DE10108050C1

DE10108050C1 - Prüfanordnung für elektronische Baugruppen

Info

Publication number: DE10108050C1
Application number: DE2001108050
Authority: DE
Inventors: Mathias Kaiser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2002-10-10
Anticipated expiration: 2021-02-21

Abstract

Es wird eine Prüfanordnung (2) zum Testen elektronischer Baugruppen (30) und ein Verfahren hierzu offenbart. Bei dem Prüfverfahren wird eine zu prüfende Baugruppe (30) oberhalb einer Wechselplatte (24) angeordnet und befestigt. Die Baugruppe (30) wird unter Verwendung eines mechanischen Antriebes (10) in eine Position gebracht, in der die Kontaktpunkte (42) der Baugruppe (30) mit einer geringen Kontaktkraft mit einem Nadelfeld (38) in Kontakt kommen. Anschließend wird durch Erzeugen eines Unterdruckes die Kontaktkraft zwischen den Kontaktpunkten (42) und dem Nadelfeld erhöht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfanordnung sowie ein Prüfverfahren für elektronische Baugruppen.

Bei der Serien- bzw. Massenproduktion von elektronischen Bau gruppen oder Backpanels ist es üblich, jede Baugruppe bzw. jedes Backpanel einem Funktionstest zu unterziehen. Hierbei wird an die Baugruppe eine entsprechend angepaßte Prüfkasset te angeschlossen, die auf dem Prüfling Prüf- bzw. Testrouti nen durchführt.

Der Prüfvorgang ist wie die Produktion automatisiert. Bei dem Prüfverfahren werden die Kontaktpunkte der elektronischen Baugruppe in elektrischen Kontakt mit einem Nadelfeld bzw. Kontaktblock gebracht, dessen Nadeln mit Anschlüssen der Prüfkassette elektrisch verbunden sind. Für die Kontaktierung des Prüflings an das Nadelfeld bei der Prüfung von Baugruppen existieren verschiedene Verfahren.

Bei einem solchen Verfahren werden die Kontaktpunkte der elektronischen Baugruppe unter Verwen dung eines Unterdruckes auf die Nadeln des Nadelfeldes gezogen. Der Raum, in dem der Unterdruck bzw. das Vakuum wirkt, ist der Raum zwischen dem Nadelfeld und der Baugruppe. Damit dieses Verfahren funktio niert, muß die Baugruppe vakuumdicht sein. Weiterhin ist zwi schen dem Nadelfeld und der Baugruppe eine umlaufende Vakuum dichtung notwendig. Dieses Verfahren erfährt aufgrund der vorauszusetzenden Dichtigkeit seine Grenzen, wenn elektroni sche Baugruppen mit großer Abmessung geprüft werden sollen.

Ein weiteres Verfahren, bei dem Vakuum eingesetzt wird, ist aus der EP 261 829 A1 bekannt.

In einem anderen Verfahren wird die zu prüfende elektronische Baugruppe mittels eines mechanischen Niederhalters auf das Nadelfeld gedrückt. Obgleich dieses Verfahren für die Prüfung großer Baugruppen oder von Baugruppen mit einer Variation der Bestückung oder der Außenkontur fast ausschließlich Verwen dung findet, weist es einen erheblichen Nachteil auf:
Zwischen einem Kontaktpunkt der zu prüfenden Baugruppe und einer Nadel des Nadelfeldes wirkt eine Kontaktkraft, die über einen Grundrahmen der Prüfanordnung aufgenommen werden muß. Bei mehreren Kontaktpunkten summieren sich die auftretenden Kontaktkräfte, d. h. bei sehr vielen Kontaktpunkten muß eine große Kraft von dem Rahmen aufgenommen werden. Beispielsweise kann bei einer Baugruppe mit zehntausend Kontaktpunkten eine resultierende Gesamtkontaktkraft von etwa 15 kN auftreten. Sowohl der mechanische Antrieb als auch der Rahmen der Prüfanordnung müssen für diese Kräfte ausgelegt sein. So müs sen oberhalb des Nadelfeldes an dem Rahmen Stützvorrichtungen angeordnet sein, die die auftretenden Kräfte ableiten.

Daraus folgt aber, daß bei einer vollen Steckerbelegung die Prüfkassette nicht mehr direkt oberhalb des Nadelfeldes ange ordnet werden kann. Um die Kräfte statisch optimal aufzufan gen, wird die Prüfkassette vielmehr seitlich versetzt ange ordnet. Eine elektrische Verbindung zwischen dem Nadelfeld und den Anschlüssen der Prüfkassette wird dann über eine auf wendige Verdrahtung hergestellt. Hierbei muß für jeden Kon taktpunkt bzw. für jede Nadel ein Draht zu einem Anschluß der Prüfkassette verlegt werden. Das bedeutet aber auch, daß für jede elekronische Baugruppe mit einer entsprechenden Prüfkas sette eine Verdrahtung erstellt werden muß. Dadurch ist eine modulare Bauweise nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer verbesserten Prüfanordnung zum Testen von unterschiedlichen elektronischen Baugruppen, die in einfacher Weise für spezi fische Baugruppen umgerüstet werden kann, sowie eines ent sprechendes Verfahrens.

Diese Aufgabe wird durch eine Prüfanordnung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst.

Die Unteransprüche geben Ausführungsarten der Erfindung an.

Ein wesentlicher Punkt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß nach dem Einbringen der zu prüfenden Baugruppe, ins besondere einer zu prüfenden Rückwand bzw. eines Backpanels für die Vermittlungstechnik, in eine erfindungsgemäße Prüfan ordnung und Befestigen der elektronischen Baugruppe unter Verwendung von Befestigungsmitteln ein elektrischer Kontakt zwischen den Kontaktpunkten der Baugruppe und den Nadeln des Nadelfeldes an einer zweiten Wechselplatte durch einen mecha nischen Antrieb bewirkt wird, der die erste Wechselplatte in Richtung der zweiten Wechselplatte bewegt, wobei die Baugrup pe exakt ausgerichtet wird. Anschließend wird unter Verwen dung eines Unterdrucks bzw. Vakuums die elektronische Bau gruppe mit den Kontaktpunkten näher an das Nadelfeld ge drückt, wodurch die Kontaktkraft zwischen den Kontaktpunkten und dem Nadelfeld erhöht wird und dadurch ein ausreichender elektrischer Kontakt hergestellt wird. Nach dem Prüfen der elektronischen Baugruppe unter Verwendung der Prüfkassette wird zuerst der Unterdruck ausgeglichen und anschließend die elektronische Baugruppe unter Verwendung des mechanischen An triebes von der zweiten Wechselplatte mit dem Nadelfeld fort bewegt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Prüfanordnung sind an der zweiten Wechselplatte Fangstifte angeordnet, die in entsprechende Aussparungen in der zu prüfenden elektronischen Baugruppe formschlüssig hineinpassen. Dadurch wird in einfa cher Weise ein exaktes Ausrichten der Baugruppe innerhalb der Prüfanordnung gewährleistet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind an der ersten Wechselplatte und an der zweiten Wechsel platte Andruckmittel derart angeordnet, daß sie von beiden Seiten auf die zu prüfende Baugruppe wirken und ihre Kräfte sich über dem Prüfling aufheben.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der An schluß für die Prüfkassette an der zweiten Wechselplatte di rekt an den elektrischen Durchführungen des Nadelfeldes ange ordnet. Hierdurch entfällt eine aufwendige 1 : 1-Verdrahtung, die jeweils einer elektronischen Baugruppe entspricht. Zum Prüfen einer Baugruppe aus einer anderen Bauserie ist somit nur ein Austauschen der ersten Wechselplatte und des Nadel feldes notwendig.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich weiterhin aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Be schreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Hierbei zeigen:

Fig. 1 schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Prüfan ordnung;

Fig. 2 eine Schnittansicht durch die Vakuumkammer der erfin dungsgemäßen Prüfanordnung.

In Fig. 1 ist eine Prüfanordnung 2 gezeigt, die eine Vakuum kammer 4 mit einem wannenförmigen Unterteil 5 mit einem Dec kel 6 aufweist. An dem Unterteil 5 ist über eine Antriebswel le 8 eine Antriebseinheit 10 angeschlossen. Unter Verwendung dieses mechanischen Antriebs 10 kann das Unterteil 5 auf- und abwärts bewegt werden.

Um in der Kammer 4 einen Unterdruck bzw. ein Vakuum zu erzeu gen, ist über eine Verbindungsleitung 12 eine Vakuumpumpe 14 angeschlossen.

Oberhalb des Deckels 6 der Vakuumkammer befindet sich eine Prüfkassette 16, die mit einem Nadelfeld (siehe Fig. 2) in nerhalb der Kammer 4 elektrisch verbunden ist. Optional kann die Prüfkassette 16 über eine Verbindungsleitung 18 mit einer Auswertungseinheit verbunden sein.

In Fig. 2 ist eine detailliertere Querschnittsansicht der in Fig. 1 dargestellten Vakuumkammer 4 mit Deckel 6 dargestellt. Gleiche Bestandteile weisen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 auf und werden hier nicht nochmals erläutert. Eine um laufende Dichtung 22 weist einen V-förmigen Querschnitt auf. Es ist allerdings auch jede weitere Dichtung im Querschnitt einsetzbar, die derart ausgebildet ist, daß sie einen definier ten Abstand dichtend nachgeben kann. Innerhalb der Kammer 4 ist eine erste Wechselplatte 24 angeordnet.

Die erste und eine zweite Wechselplatte - die hier durch den Deckel 6 selbst gebildet ist - sind für unterschiedliche Bauserien spezifisch, d. h. deren Bestandteile werden der je weiligen Bauserie angepaßt angeordnet. Durch Austausch der Wechselplatten und eine neue Anordnung der Kontaktblöcke wird die Prüfanordnung zum Testen einer anderen Bauserie umgerü stet.

An der ersten Wechselplatte 24 befinden sich Andruckmittel 26, 28. Die Andruckmittel 26 sind stabförmig, und weiterhin ist ein Federkontakt 28 vorgesehen. Aufgrund der elastischen Eigenschaften werden Beschädigungen an der Baugruppe sowie der Prüfanordnung vermieden. Die zu prüfende Baugruppe 30 wird durch Befestigungsmittel (nicht gezeigt) festgehalten.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die zweite Wechselplatte als Deckel 6 der Vakuumkammer ausgebildet. An dem Deckel 6 sind obere Andruckmittel 36 derart angeordnet, daß sie sich genau oberhalb der unteren Andruckmittel 26 befinden.

An der zweiten Wechselplatte 6 befinden sich weiterhin Fang stifte 32. Die Fangstifte 32 sind etwas länger als die oberen Andruckmittel 36 und laufen am unteren Ende spitz zu, so daß sie in entsprechende Aussparungen 34 der elektronischen Bau gruppe passen. Mittels der Fangstifte 32 und entsprechenden Aussparungen 34 ist die elektronische Baugruppe 30 innerhalb der Vakuumkammer 4 exakt ausrichtbar.

Weiterhin ist an dem Deckel 6 ein Nadelfeld 38 angeordnet. Das Nadelfeld 38 weist Nadeln 40 auf, die sich genau oberhalb von Kontaktpunkten 42 der zu prüfenden elektronischen Bau gruppe 30 befinden. Jede Nadel 40 ist federnd in einer Hülse bzw. einem Anschluß 46 angeordnet. Der Anschluß 46 ragt nach oben aus dem Nadelfeld heraus und wird durch eine Bohrung 44 durch den Deckel 6 geführt.

Zwischen der Oberseite des Nadelfeldes 38 und der Unterseite des Deckels 6 ist eine umlaufende Dichtung angeordnet, die die Kammer 4 gegenüber den Bohrungen 44 abdichtet. Jede der Nadeln 40 mit einem Anschluß 46 elektrisch verbunden. Der An schluß 46 befindet sich dem Nadelfeld 38 gegenüber auf der anderen Seite des Deckels 6 bzw. der zweiten Wechselplatte. An dem Anschluß 46 kann eine Prüfkassette 16 angeschlossen werden, so wie in Fig. 2 gezeigt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Prüfverfahren wird die zu prüfende elektronische Baugruppe 30 in die Vakuumkammer 4 eingebracht. Sie wird mit Befestigungsmitteln in der Vakuumkammer 4 ange ordnet. Die erste Wechselplatte 24 ist über federnde Befesti gungsmittel 25 an der zweiten Wechselplatte befestigt. Dieser Teil der Anordnung wird nun über die Antriebswelle 8 von ei ner Antriebseinheit 10 (aus Fig. 1) nach oben bewegt, bis die Kontaktpunkte 42 mit den Nadeln 40 mit einer geringen Kon taktkraft in Kontakt kommen. Dabei wird die zweite Wechsel platte 24 mit den stabförmigen Andruckmitteln an die Baugrup pe 30 herangeführt bis die Baugruppe auf den Andruckstiften 26 aufliegt. Im weiteren Verlauf wird die Baugruppe 30 unter Verwendung von Fangstiften 32 mit entsprechenden Aussparungen 34 in der Baugruppe 30 exakt ausgerichtet. Nun steht der nach oben zeigende Schenkel der V-förmigen Dichtung 22 in Kontakt mit der Unterseite des Deckels 6.

Die angeschlossene Vakuumpumpe 14 (aus Fig. 1) wird einge schaltet, und über die Verbindungsleitung 12 wird in der Kam mer 4 ein Unterdruck erzeugt. Der Unterdruck bewirkt, daß das Unterteil 5 und der Deckel 6 näher aneinandergezogen werden, wodurch die Vakuumdichtung 22 um die Strecke h zusammenge drückt wird. Durch die Verringerung des Abstandes zwischen der elektronischen Baugruppe 30 und der zweiten Wechselplatte bzw. dem Deckel 6 um die Strecke h werden die Kontaktpunkte 42 mit einer deutlich erhöhten Kontaktkraft auf die federnden Nadeln 40 gedrückt, wodurch ein ausreichender elektrischer Kontakt zwischen den Kontaktpunkten und den Nadeln herge stellt wird. Die außerhalb der Kammer 4 angeschlossene Prüf kassette 16 ist somit mit der zu prüfenden Baugruppe 30 elek trisch verbunden. Die Prüfkassette 16 führt nun Test- bzw. Prüfroutinen durch, die eine ordnungsgemäße Funktionalität der Baugruppe 30 überprüfen.

Nachdem die Prüfroutinen abgeschlossen sind, wird die Kammer 4 belüftet, wodurch sich der Abstand zwischen dem Unterteil 5 und dem Deckel 6 um die Strecke h vergrößert. Anschließend wird über den mechanischen Antrieb 10 und die Antriebswelle 8 das Unterteil 5 heruntergefahren. Die elektronische Bau gruppe 30 kann mit einer weiteren Baugruppe dieser Bauserie ausgetauscht werden, damit erneut eine Prüfung durchgeführt werden kann.

Die Vakuumkammer 4 bildet ein in sich kraftschlüssiges Sys tem, an dessen Außenseite keine Kräfte abgeleitet werden müs sen. Dadurch ist es nicht notwendig, daß oberhalb des Nadel feldes auf der Außenseite der zweiten Wechselplatte Abstütz mittel vorhanden sind. Eine Prüfkassette kann direkt oberhalb des Nadelfeldes angeordnet werden. Hierdurch wird erreicht, daß auch Baugruppen mit einer hohen Prüfpunkt- bzw. Kontakt punktdichte in dieser Anordnung getestet werden können. Durch die direkte Anordnung der Prüfkassette oberhalb des Nadelfel des fällt weiterhin eine Verdrahtung fort, wodurch ein modu larer Aufbau möglich wird. Dadurch können teurere Komponenten, beispielsweise das Nadelfeld, mehrmalig verwendet wer den, was zu einer Kostenersparnis führt.

Eine hohe Kontaktiergenauigkeit wird dadurch erreicht, daß zuerst ein rein mechanischer Antrieb den Prüfling auf das Na delfeld zubewegt. Und erst nachdem ein erster Kontakt mit ge ringer Kontaktkraft hergestellt ist, wird das Vakuum hinzuge schaltet, was zu einer großen Kontaktkraft führt.

Bezugszeichenliste

2

Prüfanordnung

4

Vakuumkammer

5

Unterteil

6

Deckel

8

Antriebswelle

10

Antriebseinheit

12

,

18

Verbindungsleitung

14

Vakuumpumpe

16

Prüfkassette

20

Auswerteeinheit

22

Dichtung

24

erste Wechselplatte

25

Befestigungsmittel

26

stabförmige Andruckmittel

28

Federkontakt

30

elektronische Baugruppe

32

Fangstift

34

Aussparung

36

obere Andruckmittel

38

Nadelfeld

40

Nadel

42

Kontaktpunkt

44

Durchführung

46

Anschluß

Claims

1. Prüfanordnung (2) zum Testen unterschiedlicher elektroni scher Baugruppen (30), insbesondere einer Rückwand bzw. eines Backpanels für die Vermittlungstechnik, wobei die Prüfanord nung folgendes aufweist:
Befestigungsmittel, die jeweils eine zu testende elektroni sche Baugruppe (30) halten;
eine erste Wechselplatte (24) mit Andruckmitteln;
eine zweite Wechselplatte (6) mit einem Nadelfeld (38), die der ersten Wechselplatte (24) derart gegenüberliegend ange orndet ist, daß das Nadelfeld (38) Kontaktpunkten (42) der zu prüfenden elektronischen Baugruppe (30) gegenüberliegt, wobei die einzelnen Nadeln (40) des Nadelfeldes (38) jeweils eine elektrische Durchführung (44) zu der dem Nadelfeld (38) abge wandten Seite der zweiten Wechselplatte (6) aufweisen;
einen Anschluß (46) für eine Prüfkassette (16), wobei der Anschluß (46) Kontakte aufweist, die über die elektrischen Durchführungen (44) mit den Nadeln (40) des Nadelfeldes (38) elektrisch verbunden sind und die Prüfkassette (16) auf der dem Nadelfeld (38) abge wandten Seite der zweiten Wechselplatte (6) direkt gegenüber dem Nadelfeld (38) angeordnet ist;
einen mechanischen Antrieb (10), der derart aufgebaut ist, daß die erste Wechselplatte (24) in Richtung der zweiten Wechselplatte (6) bewegt werden kann, damit die einzelnen Na deln (40) des Nadelfeldes (38) mit den entsprechenden Kon taktpunkten (42) der zu prüfenden elektronischen Baugruppe (30) in Kontakt kommen können;
eine Vakuumkammer (4), deren eine Kammerwand durch die zweite Wechselplatte (6) gebildet ist, wobei die erste Wechselplatte (24) an der gegenüberliegenden Kammerwand angeordnet ist;
eine umlaufende Dichtung (22), die zwischen der zweiten Wechselplatte (6) und Seitenwänden der Vakuumkammer (4) angeordnet ist;
eine Vakuumpumpe (14), die an einer Öffnung der Vakuumkammer (4) zum Erzeugen eines Unterdruckes angeschlossen ist, der bewirkt, daß die Dichtung (22) um die Strecke h zusammengedrückt wird, wodurch sich die Distanz zwischen der ersten Wechselplatte (24) und der zweiten Wechselplatte (6) ver ringert und somit ein zuverlässiger Kontakt zwischen al len Nadeln des Nadelfeldes (38) und den entsprechenden Kon taktpunkten (42) mit dem erforderlichen Kontaktdruck herge stellt, wird.

2. Prüfanordnung nach Anspruch 1, wobei an der zweiten Wechselplatte (6) Fangstifte (32) angeordnet sind, die in entsprechende Aussparungen (34) in der zu prü fenden elektronischen Baugruppe (30) formschlüssig passen.

3. Prüfanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei an der ersten Wechselplatte (24) und an der zweiten Wechsel platte (6) Andruckmittel (26, 36) derart angeordnet sind, daß sie von beiden Seiten auf die zu prüfende Baugruppe (30) wir ken.

4. Prüfanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Anschluß (46) für die Prüfkassette (16) an der zweiten Wechselplatte (6) durch die Durchführungen (44) in der Wech selplatte (6) hindurch angeordnet ist.

5. Prüfanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die umlaufende Dichtung (22) einen liegenden V-förmigen Quer schnitt aufweist.

6. Verfahren zum Testen einer elektronischen Baugruppe (30), insbesondere einer Rückwand bzw. eines Backpanels für die Vermittlungstechnik, mit einer Prüfanordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Einbringen der zu prüfenden Baugruppe (30) in die Prüfanord nung (2) und Befestigen mit den Befestigungsmitteln;
Erstellen eines elektrischen Kontaktes zwischen den Kontakt punkten (42) der zu prüfenden Baugruppe (30) und den Nadeln (40) des Nadelfeldes (38) an der zweiten Wechselplatte (6), wobei die erste Wechselplatte (24) mit der Baugruppe (30) un ter Verwendung des mechanischen Antriebes (10) in Richtung der zweiten Wechselplatte (6) mit dem Nadelfeld (38) bewegt wird, so daß die Kontaktpunkte (42) mit einer definierten Kontaktkraft mit den Nadeln (40) sowie die Dichtung (22) mit der Unterseite des Deckels (6) in Kontakt gebracht werden, und wobei bei dem Befestigen die zu prüfende Baugruppe (30) unter Verwendung der Fangstifte (32) exakt ausgerichtet wird;
Entlüften der Vakuumkammer (4, 6), wobei der Teil der Vakuum kammer (4) mit der ersten Wechselplatte (24) weiter um die Strecke h in Richtung auf den Deckel (6) der Vakuumkammer bewegt wird, wodurch die Kontaktkraft zwischen den Kontakt punkten (42) und den Nadeln (40) vergrößert wird;
Prüfen der elektronischen Baugruppe (30) unter Verwendung ei ner Prüfkassette (16), die über das Nadelfeld (38) und den Kontaktpunkt (42) mit der zu prüfenden Baugruppe (30) elekt risch verbunden ist;
Belüften der Vakuumkammer (4, 6), wodurch der Teil der Vaku umkammer (4) mit der ersten Wechselplatte (24) um die Strecke h von dem Deckel (6) der Kammer fortbewegt wird, so daß die Kontaktpunkte (42) der elektronischen Baugruppe (30) mit den Nadeln (40) nur noch über eine geringe Kontaktkraft in Kon takt stehen;
Lösen des elektrischen Kontaktes zwischen den Kontaktpunkten (42) der elektronischen Baugruppe (30) und den Nadeln (40) des Nadelfeldes (38), wobei der mechanische Antrieb (10) die erste Wechselplatte (24) mit der Baugruppe (30) in Richtung fort von der zweiten Wechselplatte (6) mit dem Nadelfeld (38) bewegt.