DE102009016789A1 - Method for electrical functional testing of single-side or double-side electrically contactable test point of e.g. printed circuit board, involves arranging contact points, which fulfill condition in which area is greater than distance - Google Patents

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Abstract

The method involves arranging electrically conductive grid contact points in a XY-pattern. The grid contact points are electrically isolated against each other so that the grid contact points are at a distance to each other, where the grid contact points fulfill a condition in which grid contact point width or grid contact point diameter and grid contact point distance is less than smallest actual test point distance and another condition in which a test point area is greater than the grid contact point distance. An independent claim is also included for a device for electrical functional testing of single-side or double-side electrically contactable test points of an unloaded, electrical circuit carrier, comprising a measuring and control unit.

Description

Der Messaufnehmer (C, B) besteht aus einer aktiven Schaltmatrix (C) und darauf aufgelegter Kontaktmatte (B), wobei sich die bei beiden gleichförmig angeordneten, elektrisch leitenden Rasterkontaktpunkte (d) und (g) reproduzierbar elektrisch leitend miteinander verbinden. Die Schalter (S1 bis Sn) können über die Ansteuerleitungen (s1 bis sn) mit Hilfe der Steuer- und Meßelektronik F einzeln oder in Gruppen schnell angesteuert werden und somit über die Meßleitungen (m1 bis mn) die Rasterkontaktpunkte (d) mit der Auswertelektronik (F) elektrisch leitend verbinden.Of the Sensor (C, B) consists of an active switching matrix (C) and contact pad (B) applied thereto, both of which are in contact with each other uniform arranged, electrically conductive raster contact points (d) and (g) reproducible electrically conductively connect together. The switches (S1 to Sn) can over the Control lines (s1 to sn) with the help of the control and measuring electronics F be controlled individually or in groups quickly and thus on the test leads (m1 to mn) the raster contact points (d) with the evaluation electronics (F) electrically conductively connect.

Die Kontaktmatte (B) stellt die mechanische Verbindung zwischen Schaltmatrix (C) und Prüfling (A) sowie die elektrische Verbindung zwischen Rasterkontaktpunkt (d) und zu testenden Prüfpunkten (a) her. Ausreichende Kompressibilität der Kontaktmatte (B) in Z-Richtung gleicht übliche Oberflächenstrukturen des Prüflings (A) aus. In X- und Y-Richtung ist die Kontaktmatte (B) ausreichend formstabil. Alle Rasterkontaktpunkte (d) der Kontaktmatte (B) sind elektrisch gegeneinander isoliert.The Contact mat (B) provides the mechanical connection between switching matrix (C) and examinee (A) and the electrical connection between the grid contact point (d) and test points to be tested (a) ago. Sufficient compressibility of the contact mat (B) in the Z direction is like usual surface structures of the test piece (A) off. In the X and Y direction, the contact mat (B) is sufficient dimensionally stable. All grid contact points (d) of the contact mat (B) are electrically isolated from each other.

Ein elektrisch meßbarer Stromfluß entsteht bei geschlossenem Stromkreis über die Schnittstelle E, selektierte Schalter (S1 bis Sn), Rasterkontaktpunkt (d) und (g) sowie zu testende Leiterbahnnetze. Über die Meßleitungen (m1 bis mn) werden Stromfluss und elektrische Widerstände gemessen. Kontakt- und Übergangswiderstände sind gering, reproduzierbar und können daher verrechnet oder über bekannte messtechnische Verfahren wie z. B. Vierleitertechnik gegebenenfalls kompensiert werden.One electrically measurable Current flow arises with closed circuit via the interface E, selected switches (S1 to Sn), raster contact point (d) and (g) and to be tested interconnects. Via the test leads (m1 to mn) Current flow and electrical resistances measured. Contact and contact resistances are low, reproducible and can therefore charged or over known metrological methods such. B. four-wire technology, if necessary be compensated.

Mit Hilfe der bekannten Testdaten (Gerber Files, CAD-Daten o. ä) und durch die zu Beginn des Testverlauf eingebrachte Lageerkennung wird das tatsächliche Leiterbild berechnet und die zur Herstellung geschlossener Stromkreise notwendigen Schalter der aktiven Schaltmatrix angesteuert, welche gezielt die Verbindung zu den Prüfpunkten (a) des Prüflings (A) herstellen. Somit werden alle auf dem Prüfling (A) befindliche Leiterbahnnetze, einzelne Prüfpunkte (a) und/oder miteinander verbundene Netzwerkendpunkte, auf notwendige elektrische Verbindung, Unterbrechung und Kurzschluss hin getestet.With Help of known test data (Gerber files, CAD data o. Ä.) And by the introduced at the beginning of the test history position is the actual Conductor image calculated and for the production of closed circuits necessary switch the active switching matrix driven, which specifically the connection to the checkpoints (a) the candidate (A) make. Thus, all on the test specimen (A) located interconnect networks, individual checkpoints (a) and / or interconnected network endpoints, to necessary electrical connection, open circuit and short circuit tested.

Bei einseitig kontaktierbaren Leiterbahnnetzen erfolgt im Gut-Test ein Stromfluß von der Mess- und Steuereinheit (F) über die Schnittstelle (E), den Meßaufnehmer (B, C), das zu prüfende Leiterbahnnetz des Prüflings (A) und den gleichen Meßaufnehmer (B, C) wieder zurück. Bei beidseitig kontaktierbaren Leiterbahnnetzen fließt der Strom über den zweiten Meßaufnehmer zur Mess- und Steuereinheit (F) zurück.at One-sided contactable interconnect networks are in the good test Current flow of the measuring and control unit (F) via the interface (E), the transducer (B, C), the test to be tested Conductor network of the test object (A) and the same transducer (B, C) back again. In both sides contactable interconnects of the current flows through the second transducer back to the measuring and control unit (F).

Testbar sind ein- oder beidseitig kontaktierbare, elektrische Schaltungen, deren kleinster tatsächlicher Prüfpunktabstand (b) größer ist, als die Summe aus Rasterkontaktpunktdurchmesser (d) + Rasterkontaktpunktabstand (e) der Kontaktmatte (B). Die Prüfpunktfläche (c) muss größer sein als der kleinste Abstand zwischen zwei Rasterkontaktpunkten (d) der Kontaktmatte (B).testable are contactable on one or both sides, electrical circuits, their smallest actual checkpoint distance (b) is larger as the sum of raster contact point diameter (d) + raster contact point distance (e) the contact mat (B). The checkpoint area (c) has to be bigger as the smallest distance between two raster contact points (d) the contact mat (B).

Das Bestimmen der Lage des Prüflings (A) auf der Kontaktmatte (B) erfolgt mit Hilfe von mindestens zwei identifizierbaren Leiterbahnnetzendpunkten (a) auf dem Prüfling (A) durch gezieltes Aufschalten von Testströmen und bekannten Approximationsverfahren. Spezielle Auflage- oder Anlegehilfen sind nicht notwendig.The Determining the position of the test object (A) on the contact mat (B) with the help of at least two Identifiable interconnect network endpoints (a) on the device under test (A) by targeted application of test currents and known Approximationsverfahren. Special edition or landing aids are not necessary.

Die vorgestellte Erfindung erlaubt mindestens folgende Auswertungen: Soll/Ist Vergleich elektrischer Funktionswerte; Unterbrechungstest; Kurzschlusstest; Erkennung und Kompensation von linearen Versatzen oder Winkelversatzen und Verzerrungen im Leiterbild mit Hilfe bekannter trigonometrischer Berechnungen. Alle Leiterplatten sind testbar, soweit die Grundvoraussetzungen zur Prüfbarkeit des Prüflings (A), wie oben beschrieben, erfüllt sind.The presented invention allows at least the following evaluations: Target / actual comparison of electrical function values; Interruption test; Short-circuit test; Detection and compensation of linear misalignments or Angular misalignments and distortions in the conductor pattern using known trigonometric calculations. All printed circuit boards are testable, as far as the basic requirements for the testability of the test object (A), as described above are.

Das hier vorgestellte prüflingsunabhängige Testsystem erreicht hohe Testgeschwindigkeiten, kann automatisiert werden und bietet sich somit an für den elektrischen Funktionstest marktüblicher Großserienproduktionen, Kleinserien und Prototypentests von unbestückten ein- und beidseitigen elektrischen Schaltungsträgern wie Leiterplatten, Substraten, Keramiken, Bond- und Flexschaltungen. Mechanische Beanspruchungen von Prüfpunkten entstehen nicht. Niedrigere Anforderungen an den Anpressdruck reduzieren Mechanik und somit Baugröße und Kosten von Testgeräten nach diesem Erfindungsprinzip.The here presented test-independent test system Achieves high test speeds, can be automated and thus offers itself for the electrical function test of market standard mass production, small series and prototype tests of unpopulated single and double-sided electrical circuit carriers such as printed circuit boards, substrates, Ceramics, bonding and flex circuits. Mechanical stresses of checkpoints do not arise. Reduce lower requirements for the contact pressure Mechanics and thus size and cost of test equipment according to this principle of the invention.

Zu 1: Prinzipieller Aufbau des Systems

A
= Prüfling (z. B. Leiterplatte) mit Leiterbahnnetzen, Leiterbahnnetzendpunkten und anderen Testpunkten
B
= Kontaktmatte mit gleichmäßig verteilten Kontaktrasterpunkten
C
= Aktive Schaltmatrix mit gleichmäßig verteilten, einzelnen oder in Gruppen schaltbaren, elektrischen Schalterelementen
D
= Grundplatte
E
= Mess- und Schalterschnittstelle zur Steuerung- und Messelektronik
F
= Steuer- und Messelektronik
To 1 : Basic structure of the system
A
= DUT (eg circuit board) with trace nets, trace network endpoints and other test points
B
= Contact mat with evenly distributed contact grid points
C
= Active switching matrix with uniformly distributed, individual or group-switchable, electrical switch elements
D
= Base plate
e
= Measuring and switch interface to the control and measuring electronics
F
= Control and measuring electronics

Zu 2: Detailzeichnung eines Prüflings (A) mit Kontaktmatte (B), einseitig

Figure 00030001
To 2 : Detail drawing of a test object (A) with contact mat (B), one-sided
Figure 00030001

Zu 3: Detailzeichnung Y, Prinzipschaltung einer Schaltmatrix (C) Schaltmatrix:

m1, m2, m3, m4
= Messleitungen
s1, s2
= Steuerleitungen
S1, S2
= Schalter
g
= Rasterkontakte der Schaltmatrix
To 3 : Detail drawing Y, basic circuit of a switching matrix (C) Switching matrix:
m1, m2, m3, m4
= Test leads
s1, s2
= Control lines
S1, S2
= Switch
G
= Raster contacts of the switching matrix

Claims (13)

Verfahren und Vorrichtung eines prüflingsunabhängigen Testsystemes zum elektrischen Funktionstest von ein- oder beidseitig elektrisch kontaktierbaren Prüfpunkten – gegeben durch Leiterbahnnetzendpunkte oder Einzelpunktnetzwerke –, von unbestückten elektrischen Schaltungsträgern wie z. B. Leiterplatten, Substraten, Keramiken, Bond- und Flexschaltungen für den Einsatz in Groß- und Kleinserien sowie Prototypenfertigung, durch einen Meßaufnehmer, dessen gleichförmig in einem XY-Raster angeordneten, elektrisch leitfähigen aber gegeneinander elektrisch isolierten Rasterkontaktpunkte, einzeln oder in Gruppen angesteuert, leitfähige Verbindungen zwischen dem zu prüfenden elektrischen Schaltungsträger – nachfolgend Prüfling (A) genannnt – und einer Mess- und Steuereinheit herstellt und dessen Kontaktpunktraster folgende zwei Bedingungen erfüllt: a. (Rasterkontaktpunktbreite oder Durchmesser des Rasterkontaktpunktes (d) + Rasterkontaktpunktabstand (e)) < kleinster tatsächlicher Prüfpunktabstand (b) b. die Prüfpunktfläche (c) muss größer sein als der kleinste Abstand (e) zwischen zwei Rasterkontaktpunkten (d).Method and device of a test-independent test system for electrical function test of one or both sides electrically contactable test points - given by conductor network termination points or single point networks -, by unpopulated electrical circuit boards such as As printed circuit boards, substrates, ceramics, bonding and flex circuits for the Use in wholesale and small series and prototype production, through a transducer, its uniform arranged in an XY grid, but electrically conductive against each other electrically isolated raster contact points, individually or in groups, conductive connections between the one to be tested electrical circuit carrier - below examinee (A) called - and a measuring and control unit manufactures and its contact point grid meets the following two conditions: a. (Raster contact point width or diameter of the raster contact point (d) + pitch contact point distance (e)) <smallest actual check point distance (b) b. the Checkpoint area (c) has to be bigger as the smallest distance (e) between two raster contact points (d). Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktmatte (B) die mechanische Verbindung zwischen Schaltmatrix (C) und Prüfling (A) sowie die elektrische Verbindung zwischen Rasterkontaktpunkt (d) und zu testenden Prüfpunkten (a) herstellt. Ausreichende Kompressibilität der Kontaktmatte (B) in Z-Richtung gleicht übliche Oberflächenstrukturen des Prüflings (A) aus. In X- und Y-Richtung ist die Kontaktmatte (B) ausreichend formstabil. Alle Rasterkontaktpunkte (d) der Kontaktmatte (B) sind elektrisch gegeneinander isoliert.Method and device according to claim 1 characterized characterized in that the contact mat (B) the mechanical connection between switching matrix (C) and test object (A) and the electrical connection between the grid contact point (d) and test points to be tested (a) produces. Sufficient compressibility of the contact mat (B) in the Z direction is like usual surface structures of the test piece (A) off. In the X and Y direction, the contact mat (B) is sufficient dimensionally stable. All grid contact points (d) of the contact mat (B) are electrically isolated from each other. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisch meßbarer Stromfluß bei geschlossenem Stromkreis über die Schnittstelle E, selektierte Schalter (S1 bis Sn), Rasterkontaktpunkt (d) und (g) sowie zu testende Leiterbahnnetze, entsteht. Über die Meßleitungen (m1 bis mn) werden Stromfluss und elektrische Widerstände gemessen.Device according to claims 1 and 2, characterized that an electrically measurable Current flow at closed circuit via the interface E, selected switches (S1 to Sn), raster contact point (d) and (g) as well as to be tested interconnects, arises. About the test leads (m1 to mn), current flow and electrical resistances are measured. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der bekannten Testdaten (Gerber Files, CAD-Daten o. ä) und durch die zu Beginn des Testverlauf eingebrachte Lageerkennung das tatsächliche Leiterbild berechnet wird und die zur Herstellung geschlossener Stromkreise notwendigen Schalter der aktiven Schaltmatrix angesteuert werden, welche gezielt die Verbindung zu den Prüfpunkten (a) des Prüflings (A) herstellen. Somit werden alle auf dem Prüfling (A) befindliche Leiterbahnnetze, einzelne Prüfpunkte (a) und/oder miteinander verbundene Netzwerkendpunkte, auf notwendige elektrische Verbindung, Unterbrechung und Kurzschluss hin getestet.A method according to claim 1 to 3, characterized in that with the aid of the known test data (Gerber Files, CAD data o. Ä) and introduced by the beginning of the test history position detection, the actual circuit pattern is calculated and necessary for the production of closed circuits switch the active Switching matrix are controlled, which specifically connect to the test points (a) of the test specimen (A) produce. This means that all traces on the test specimen (A), individual test points (a) and / or interconnected network endpoints, tested for necessary electrical connection, disconnection and short circuit. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass bei einseitig kontaktierbaren Leiterbahnnetzen im Gut-Test ein Stromfluß von der Mess- und Steuereinheit (F) über die Schnittstelle (E), den Meßaufnehmer (B, C), das zu prüfende Leiterbahnnetz des Prüflings (A) und den gleichen Meßaufnehmer (B, C) wieder zurück erfolgt. Bei beidseitig kontaktierbaren Leiterbahnnetzen fließt der Strom über den zweiten Meßaufnehmer zur Mess- und Steuereinheit (F) zurück.Method according to claims 1 to 4, characterized that in one-sided contactable interconnects in good test a current flow of the measuring and control unit (F) via the interface (E), the transducer (B, C), the test to be tested Conductor network of the test object (A) and the same transducer (B, C) back again he follows. In both sides contactable interconnects of the current flows through the second transducer back to the measuring and control unit (F). Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Prüflings (A) auf der Kontaktmatte (B) mit Hilfe von mindestens zwei identifizierbaren Leiterbahnnetzendpunkten (a) auf dem Prüfling (A) durch gezieltes Aufschalten von Testströmen und bekannten Approximationsverfahren bestimmt wird. Spezielle Auflage- oder Anlegehilfen sind nicht notwendig.Method according to claims 1 to 5, characterized that the location of the specimen (A) on the contact mat (B) with the help of at least two identifiable Conductor network end points (a) on the test specimen (A) by deliberate intrusion of test currents and known Approximationsverfahren is determined. Special edition or landing aids are not necessary. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass Beschädigungen der Prüflinge (A), und/oder mechanische Beanspruchung von Prüfpunkten ausgeschlossen werden.Device according to Claims 1 to 6, characterized that damages the examinees (A), and / or mechanical stress on test points. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 7 dadurch gekennzeichnet, dass unbestückte Prüflinge (A) das Format des Messaufnehmers (C, B) nicht überschreiten, mit diesem universellen Adaptersystem sicher getestet werden können.Device according to claims 1 and 7, characterized that unpopulated specimens (A) do not exceed the format of the sensor (C, B), with this universal Adapter system can be safely tested. Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass durch das minimale Rastermaß (Vektor F) nach Anspruch 1a und 1b des Messaufnehmers (C, B), meist mehrere Rasterkontaktpunkte (d) der Kontaktmatte (B) einen Prüfpunkt (a) des Prüflings (A) kontaktieren und somit Leiterbild- und Maskenversatz ohne Einfluss auf das Testergebnis sind. Method and device according to claims 1 to 8, characterized in that by the minimum pitch (vector F) according to claim 1a and 1b of the sensor (C, B), usually several Raster contact points (d) of the contact mat (B) a test point (a) of the test piece (A) contact and thus conductor pattern and mask offset without influence are on the test result. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9 gekennzeichnet dadurch, dass Leiterbildversatz durch Produktionsfaktoren außerhalb eines durch die weitere Verwendung vorgegebenen oder explizit anzugebenen Toleranzbereiches in die Gut-Schlecht Sortierung aufgenommen werden kann.A method according to claim 1 to 9 characterized by that ladder image offset by production factors outside one specified by the further use or explicitly stated Tolerance range can be included in the good-bad sorting can. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass der hier vorgestellte Messaufnehmer (C, B), bestehend aus Schaltmatrix (C) und Kontaktmatte (B) die Funktion eines typenunabhängigen Adapters übernimmt.Device according to claims 1 to 10 characterized that the presented here sensor (C, B), consisting of switching matrix (C) and contact mat (B) assumes the function of a type-independent adapter. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass die, die Oberflächenstruktur ausgleichende Kontaktmatte (B) mechanische Beschädigungen von Prüfpunkten (a) des Prüflings (A), BondPads und dem Prüfling (A) selbst, ausschließt.Device according to one of claims 1 to 11, characterized that the, the surface texture compensating contact mat (B) mechanical damage of test points (a) the candidate (A), BondPads and the examinee (A) itself, excludes. Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass mit dem vorgestellten Testsystem, einfaches Handling der Prüflinge einen schnellen Durchfluss am Tester sichert.Method and device according to claims 1 to 12, characterized in that with the presented test system, easy handling of the samples ensures a fast flow on the tester.
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