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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen von Leiterplatten.
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Aus dem Stand der Technik sind als Prüfkoffer ausgebildete Prüfvorrichtungen bekannt, die einen Bodenteil und einen relativ zum Bodenteil schwenkbaren Deckel aufweisen, wobei eine zu prüfende Leiterplatte zum Prüfen der elektrischen Eigenschaften meist manuell an Prüfmittel im Bodenteil angelegt wird und durch Schließen des Deckels in einer Prüfposition so an die Prüfmittel gegengedrückt wird, dass eine elektrische Kontaktierung zwischen der zu prüfenden Leiterplatte und den Prüfmitteln gewährleistet ist. In diesem geschlossenen Zustand des Prüfkoffers wird die Leiterplatte auf vorgegebene Eigenschaften, beispielsweise auf Übertragungscharakteristika und auf Funktionalität der auf der Leiterplatte verbauten Bauteile, geprüft, insbesondere um mangelhafte Leiterplatte aussortieren zu können. Nach dem Prüfen wird der Prüfkoffer manuell geöffnet und anschließend die Leiterplatte manuell aus der Prüfposition entnommen.
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Sollen mehrere Leiterplatten unmittelbar nacheinander geprüft werden, etwa bei der Prüfung einer Serie von Leiterplatten, so wird zum Prüfen einer weiteren Leiterplatte zunächst der Prüfkoffer geöffnet, anschließend eine zuvor bereits geprüfte Leiterplatte aus der Prüfposition entnommen und zur Seite gelegt, so dass die Prüfposition zur Aufnahme der weiteren zu prüfenden Leiterplatte zur Verfügung steht. In die nun freie Prüfposition wird die weitere Leiterplatte eingesetzt und nach Schließen des Deckels durch die Prüfmittel auf ihre Eigenschaften überprüft. Für noch eine weitere Leiterplatte werden die Schritte entsprechend wiederholt.
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Nachteilig an dieser Art des Prüfens ist, dass der Prüfdurchsatz dadurch beschränkt ist, dass die einzelnen zum Prüfen notwendigen Schritte in fester Reihenfolge und seriell aufeinander erfolgen müssen, wodurch sich mit den bekannten Prüfkoffern der Durchsatz von geprüften Leiterplatten pro Zeit nur durch ein schnelleres Abarbeiten der einzelnen Schritte erreichen lässt, wobei in der Praxis häufig hohe Durchsätze gefordert werden, etwa nach der Fertigstellung einer Losgröße von Leiterplatten.
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Weiterhin ist es bei den bekannten Prüfkoffern in geöffnetem Zustand nicht ohne weiteres ersichtlich, ob es sich bei einer in der Prüfposition befindlichen Leiterplatte um eine bereits geprüfte oder um eine noch zu prüfende Leiterplatte handelt, insbesondere wenn aufgrund des genannten Zeitdrucks mehrere Personen eingesetzt werden. Dies kann dazu führen, dass einzelne Leiterplatten mehrfach geprüft werden, somit der Zeitaufwand steigt und der Durchsatz sinkt und/oder das Folgefehler entstehen, wie etwa eine fehlerhafte Durchnummerierung der Leiterplatten, die nicht zuletzt wegen der Fehlersuche und einer etwaigen Neuprüfung des Satzes mit großem Aufwand und somit Kosten verbunden sein können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit eine Vorrichtung zum Prüfen von elektrischen Leiterplatten nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und ein Verfahren zum Prüfen von elektrischen Leiterplatten nach dem Oberbegriff des unabhängigen Verfahrensanspruchs so zu verbessern, dass sich der Prüfdurchsatz erhöht und eine bessere, fehlerunanfälligere Bedienbarkeit geschaffen wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gegeben. Ferner fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von der Beschreibung, den Ansprüchen oder den Figuren offenbart Merkmalen in den Rahmen der Erfindung. Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen sämtliche vorrichtungsgemäß offenbarten Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten, sowie alle verfahrensgemäß offenbart Merkmalen auch als vorrichtungsgemäß offenbart gelten.
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Erfindungsgemäß sind Mitnahmemittel vorgesehen, die mit dem Deckel verbunden sind und so angeordnet und ausgebildet sind, dass sie eine zu prüfende Leiterplatte vor, während oder nach dem Prüfen durch die Prüfmittel greifen und beim anschließenden Öffnen des Deckels (also Verschwenken des Oberteils) aus der Prüfposition in eine Entnahmeposition führen. Hierdurch wird es einer Prüfperson ermöglicht bereits vor dem Öffnen des Deckels eine weitere zu prüfende Leiterplatte manuell zu greifen und in die (nach dem Öffnen) freie Prüfposition zu setzen, wobei das Ergreifen parallel zum Prüfen der vorherigen Leiterplatte erfolgen kann und durch diese Parallelität ein Zeitgewinn und somit eine Durchsatzsteigerung erreicht wird. Weiterhin ist durch das erfindungsgemäße Überführen von geprüften Leiterplatten in die Entnahmeposition im geöffneten Zustand sofort ersichtlich, ob eine in der Vorrichtung angeordnete Leiterplatte bereits geprüft wurde oder nicht, wodurch die Bedienbarkeit verbessert und die Fehleranfälligkeit reduziert wird.
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Das Überführen aus der Prüfposition in eine Entnahmeposition ermöglicht ein besonders effiziente zweihändige manuelle Handhabung durch eine Bedienperson, bevorzugt mit folgenden Schritten:
- 1) Öffnen der Vorrichtung mit einer ersten Hand (beispielsweise der rechten) der Bedienperson und Ergreifen einer zu prüfenden Leiterplatte mit einer zweiten Hand (beispielsweise der linken) der Bedienperson,
- 2) Einsetzen der zu prüfenden Leiterplatte mit der zweiten Hand in die Prüfposition und Entnahme einer bereits geprüften Leiterplatte aus der Entnahmeposition mit der ersten Hand (die nach dem Öffnen frei zum Ergreifen der Leiterplatte ist),
- 3) Schließen der Vorrichtung mit der zweiten Hand und Ablage der bereits geprüften Leiterplatte auf einer Ablage, bevorzugt einem Ablagestapel,
- 4) Durchführung des Prüfvorgangs,
- 5) Wiederholung der Schritte 1 bis 4 für eine weitere zu prüfende Leiterplatte
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Die einzelnen Schritte werden nacheinander ausgeführt, jedoch können die einzelnen (mit ”und” verbundenen) Teilschritte in beliebiger Reihenfolge und bevorzugt parallel zu einander ausgeführt werden.
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Durch ein solches Verfahren wird eine besonders hohe Effizienz des Prüfverfahrens geschaffen, wobei eine einzelne Bedienperson ausreichen kann, wodurch ein hoher Prüfdurchsatz bei niedrigen Arbeitskosten (Mannstunden) erreicht wird.
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Denkbar ist es auch die einzelnen Teilschritte (anders als vorbeschrieben) mit einer beliebigen Hand durchzuführen, wobei hierdurch eine parallele Ausführung der Teilschritte teilweise nicht möglich ist.
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Weiterhin bezieht sich das oben beschriebene zweihändige Prüfungsverfahren auf den Ablauf während des Prüfens einer Vielzahl von Leiterplatten. Bei der ersten zu prüfenden Leiterplatte entfällt möglicherweise die Entnahme einer bereits geprüften Leiterplatte (wodurch auch in Schritt 3 die Ablage der geprüften Leiterplatte entfällt und die Vorrichtung optional mit der – freien – ersten Hand geschlossen werden kann). Bei der letzten zu prüfenden Leiterplatte entfällt entsprechend in Schritt 1 das Ergreifen einer zu prüfenden Leiterplatte und deren Einsetzen in Schritt 2, sodass die Handwahl für die einzelnen Teilschritte in diesem Fall weitgehend beliebig ist, jedoch weiterhin bevorzugt für das Öffnen der Vorrichtung und das Ergreifen der geprüften Leiterplatte unterschiedliche Hände gewählt werden, um vorgenannte Effizienzvorteile auch hier nutzen zu können.
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Insbesondere bei hochempfindlichen Baugruppen, kann es vorteilhaft sein den Ablageort der Leiterplatte (beispielsweise eine Box) im Wechsel zu verwenden. Bevorzugt wird die Leiterplatte aus der Lagerposition entnommen, geprüft, und anschließend wieder in der selben Lagerposition (aus der sie entnommen wurde) abgelegt werden.
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Bevorzugt umfassen die Prüfmittel einen oder mehrere Prüfstifte, etwa aus der
DE 20 2010 013 616 U1 oder der
DE 20 2010 007 229 U1 der Anmelderin bekannte Hochfrequenz-Prüfstifte. Diese Prüfstifte eignen sich besonders für das Prüfen der Hochfrequenzeigenschaften der zu prüfenden Leiterplatte. Vorteilhaft sind diese Prüfstifte komprimierbar ausgebildet, etwa durch das Vorsehen von Federmitteln, sodass eine durch die Antriebsmittel ausgeübte Kraft von den Prüfstiften aufgenommen werden kann.
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Bevorzugt weisen die Mitnahmemittel mehrere stiftartige Greifelemente auf, die jeweils an ihrem den Prüfmitteln (und somit dem Unterteil) zugewandten Ende eine Aussparung aufweisen, die in ihrer Höhenerstreckung an die Höhenerstreckung der Leiterplatte angepasst ist, und wobei die Aussparung in ihrer Tiefenerstreckung so ausgebildet ist, dass zwischen den Greifelementen die Leiterplatte formschlüssig aufgenommen werden kann. Bevorzugt hat die Aussparung eine Höhenerstreckung im Bereich zwischen 5 μm und 5 mm und eine Tiefenerstreckung zwischen 1 mm und 30 mm. Insgesamt ermöglichen es die Greifelementen beim Schwenken des Oberteils die Leiterplatte aus der Prüfposition heraus in die Entnahmeposition zu überführen. Als Mitnahmemittel sind eine Vielzahl von Realisierungsformen denkbar, beispielsweise auch Hakenelemente und/oder (elektro-)magnetische Verbindungen. Wesentlich ist, dass die Mitnahmemittel die Leiterplatte in der Prüfposition ergreifen und in eine (von der Prüfposition verschiedene) Entnahmeposition überführen.
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Auch sind in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung Ausrichtungsmittel vorgesehen, die die Position der Leiterplatte in der Prüfvorrichtung vorgeben, insbesondere beim manuellen Einsetzen der Leiterplatte und/oder während des Prüfvorgangs, wobei unter Prüfvorgang das Prüfen der Leiterplatte durch die Prüfmittel zu verstehen ist. Solche Ausrichtungsmittel können beispielsweise als negative Passform einer Leiterplatte ausgebildet sein und/oder vom Unterteil herausragende Abstandshalter umfassen.
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Um Störeinflüsse während des Prüfvorgangs zu minimieren, hat es sich insbesondere bei der Prüfung von Hochfrequenzeigenschaften der Leiterplatte bzw. der auf der Leiterplatte verbauten Bauteile als vorteilhaft erwiesen, Teile der Prüfvorrichtung aus ESD-gerechtem Material auszufertigen, insbesondere solches Material, das den Anforderungen der DIN EN 61340-5-1 gerecht wird. Insbesondere bei den Teilen der Prüfvorrichtung, die nahe der Prüfposition sind und bei den Teilen, die im unmittelbaren Kontakt zur Leiterplatte stehen, wirkt sich eine solche Materialwahl positiv auf die Prüfqualität aus.
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Um ein definiertes Aufklappverhalten der Vorrichtung (bzw. Schwenkverhalten des Oberteils gegenüber dem Unterteil) zu gewährleisten, ist das Oberteil bevorzugt über eine Gelenkverbindung an dem Unterteil fixiert. Zu der Ausgestaltung der Gelenkverbindung sei auf das Produkt MA 2112 der Anmelderin (etwa erhältlich unter der Artikelnr. 32660) verwiesen, welches als zur Erfindung zugehörig einbezogen und beansprucht gelten soll. Diese Gelenkverbindung zeichnet sich durch ihre Kurvenmechanik besonders aus.
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Weiter vorteilhaft können an der Vorrichtung Anzeigemittel vorgesehen sein, die ein Prüfergebnis unmittelbar nach dem Prüfvorgang anzeigen, so dass beispielsweise das Prüfergebnis einer Bedienperson unmittelbar ersichtlich ist und diese zeitnah darauf reagieren kann.
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Bevorzugt wird der Prüfvorgang unmittelbar mit dem Schließen des Deckels (und somit mit dem Anpressen der zu prüfenden Leiterplatte gegen die Prüfmittel), etwa ausgelöst durch Kontakt- und/oder Drucksensoren, in Gang gesetzt.
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Alternativ oder ergänzend ist es denkbar Prüfstartmittel etwa in Form eines manuell betätigbaren Schalters vorzusehen, die ein (möglicherweise erneutes) Prüfen der Leiterplatte veranlassen, so dass der Prüfzeitpunkt gezielt beeinflusst werden kann und/oder ein Prüfvorgang im Zweifel wiederholt werden kann.
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Für eine hohe Mobilität kann die Vorrichtung als tragbarer Prüfkoffer ausgebildet sein, wobei bevorzugt Tragemittel etwa in Form eines Henkels vorgesehen sind. Da bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eine geprüfte Leiterplatte nach dem Prüfvorgang in die Entnahmeposition gebracht wird und somit die Prüfposition frei ist, hat es sich als verfahrensmäßig vorteilhaft herausgestellt, wenn beim Prüfen zuerst eine weitere zu prüfende Leiterplatte in die Prüfposition zugeführt wird bevor die bereits geprüfte Leiterplatte entnommen wird.
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Insgesamt ermöglicht es die Erfindung das Prüfen von Leiterplatten so zu verbessern, dass ein höherer Prüfdurchsatz erreicht wird und gleichzeitig die Bedienbarkeit erhöht wird und mögliche Fehlerquellen, insbesondere beim Prüfen einer Vielzahl von Leiterplatten, beseitigt werden. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1: eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Leiterplatte in der Prüfposition im geöffneten Zustand in einer perspektivischen Ansicht,
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2: die Ausführungsform der Vorrichtung im nahezu geschlossenen Zustand vor dem Prüfvorgang in einer perspektivischen Schnittansicht,
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3: 2 in einer Seitenschnittansicht,
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4: die Ausführungsform der Vorrichtung im geschlossenen Zustand mit der Leiterplatte in der Prüfposition während des Prüfvorgangs in einer perspektivischen Ansicht,
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5: 4 in einer perspektivischen Schnittansicht,
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6: 4 in einer Seitenschnittansicht,
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7: die Ausführungsform der Vorrichtung im nahezu geschlossenen Zustand nach dem Prüfvorgang in einer perspektivischen Schnittansicht,
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8: 7 in einer Seitenschnittansicht, und in
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9: die Ausführungsform der Vorrichtung im geöffneten Zustand nach dem Prüfvorgang in einer perspektivischen Ansicht.
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In den 1 bis 9 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in verschiedenen Ansichten und/oder verschiedenen Zuständen des Prüfverfahrens dargestellt, wobei 1, 2 und 3, 4 bis 6, 7 und 8 sowie 9 jeweils einen gemeinsamen Zustand des Prüfverfahrens wiedergeben und wobei die Reihenfolge der in den Figuren dargestellten Zustände dem Ablauf eines Prüfverfahrens einer einzelnen Leiterplatte entspricht.
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Die Vorrichtung 1 ist in dieser (beispielhaften) Ausführungsform als Prüfkoffer realisiert, der ein als Deckel ausgebildetes Oberteil 2 und ein als Massivkörper ausgebildetes Unterteil 4 umfasst, wobei das Oberteil 2 gegenüber dem Unterteil 4 durch eine Gelenkverbindung 6 (hier ausgebildet durch Scharniere) verschwenkbar fixiert ist.
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Am Oberteil 2 sind Anpressmittel 8 in Form von einer Mehrzahl von Plastikstiften 13 vorgesehen, die beim Schließen des Oberteils 2 (also beim Verschwenken des Oberteils 2 hin zum Unterteil 4 bis zum flächigen Anliegen) eine sich in einer Prüfposition 20 (welche dem Unterteil 4 zugeordnet ist) befindliche Leiterplatte 60 an Prüfmittel 22 andrückt, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen den Prüfmitteln 22 und der Leiterplatte 60 herzustellen.
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Weiterhin sind am Oberteil 2 Mitnahmemittel 12 vorgesehen, welche mehrere Greifelemente 14 umfassen, die an ihren dem Unterteil zugewandten Enden Metallköpfe 11 aufweisen, wobei die Metallköpfe 11 wiederum jeweils mit Aussparungen 15 in Form von Ringnuten zur formschlüssigen Aufnahme eines Randbereichs der Leiterplatte 60 versehen sind.
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Zum genauen manuellen Einsetzen der Leiterplatte 60 in die Prüfposition 20 sind am Unterteil 4 Ausrichtungsmittel 24 in Form von Begrenzungselementen vorgesehen, die die Prüfposition 20 randseitig einschließen und somit die Leiterplatte 60 beim Einsetzen in die gewünschte Position (die Prüfposition 20) zwingen. Die Begrenzungselemente haben für ein fehlertoleranteres Einsetzen abgewinkelte Randseiten und verjüngen sich nach oben hin (also in die Richtung aus der die Leiterplatte 60 eingesetzt wird), so dass die maximale (horizontale) Abweichung der Leiterplatte 60 von der Prüfposition 20 in Einsetzrichtung (hin zur Prüfposition 20) abgelehnt.
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Weiterhin sind am Unterteil Anzeigemittel 26 vorgesehen, die die Anzahl der geprüften Leiterplatten unmittelbar nach dem Prüfvorgang anzeigen können. Auch sind für eine erhöhte Mobilität am Unterteil 4 Tragemittel 30 in Form von Henkeln angeordnet.
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Zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Prüfverfahrens wird zunächst wie etwa in 1 ersichtlich die Leiterplatte 60 in die Prüfposition 20 eingesetzt. Nun wird die in 3 gezeigt dass Oberteil 2 gegenüber dem Unterteil 4 so verschwenkt, dass Oberteil 2 und Unterteil 4 flächig aneinander zu liegen kommen (der Deckel des Prüfkörpers wird geschlossen). Während des Verschwenkens stoßen die Metallköpfe der Greifelemente 14 zunächst an die Leiterplatte 60 an, durch die Flexibilität der Kunststoffstifte 13 werden sie aber um die Leiterplatte 60 herumgeführt bis schließlich im geschlossenen Zustand (etwa wie in 5 dargestellt) die Leiterplatte 60 in den Aussparungen 15 der Greifelemente 14 formschlüssig aufgenommen sind.
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Im geschlossenen Zustand wird die Leiterplatte 60 durch die Prüfmittel 22 auf ihre Funktionalität und elektrischen Eigenschaften geprüft. Die Anzahl der bisher geprüften Leiterplatten wird an den Anzeigemitteln 26 angezeigt.
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Nach dem Prüfvorgang wird das Oberteil 2 wieder vom Unterteil 4 weg geschwenkt (der Deckel wird geöffnet). Durch den Formschluss der Mitnahmemittel zwölf gegenüber der Leiterplatte 60 wird diese aus der Prüfposition 20 hinaus in eine Entnahmeposition 10 (wie etwa in 9 ersichtlich) mitgenommen. Da die Prüfposition 20 frei von der Leiterplatte 60 ist, welche sich nun in der Entnahmeposition 10 befindet, kann nun unmittelbar eine weitere Leiterplatte in die Prüfposition 20 eingesetzt werden, wodurch vorbeschriebene positive Einflüsse auf Prüfungsdurchsatz, Bedienbarkeit und Fehlerbeseitigung erreicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Prüfvorrichtung
- 2
- Oberteil
- 4
- Unterteil
- 6
- Gelenkverbindung
- 8
- Anpressmittel
- 10
- Entnahmeposition
- 12
- Mitnahmemittel
- 13
- Kunststoffstifte
- 14
- Greifelemente
- 15
- Aussparungen
- 20
- Prüfposition
- 22
- Prüfmittel
- 24
- Ausrichtungsmittel
- 26
- Anzeigemittel
- 28
- Prüfstartmittel
- 30
- Tragemittel
- 60
- Leiterplatte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202010013616 U1 [0015]
- DE 202010007229 U1 [0015]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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