DE10219618A1

DE10219618A1 - Vorrichtung zum Testen von Leiterplatten

Info

Publication number: DE10219618A1
Application number: DE10219618A
Authority: DE
Inventors: Guenther Roeska
Original assignee: Scorpion Technologies AG
Current assignee: Scorpion Technologies AG
Priority date: 2002-05-02
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2003-11-27
Also published as: AU2003233224A1; US7081768B2; WO2003093839A1; US20050237072A1

Abstract

Eine Vorrichtung zum Testen von in einem Muster angeordnete Kontaktstellen (3) aufweisenden Leiterplatten (1), mit einer parallel zur Leiterplatte (1) angeordneten und gegen diese bewegbaren Nadelplatte (4), welche mit ihren Spitzen im Muster der Kontaktstellen (3) angeordnete feststehende Nadeln (6) trägt, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (6) mit ihren Spitzen in Richtung (x, y) der Ebene der Nadelplatte (4) verstellbar angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Erfindung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Leiterplatten bestehen aus einem isolierenden Basismaterial, in der Regel aus Kunststoff, sind mit Leiterbahnen versehen und mit elektronischen Bauelementen durch Verlöten mit den Leiterbahnen bestückt. Sie werden ein- oder mehrfach getestet, z. B. einmal als unbestückte Leiterbahn und später noch einmal nach kompletter Bestückung. Dabei werden sie in einer Testvorrichtung mit Nadeln an bestimmten Kontaktstellen kontaktiert, zwischen denen über die kontaktierenden Nadeln und daran angeschlossene Meßgeräte bestimmte elektrische Parameter, wie z. B. Stromdurchgang geprüft werden. Auf einer Leiterplatine üblicher Ausbildung können einige hundert Kontaktstellen vorliegen, die in unterschiedlichen Kombinationen zur Messung kontaktiert werden müssen.

Die Kontaktstellen können Stellen auf Leiterbahnen, Lötpunkte oder auch Stellen auf elektronischen Bauelementen sein, wie z. B. Beine von ICs.

Da Kontaktstellen auf Leiterbahnen üblicherweise in einem vorgegebenen Punktraster angeordnet sind, sind Testvorrichtungen mit einer Nadelplatte bekannt, die auf allen Rasterpunkten Nadeln trägt. Damit lassen sich alle Rasterpunkte, u. a. auch die gewünschten Kontaktstellen, sehr schnell kontaktieren. Solche Testvorrichtungen sind allerdings außerordentlich aufwendig, da sie eine Vielzahl von Nadeln tragen, von denen bei einem Testvorgang nur wenige benutzt werden.

Ferner sind Testvorrichtungen mit wenigen Nadeln bekannt, die während des Testens von einer Kontaktstelle zur nächsten bewegt werden. Solche Testvorrichtungen sind ebenfalls konstruktiv sehr aufwendig und vor allem aufgrund der geringen Nadelgeschwindigkeit langsam.

Gattungsgemäße Testvorrichtungen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art weisen auf einer Nadelplatte nur so viele Nadeln auf, wie zum Testen einer bestimmten Leiterplatte benötigt sind. Sie sind daher kostengünstiger als Vorrichtungen, die auf allen Rasterpunkten Nadeln tragen. Die Nadeln sind dabei in dem Muster der Kontaktstellen angeordnet, so daß sie bei Bewegung der Nadelplatte gegen die Leiterplatte die Kontaktstellen treffen. Ein Testvorgang mit gleichzeitiger Kontaktierung aller Kontaktstellen erfordert nur einen einmaligen Hub der Nadelplatte, so daß mit diesen Testvorrichtungen sehr schnell getestet werden kann.

Ein wesentlicher Nachteil bekannter gattungsgemäßer Testvorrichtung ist jedoch der, daß beim Testen unterschiedlicher Leiterplatten für jeden zu testenden Leiterplattentyp eine gesonderte Nadelplatte mit entsprechendem Nadelmuster bereitgehalten werden muß. Dies bedeutet einen erheblichen Investitionsaufwand. Bei kleinen Serien von Leiterplatten muß genau überlegt werden, ob die Anfertigung und Bereitstellung einer entsprechenden Nadelplatte lohnt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Testvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der sich die Kosten beim Testen unterschiedlicher Leiterplatten verringern lassen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß sind an der Nadelplatte die Nadeln hinsichtlich ihrer Spitzenausrichtung, also hinsichtlich des Musters an Kontaktstellen, das von der Nadelplatte kontaktierbar ist, einstellbar. Mit nur einer Nadelplatte können also unterschiedliche Leiterplatten nach entsprechender Justierung der Nadeln kontaktiert werden. Zum Umstellen der Testvorrichtung auf eine andere Leiterplatte muß nicht mehr die Nadelplatte gewechselt werden, sondern es müssen nur deren Nadeln auf das andere Kontaktstellenmuster umgestellt werden. Dadurch lassen sich die Betriebskosten der Testvorrichtung beim Testen unterschiedlicher Leiterplatten erheblich verringern und es können auch ohne Anschaffungsaufwand Einzelexemplare von Leiterplatten bzw. Kleinserien kostengünstig getestet werden. Ist die Nadelplatte korrekt justiert, so erfolgen die einzelnen Testvorgänge bei einer Großserie von identischen Leiterplatten mit derselben hohen Geschwindigkeit wie nach dem Stand der Technik.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Die Nadeln können dabei lotrecht zur Fläche der Nadelplatte bzw. der Leiterplatte stehen und können in Richtung der Plattenflächen, also in x- und y-Richtung, mit geeigneten Mitteln verstellbar gehalten sein.

Alternativ können vorteilhaft die Merkmale des Anspruches 3 vorgesehen sein. Mit schwenkverstellbaren Nadeln kann ebenfalls in einem Verstellbereich jeder beliebige Punkt erreicht werden.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 4 vorgesehen, wonach die Nadeln zusätzlich zur Spitzenverstellbarkeit in der Ebene der Nadelplatte, also in x- und y-Richtung, auch noch in z-Richtung verstellbar sind. Damit können unterschiedliche Höhen der Kontaktstellen über der Grundfläche der Leiterplatte berücksichtigt werden. Bei schwenkverstellbaren Nadeln gemäß Anspruch 3 kann die sich bei Verschwenkung ergebende Höhenabweichung der Nadelspitze ausgeglichen werden.

Die Nadelverstellung kann beispielsweise von Hand vorgenommen werden, z. B. mittels eines Schraubendrehers durch Betätigen von die Nadeln haltenden Schraubspindeln, die beispielsweise in x- und y-Richtung sowie gegebenenfalls in z-Richtung vorgesehen sind. Vorteilhaft sind jedoch die Merkmale des Anspruches 5 vorgesehen, wonach die Nadeln von elektrischen Stelltrieben gehalten sind, die z. B. gemeinsam an eine Stelleinrichtung angeschlossen sind, die z. B. auf Knopfdruck alle Nadeln auf ein anderes Kontaktstellenmuster verstellt, das beispielsweise mit anderen Mustern in einem Musterspeicher abrufbar gehalten ist.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 in einer Seitenansicht eine Leiterplatte mit kontaktierender Nadelplatte,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 in Fig. 1,
Fig. 4 im Ausschnitt aus Fig. 2 einen Nadelverstellbereich,
Fig. 5 den Nadelverstellbereich der Fig. 4 in Seitenansicht und
Fig. 6 eine Ansicht gemäß Fig. 5 eines Verstellbereiches mit schwenkverstellbarer Nadel.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Testen einer Leiterplatte 1, die zum Testen auf Stützen 2 gelagert ist und die auf ihrer Oberseite Kontaktstellen 3 aufweist, welche, wie die Draufsicht auf die Leiterplatte 1 in Fig. 3 zeigt, in einem bestimmten Muster auf der Grundfläche der Leiterplatte 1 angeordnet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kontaktstellen 3 als rundlich erhabene Stellen dargestellt. Es kann sich beispielsweise um Lötpunkte handeln. Weitere Einzelheiten der Leiterplatte 1, wie z. B. Leiterbahnen, eventuell bestückte elektronische Bauelemente und dergleichen sind zur Vereinfachung der Zeichnung weggelassen.
Wie Fig. 1 zeigt, ist oberhalb der Leiterplatte 1 eine Nadelplatte 4 entsprechender Größe angeordnet, die mit einer in Pfeilrichtung beweglichen Hubeinrichtung 5 in der dargestellten z-Richtung gegen die Leiterplatte 1 bewegt und von dieser wieder entfernt werden kann. Die Leiterplatte 1 trägt eine Vielzahl von Nadeln 6, die im dargestellten Ausführungsbeispiel senkrecht zur Grundfläche der Nadelplatte 4 bzw. der Leiterplatte 1 erstreckt gehalten sind.
Die Nadelplatte 4 ist, wie die Fig. 1 und 2 mit Linienunterteilung zeigen, in zwei Zeilen A und B und vier Spalten a, b, c, d unterteilt. In jedem der durch diese Unterteilung geschaffenen Bereiche Aa, Ab, . . . Bc, Bd ist jeweils eine der Nadeln 6 angeordnet, wie die Fig. 2 zeigt. Die Nadeln 6 sind mit nicht dargestellten Einrichtungen in der Fläche der Nadelplatte 4 parallel verstellbar angeordnet, also in Richtung x und y, wie in Fig. 2 dargestellt. Es können hierfür geeignete Verstelltriebe vorgesehen sein, wie z. B. für jede Nadel ein Stelltrieb in x- Richtung, der einen Stelltrieb in y-Richtung trägt. Es können auch andere geeignete Stelleinrichtungen verwendet werden. Die einzelnen Stelltriebe können zum Beispiel Spindelstelltriebe oder dergleichen sein. Sie können von Hand mittels eines Schraubendrehers verstellbar ausgebildet sein.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 sind in jedem der dargestellten Felder Aa bis Bd jeweils ein auf diesen Bereich beschränkter x, y- Stelltrieb für die Nadel 6 vorgesehen. Die Nadelplatte 4 kann dann in der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Unterteilung aus acht Stelleinrichtungen für jeweils eine Nadel bestehen, die zum Beispiel, wie dies die Fig. 1 und 2 zeigen, aneinander in einer Ebene befestigt sind.
Fig. 2 zeigt, daß in jeder dieser acht Stelleinrichtungen die Nadeln derart verstellt sind, daß sie mit dem Muster der Kontaktstellen 3 auf der zu testenden Leiterplatte 1 (siehe Fig. 3) übereinstimmen. Gemäß Fig. 2 sind also auf die entsprechende Kontaktstelle eingestellt die Nadeln in den Stelleinrichtungen Aa, Ad, Bb und Bd. Die anderen Nadeln werden für die dargestellte Leiterplatte 1 nicht benötigt und können, wie dargestellt, unverstellt in der Mitte ihres Bereiches stehen.
Die Stelleinrichtungen für die Nadeln 6 können zusätzlich zur Verstellung in x, y- Richtung auch zur Verstellung in z-Richtung (Fig. 1), also in Längsrichtung der Nadel ausgebildet sein. Die nicht für Kontaktstellen 3 benötigten Nadeln 6 können dann zur Vermeidung unnötiger Berührung auf eine angehobene Position verstellt sein, wie in Fig. 1 an den beiden mittleren Nadeln dargestellt. Die Höhenverstellung der Nadeln 6, also in z-Richtung, kann auch dazu verwendet werden, die Nadeln zur Kontaktierung von Kontaktpunkten einzustellen, die nicht wie die in Fig. 1 dargestellten Kontaktpunkte 3 auf der Ebene der Leiterplatte 1 liegen, sondern die z. B. über dieser liegen, also beispielsweise auf einem elektrischen Bauelement, das auf der Leiterplatte 1 sitzt.
Fig. 4 zeigt in Ansicht gemäß Fig. 2 einen der unterteilten Bereiche, z. B. den Bereich Ab mit in Ruhestellung in der Mitte stehender Nadel 6. Es ist dargestellt, daß diese Nadel durch Verstellung der sie haltenden Stelltriebe in x- und y- Richtung auf beliebige, gestrichelt dargestellte Stellen parallel verschoben werden kann. Fig. 5 zeigt dies entsprechend in Seitenansicht.
Fig. 6 zeigt in Darstellung gemäß Fig. 5 einen der Bereiche, z. B. wiederum den Bereich Ab, jedoch in einer anderen Ausbildung der Verstelleinrichtung für die Nadel 6, die bei dieser Ausführungsform schwenkverstellbar gehalten ist und in die in Fig. 6 gestrichelt dargestellten unterschiedlichen Schwenkstellungen verstellt werden kann. Es ist in Fig. 6 ersichtlich, daß dabei die Nadel jeweils auch in z-Richtung verstellbar sein muß, damit in den unterschiedlichen Schwenkwinkeln die Nadelspitze jeweils die Fläche der Leiterplatte 1 treffen kann.
Ein geeigneter Stelltrieb für die Nadel 6, der eine Schwenkverstellung, wie in Fig. 6 angedeutet, bewirken kann, kann grundsätzlich so aufgebaut sein wie der Nadelantrieb, der in der DE 195 03 392 C2 in Fig. 3 dargestellt ist. Er kann jedoch, da Hochgeschwindigkeitsbetrieb nicht erforderlich ist, mechanisch sehr viel einfacher aufgebaut sein.
Wie bereits erwähnt, können die Verschwenkbereiche der einzelnen Nadeln auf die in Fig. 2 ersichtlichen Bereiche Aa bis Bd beschränkt sein. Mit geeigneten Stelleinrichtungen können die Nadeln jedoch in x- und y-Richtung auch über den gesamten Bereich der Nadelplatte 4 verstellbar ausgebildet sein.
Die Stelleinrichtungen für die Nadeln können, wie bereits erwähnt, von Hand verstellbar ausgebildet sein oder elektrisch, z. B. mit Stellmotoren verstellbar. Dies bietet die Möglichkeit, alle Stelleinrichtungen an einen Stellcomputer anzuschließen, der z. B. aus einem Musterspeicher das Muster der Kontaktstellen 3 auf einer zu testenden Leiterplatte 1 abruft und alle Nadeln auf dieses Muster einstellt, gegebenenfalls auch unter Beachtung der Höheneinstellung in z-Richtung.
Mit der in Fig. 1 dargestellten Testvorrichtung können beliebig viele der dargestellten Leiterplatten 1 nacheinander getestet werden. Aus der Stellung gemäß Fig. 1 wird die Nadelplatte 4 in z-Richtung angehoben und es wird die bereits getestete Leiterplatte 1 gegen die nächste zu testende Leiterplatte ausgewechselt. Sodann wird die Nadelplatte 4 in z-Richtung abgesenkt, bis ihre Nadeln 6 alle Kontaktstellen 3 kontaktieren. An die Nadeln 6 auf nicht dargestellte Weise elektrisch angeschlossene Meßvorrichtungen führen die Messung durch. Anschließend wird in der vorbeschriebenen Weise der Test der nächsten Leiterplatte durchgeführt.
Sind alle Leiterplatten 1 des dargestellten Typs getestet und soll nun eine andere Leiterplatte getestet werden, bei der Kontaktstellen 3 in einem anderen Muster vorliegen, so werden die Nadeln 6 derselben Nadelplatte 4 auf das neue Muster umgestellt, und zwar entweder von Hand oder elektrisch. Anschließend kann der Test des neuen Leiterplattentyps beginnen, wobei wiederum ohne weitere Verstellung der Nadel nacheinander alle Leiterplatten dieses Typs getestet werden.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 zeigt eine Leiterplatte 1, die von oben mit einer Nadelplatte 4 getestet wird. In nicht dargestellter Ausführung kann eine weitere Nadelplatte 4 die Leiterplatte 1 von unten in entsprechender Weise testen, falls die Leiterplatte 1 auch auf ihrer Unterseite Kontaktstellen 3 aufweist.

Claims

1. Vorrichtung zum Testen von in einem Muster angeordnete Kontaktstellen (3) aufweisenden Leiterplatten (1), mit einer parallel zur Leiterplatte (1) angeordneten und gegen diese bewegbaren Nadelplatte (4), welche mit ihren Spitzen im Muster der Kontaktstellen (3) angeordnete feststehende Nadeln (6) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (6) mit ihren Spitzen in Richtung (x, y) der Ebene der Nadelplatte (4) verstellbar angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (6) parallel (x, y) verstellbar angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (6) schwenkverstellbar (Fig. 6) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (6) in Nadelrichtung (z) verstellbar angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (6) von auf der Nadelplatte (4) befestigten elektrischen Stelltrieben (Aa, Ab, . . . Bc, Bd) gehalten sind.