möglich, ohne die Gefahr von Beschädigungen in Kauf nehmen müssen Die Adapter weisen deshalb bei Wartungsarmut eine hohe Lebensdauer auf

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: Prinzipaufbau des Adapters

Fig.2: Adapterdetail zur Leiterplattenaufnahme und -arretierung

Fig.3: Kontaktleiste mit Führungselementen für die Leiterplatte sowie mit Führungs- und Bewegungseinrichtung zur Antastung

In Figur 1 ist der Prinzipaufbau des Adapters dargestellt. Eine zu testende Leiterplatte 1 wird auf feststehenden Abstandsbolzen, jeweils bestehend aus einem Auflagekörper 2 und einem auf diesem aufsitzenden vertikalen Bolzen 3, der in eine entsprechende Bohrung der Leiterplatte 1 eingreift, lagefixiert, so daß ein Verschieben der Leiterplatte 1 in deren Ebene (horizontale Richtung) verhindert wird. Gleichzeitig ist damit die vertikale Lage der Leiterplatte 1 festgelegt. Diese Vertikallage kann zusätzlich durch vier Arretierungseinrichtungen 4 nach dem Hebelprinzip fixiert werden, so daß ein Abheben der Leiterplatte 1 beim Antastvorgang vermieden wird.

Der Adapter besteht weiterhin aus vier elektrisch nicht leitenden Kontaktleisten 5 mit stirnseitig nebeneinander angeordneten Kontaktelementen 6 zur elektrischen Antastung an seitlich am Rand der Leiterplatte 1 angeordnete Anschlußkontaktierungspunkte?. Für jede Seite der Leiterplatte 1 ist jeweils eine der Kontaktleisten 5 vorgesehen. Die Kontaktleisten 5 werden jeweils mittels zweier Führungs- und Bewegungseinrichtungen 8 in der Leiterplattenebene (horizontal) auf die Ränder der Leiterplatte 1 zubewegt, bis die Kontaktelemente 6 elektrisch leitend an die Anschlußkontaktierungspunkte 7 antasten. Die Kontaktelemente 6 stehen jeweils über flexible Anschlußleitungen 9 (z. B. elastisches Bandkabel) mit einer aus Übersichtsgründen nicht in der Zeichnung dargestellten elektrischen Auswerte- bzw. Testeinrichtung in Verbindung. Nachdem die Leiterplatte 1 lagefixiert und -arretiert ist, erfolgt die allseitige Kontaktierung der Leiterplatte 1, indem die Kontaktleisten 5 mit den Kontaktelementen 6 an die Anschlußkontaktierungspunkte 7 angetastet werden. Bei Leiterplatten mit Steckverbindern kommt es bei der Antastung nicht zu Kollisionen, da die Steckverbinder nicht in der Ebene des Leiterplattenträgermaterials liegen. Die Länge der Kontaktleisten 5 und damit die Größe des Adapters wird durch das Leiterplattenformat bzw. durch die Lage der Anschlußkontaktierungspunkte an der Leiterplatte 1 bestimmt.

Figur 2 zeigt als Adapterdetail die Leiterplattenaufnahme und -arretierung. Auf einem Adaptergrundkörper 10 sind die Auflagekörper 2, auf denen die Leiterplatte 1 in den Bolzen 3 aufsitzt, fest angeordnet.

Die Arretierungseinrichtung 4 besteht jeweils aus einem auf dem Adaptergrundkörper 10 aufgeschraubten und in einem Lager 11 schwenkbaren Hebel 12 mit vorderseitiger gabelförmiger Aussparung für den Bolzen 3. Mittels einer Zugstange 13, deren Haken 14 einen Gleitbolzen 15 des Hebels 12 umfaßt, wird der Hebel 12 durch einen Elektromagnet 16 gegen die Kraft einer Feder 17 auf die Leiterplatte 1 gedrückt (unmittelbar am Bolzen 3), und somit arretiert der Hebel 12 die vertikale Lage der Leiterplatte 1. Zur Leiterplattenentnahme wird die Erregung des Elektromagneten 16 abgeschaltet, wodurch der Hebel 12 infolge der Rückholkraft der Feder 17 in seine Ausgangslage zurückspringt und die Leiterplatte 1 freigibt. Die Arretierungslage des Hebels 12 ist in Fig. 2 gestrichelt dargestellt. In Figur 3 besteht die Führungs- und Bewegungseinrichtung 8 zum Antasten der Kontaktleiste 5 an die Leiterplatte 1 aus einem Elektromagnet 18, der einen Gleitbolzen 19 in einem Gleitlager 20 bewegt. Auf diese Weise ist die Antastbewegung gleichzeitig für alle Kontaktleisten 5 elektrisch steuerbar und bedienungstechnisch gut handhabbar.

Die Leiterplatte 1 ist in der Zeichnung an ihren Eckpunkten lagefixiert. Um auch bei großem Leiterplattenformat, bei dem die Leiterplatte 1 mehr oder weniger geringfügig durchgebogen sein kann, in der Mitte der Seitenflächen seine lagegenaue Antastung zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, wenn (wie in Fig. 3 dargestellt) die Kontaktleiste 5 Führungselemente 21 in Form von über die Kontaktelemente 6 vorstehenden Ausbildungen 21 besitzt. Die Ausbildungen 21 bilden einen horizontalen Schlitz in der Leiterplattenebene zur Aufnahme der Leiterplatte 1 unmittelbar vor der Antastung, so daß Lageungenauigkeiten oder Formabweichungen der Leiterplatte 1 eliminiert werden. Die Ausbildungen 21 können vorteilhafterweise zur besseren Aufnahme der Leiterplatte 1 Anfasungen 22 besitzen.

Claims (2)

1. Adapter zur antastenden Kontaktierung von Leiterplatten, insbesondere von Mehrlagenleiterplatten, mit an flexible Anschlußleitungen angeschlossenen Kontaktelementen zur elektrischen antastenden Verbindung mit Anschlußkontaktierungspunkten der lagefixierten Leiterplatte, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens eine für den Antastvorgang in Richtung zur Leiterplatte in deren Ebene bewegbare Kontaktleiste mit stirnseitigen auf den Rand der Leiterplatte weisenden und vorzugsweise federnden Kontaktelementen zur Antastung am seitlich an der zu kontaktierenden Leiterplatte angebrachte Anschlußkontaktierungspunkte vorgesehen ist.

2. Adapternach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere Kontaktleisten zur Antastung an mehr als eine Seite der Leiterplatte vorgesehen sind.

2. Adapternach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß die Kontaktierungsleiste über die Kontaktelemente hinausragende

Führungselemente zur Aufnahme der Leiterplatte zwecks lagegenauer Antastung besitzt. 4. Adapter nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß elektromechanische Führungs- bzw. Bewegungselemente, wie beispielsweise in Gleitlagern bewegliche und mit Elektromagneten in Verbindung stehende Gleitbolzen, zur Antastbewegung der Kontaktleiste an die Leiterplatte vorgesehen sind.