DE19953602C2 - Vorrichtung zum Prüfen von elektrischen Baugruppen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Prüfen von elektrischen Baugruppen gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1.

Derartige Vorrichtungen sind aus der DE 34 05 567 A1 und der US 4 593 804 bekannt.

In einer Vielzahl von Anwendungsfällen werden bekanntlich Prüfeinrichtungen eingesetzt, um die ordnungsgemäße Funktion von elektrischen Baugruppen, gegebenenfalls auch unbestückten Leiterplatten vor ihrer weiteren Verwendung zu prüfen. Je nach dem Anwendungsfall kann es sich dabei um unterschiedlich ausgestattete Prüfeinrichtungen handeln. Ist der Prüfling ein Großserienprodukt, so werden in der Fertigung möglichst voll­ automatische Prüfeinrichtungen eingesetzt, bei Kleinserien sind die entsprechenden Prüfeinrichtungen aus Kostengründen oft Halbautomaten. In Einzelfällen können die Prüfeinrichtun­ gen jedoch auch lediglich als Hilfswerkzeuge für manuell durchzuführende Prüfvorgänge ausgebildet sein. Auf die spezi­ elle Ausgestaltung einer Prüfeinrichtung im Hinblick auf ein durchzuführendes Prüfprogramm kommt es im vorliegenden Fall jedoch nicht an, weshalb auf eine detaillierte Darlegung der­ artiger Prüfeinrichtungen hier verzichtet werden kann.

Den unterschiedlichen Prüfeinrichtungen ist aber eines ge­ meinsam, zur Durchführung der Prüfung muß ein sicherer elek­ trischer Kontakt mit definierten Meßpunkten des Prüflings hergestellt werden. Ausgenutzt wird dabei der Umstand, daß alle Anschlußpunkte auf einer den Baugruppenträger bildenden Leiterplatte in einem definierten Raster angeordnet sind, wo­ bei sich allerdings bei unterschiedlichen Typen von Baugrup­ pen die Rasterweite unterscheidet. Beim einzelnen Prüfling liegt damit jeder Meßpunkt, abgesehen von noch als zulässig erachteten Toleranzen, auf einem definierten Koordinatenpunkt eines solchen Rasters. Dies ist die Voraussetzung für ein automatisches Ankontaktieren eines Prüfelementes, beispielswei­ se einer Prüfnadel, an den jeweiligen Meßpunkt. Die Schnitt­ stelle zur eigentlichen Prüfeinrichtung bildet üblicherweise ein Prüfadapter, der auf das Rastermaß des Prüflings abge­ stimmt ist und in diesem Raster ausgerichtete Prüfelemente aufweist, mit denen ein elektrischer Kontakt mit den Meßpunk­ ten des jeweiligen Prüflings hergestellt wird, der auf diesen Prüfadapter aufgesetzt ist.

Dazu ist es erforderlich, die zu prüfende Baugrup­ pe möglichst exakt auf dem Prüfadapter so zu positionieren, daß die beiden Raster des Prüfadapters bzw. des Prüflings - innerhalb zulässiger Toleranzen - zueinander fluchtend ausge­ richtet sind. Um diese gegenseitige Ausrichtung zu erreichen, sind auf dem Prüfadapter, auf dessen Raster bezogen, Zen­ trierstifte vorgesehen, denen Paßbohrungen im Baugruppenträ­ ger, also der Leiterplatte entsprechen, die ihrerseits im Ra­ ster der Baugruppe liegen. Mit dem Aufsetzen des Prüflings auf die Zentrierstifte des Prüfadapters sind damit die zu prüfende Baugruppe und der Prüfadapter zueinander rasterge­ treu orientiert. In der Praxis zeigt sich aber, daß dieses Ziel nur unvollkommen erreicht wird. Die Erfahrung lehrt, daß die Paßbohrungen bei einzelnen Serien von Baugruppen außer­ halb des zulässigen Toleranzbereiches liegen und diese Bau­ gruppen damit nicht exakt auf das Raster des Prüfadapters auszurichten sind. Eine dennoch durchgeführte Prüfung würde zu fehlerhaften Prüfergebnissen auch dann führen, wenn der entsprechende Prüfling als solcher funktional in Ordnung ist. Da im Zuge der Miniaturisierung elektrischer und insbesondere elektronischer Baugruppen die Rasterweiten immer stärker re­ duziert wurden, wird dieses Problem von außerhalb des zuläs­ sigen Toleranzbereiches liegenden Paßbohrungen immer kriti­ scher.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit einer Vor­ richtung der eingangs genannten Art ermöglichen, auch solche elektrischen Baugruppen sicher und zuverlässig zu prüfen, deren Paßbohrun­ gen außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches liegen, wobei dies aus Kostengründen mit möglichst einfachen Mitteln erreicht werden soll.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patent­ anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Damit ist die Istposition des Mittelpunktes jedes Zentrier­ stiftes des Prüfadapters in beiden Koordinatenrichtungen in­ nerhalb eines gegebenen Grenzbereiches so weit variierbar, daß die Abweichung der Istposition der Mittelpunkte der Paß­ bohrungen von ihrer Sollposition eliminierbar ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die als Träger für jeweils einen Zentrierstift vorgesehenen Korrekturmodule jeweils ein Gehäuseelement mit einem bezüg­ lich einer ersten Achse konzentrisch ausgerichteten zylindri­ schen Außenmantel sowie ein Sackloch auf, dessen Querschnitt als ein regelmäßiges Vieleck ausgebildet ist, wobei dessen Mittelachse der ersten Achse in einem vorgegebenen Abstand parallel liegt. Bei dieser Ausführungsform bestehen die Zen­ trierstifte aus einem im Querschnitt diesem Sackloch entspre­ chend ausgebildeten Steckansatz sowie aus einem an diesen achsenparallel mit demselben vorgegebenen Abstand angesetzten Zentrieransatz. Diese Lösung ist in der Handhabung besonders einfach und dabei zuverlässig. Um unterschiedliche Relativpo­ sitionen der zu prüfenden Baugruppe bezüglich des Prüfadap­ ters in beiden Koordinatenrichtungen festzulegen, ist ledig­ lich der Zentrierstift im Gehäuse des Korrekturmoduls tun un­ terschiedliche Winkel gedreht anzuordnen.

In einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der Erfindung besitzen die Korrekturmodule ferner ein Zwischenstück, das bei entsprechend geformtem Außenquerschnitt in das Sackloch des Gehäuseelementes einsteckbar ausgebildet ist und das sei­ nerseits ein zur Mittelachse seines Außenquerschnittes exzen­ trisch versetzt angeordnetes Sackloch mit einem Querschnitt aufweist, der dem Querschnitt des Steckansatzes der Zentrier­ stifte entspricht. Bei dieser Ausführungsform sind somit so­ wohl das Zwischenstück in bezug auf das Gehäuseelement als auch der Zentrierstift in bezug auf dieses Zwischenstück je­ weils um bestimmte Winkel zueinander verstellbar. Auf einfa­ che Weise läßt sich damit eine Feinjustierung der Zentrier­ stifte erreichen, die allen Anforderungen der Praxis genügt. Von besonderem Vorteil ist in diesem Zusammenhang, daß mit der Erfindung eine konstruktiv einfache Lösung für die ge­ nannte Aufgabe geschaffen wird, die insbesondere auch bei be­ reits vorhandenen Prüfeinrichtungen durch einfaches Umrüsten der jeweiligen Prüfadapter kostengünstig einzusetzen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an­ hand der Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 und Fig. 2 in einer Aufsicht bzw. einer Seitenan­ sicht schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zum Prüfen von elektrischen Baugruppen, die mittels einer Zentriereinrich­ tung relativ zu dieser Vorrichtung zum Zweck der Prüfung po­ sitioniert werden,

Fig. 3 in einer Querschnittsdarstellung einen als Zen­ triereinrichtung verwendeten Korrekturmodul und

Fig. 4 in einer Explosionsdarstellung die einzelnen Elemente des Korrekturmoduls gemäß Fig. 3.

In Fig. 1 und Fig. 2 ist in einer Aufsicht bzw. einer Sei­ tenansicht der Aufbau einer Vorrichtung zum Prüfen von elek­ trischen Baugruppen 1 lediglich schematisch dargestellt.

Einer Positionierung, bei der die zu prü­ fende Baugruppe 1 bezüglich der Prüfvorrichtung so zu posi­ tionieren ist, daß die Prüfung ordnungsgemäß durchgeführt werden kann, liegt zugrunde, daß der Träger der Baugruppe 1, eine Leiterplatte 2, in seiner Fläche nach einem vorgegebenen Raster 3 unterteilt ist, das in Fig. 1 schematisch angedeutet ist. Dabei hängt die Rasterweite vom jeweiligen Baugruppentyp sowie der bei der Herstellung ver­ wendeten Technologie ab. In jedem Falle sind Lötanschlüsse von schematisch dargestellten Bauelementen 4, sowie auch in der Zeichnung nicht dargestellten Leiterbahnen der Leiter­ platte 2 nach diesem Raster ausgerichtet. Damit liegen auch Meßpunkte, in Fig. 1 schematisch angedeutet und mit 5 be­ zeichnet, in definierten Koordinatenpunkten dieses Rasters 3.

Das Raster 3 der Baugruppe 1 bildet somit die Bezugsgröße für das Positionieren der zu prüfenden Baugruppe 1 auf der in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Prüfvorrichtung 6. Diese besitzt als Schnittstelle zu dem Prüfling einen Prüfadapter 7, der folgerichtig nach dem gleichen Rastermaß in seiner Fläche unterteilt ist. Das Raster des Prüfadapters 7 ist in Fig. 1 schematisch angegeben und mit 3' bezeichnet. Abhängig von der Ausgestaltung der zu prüfenden Baugruppe 1 sind Messungen an unterschiedlichen Rasterpunkten vorzuneh­ men, in Fig. 1 sind solche Meßstellen 5' beispielhaft ange­ geben, die mit den Meßpunkten 5 der Baugruppe 1 in ihrer Lage übereinstimmen. In Fig. 2 sind schematisch Prüfnadeln 8 gezeigt, die elektrische Kontaktelemente darstellen, die von der Unterseite her an die zu prüfende Baugruppe 1 in den vor­ gegebenen Meßpunkten 5 ankontaktieren.

Eine der Grundvoraussetzungen für einen ordnungsge­ mäß durchzuführenden Prüfvorgang ist die möglichst exakte relati­ ve Ausrichtung der zu prüfenden Baugruppe 1 zum Prüfadapter 7. Um die Baugruppe 1 auf dem Prüfadapter 7 möglichst einfach und dabei genau zu positionieren, sind in den Prüfadapter 7 Zentriereinrichtungen eingelassen, denen auf der Baugruppe 1 entsprechende Aufnahmen korrespondieren. Ent­ sprechende, in den Prüfadapter 7 eingelassene Zentriervor­ richtungen, die hinfort als Korrekturmodule 9 bezeichnet wer­ den, sind in den Fig. 1 und 2 vereinfacht dargestellt. Als Gegenstück zu diesen, den jeweiligen Prüfling auf dem Prüfadapter 7 zentrierenden Korrekturmodulen 9 besitzt die Baugruppe 1 Paßbohrungen 10. Wie insbesondere Fig. 1 zeigt, sind die Korrekturmodule 9 und die Paßbohrungen 10 in einan­ der diametral gegenüberstehenden Außenecken des Prüfadapters 7 bzw. der Baugruppe 1 angeordnet und zumindestens in ihrer Sollposition auf die jeweiligen Raster 3' bzw. 3 ausgerich­ tet. Da bei dem als Werkzeug zu betrachtenden Prüfadapter 7 im Hinblick auf seine Toleranzgenauigkeit ein wesentlich grö­ ßerer Aufwand betrieben wird, ist hier vorauszusetzen, daß in der Praxis auch der in den Prüfadapter 7 eingelassene Teil der Zentriereinrichtung, d. h. hier also die Korrekturmodule 9 rastergetreu angeordnet sind. Aber bei in Serie gefertigten Baugruppen 1 bzw. deren Leiterplatten 2 ist dies hinsichtlich der Toleranzgenauigkeit der Paßbohrungen 10 durchaus nicht immer der Fall. Mit Paßbohrungen 10, die außerhalb eines noch zulässigen Toleranzbereiches in die Leiterplatte 2 eingelas­ sen sind, ist aber eine noch ausreichend exakte Positionie­ rung der Baugruppe 1 auf dem Prüfadapter 7 nicht ohne weite­ res möglich. Allein wegen dieses Bohrfehlers sind aber sonst an sich einwandfreie Baugruppen 1 bzw. Leiterplatten 2 nicht von vornherein als Ausschuß einzustufen. Um auch solche an sichnicht rastergetreu positionierbaren Baugruppen 1 bzw. Leiterplatten 2 ordnungsgemäß prüfen zu können, bieten die als Zentriereinrichtungen auf dem Prüfadapter 7 vorgesehenen Korrekturmodule 9 eine Lösung.

Wie Fig. 3 in einem Querschnitt und Fig. 4 in einer Explo­ sionszeichnung zeigen, sind die in den Prüfadapter 7 einge­ lassenen Korrekturmodule 9 aus mehreren, ineinandergesetzten Elementen aufgebaut. Ein Gehäuseelement 11 bildet das tragen­ de Element jedes Korrekturmoduls 9. Dieses besitzt einen in bezug auf eine Mittelachse 14 konzentrisch ausgebildeten zy­ lindrischen Außenmantel 12. Dieser ist im montierten Zustand in den Prüfadapter 7 punktgenau in bezug auf das Raster 3' des Prüfadapters eingelassen. In Fig. 3 von oben her gese­ hen, weist das Gehäuseelement 11 ein Sackloch 13 auf. Gegen­ über der auf den Außenmantel 12 des Gehäuseelementes 11 bezo­ genen Mittelachse 14 des Gehäuseelementes ist die Achse die­ ses Sackloches 13 um einen vorgegebenen Abstand d parallel versetzt; mit anderen Worten, das Sackloch 13 liegt um diesen Abstand d exzentrisch zur Mittelachse 14 des Gehäuseelementes 11. In der dargestellten Ausführungsform ist dieses Sackloch zudem im Querschnitt als ein Innensechskant-Loch ausgebildet, im allgemeinen Fall könnte neben einer Kreisform auch eine andere Vieleckform gewählt werden.

Ein Zwischenstück 15, dessen Umfang der Sechskant-Form des Sackloches 13 des Gehäuseelementes 11 entsprechend gewählt ist, ist in dieses Gehäuseelement eingesetzt. Auch dieses Sackloch besitzt wiederum eine im Querschnitt ebenfalls als Sechskant ausgebildete Ausnehmung, deren Mittelachse, vergli­ chen mit der Mittelachse seines Außensechskants, ebenfalls parallel versetzt ist. Als ein weiteres Element weist jeder Korrekturmodul 9 einen Zentrierstift 16 auf. Dieser besitzt einen in das Zwischenstück 15 einsteckbaren Steckansatz 17, der folglich im Querschnitt wiederum sechskantförmig ist. Ebenfalls exzentrisch zur Achse dieses Steckansatzes 17 ver­ setzt, sitzt auf dem Steckansatz 17 ein zylindrisch ausgebil­ deter Zentrieransatz 18. Um diese ineinandersteckbaren Ele­ mente 11, 15, 16 des Korrekturmoduls 9 in einer definierten Position zueinander zu sichern, ist ferner eine Feststell­ schraube 19 vorgesehen, die in den Ansichten von Fig. 3 bzw. 4 von unten durch das Gehäuseelement 11 und das Zwischenstück 15 in eine Gewindebohrung des Zentrierstiftes 16 einge­ schraubt ist.

Die aufgrund der Exzentri­ zität der einzelnen Elemente des Korrekturmoduls 9 vorgegebe­ nen Steckvarianten im beschriebenen Ausführungsbeispiel führen dazu, daß der Mittelpunkt des Zentrieransatzes 18 in Schritten von 10° um die Mittelachse 14 des Korrekturmoduls 9 mit unterschiedlichem Abstand zu dieser Mittelachse umläuft. Würde man auf das Zwischenstück 15 verzichten, bliebe der so konstruktiv vereinfachte Korrekturmodul grundsätzlich zwar funktionsfähig, dies aber zu Lasten der Möglichkeiten für eine Feinjustierung. Wenn nun bei einer bestimmten Charge von zu prüfenden Baugruppen 1 eine über den vorgegebenen Toleranzbe­ reich hinausgehende Ablage der Paßbohrungen 10 von ihrer vor­ gegebenen Solllage festgestellt wird, so können dann die in den Prüfadapter 7 eingelassenen Korrekturmodule 9 derart ein­ gestellt werden, daß dieser Bohrungsfehler ausgeglichen wird und für den Prüfvorgang beide Raster 3 und 3' der Baugruppe 1 bzw. des Prüfadapters 7 lagegetreu zueinander fluchtend aus­ gerichtet sind.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Prüfen von elektrischen Baugruppen (1) mit einem Prüfadapter (7), auf die die zu prüfende Baugruppe aufgesetzt wird und auf dem Zentrierelemente zum rastergenauen Aufsetzen der Baugruppe angeordnet sind, die dazu mit diesen Zentrierelementen entsprechenden Paßbohrungen (10) ausgestattet ist, gekennzeichnet durch Korrek­ turmodule (9), die jeweils als Träger für ein als Zentrier­ stift (16)ausgebildetes Zentrierelement in den Prüfadapter eingelassen sind und in denen der jeweilige Zentrierstift ex­ zentrisch verstellbar gelagert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Korrekturmodule (9) jeweils ein Gehäu­ seelement (11) mit einem bezüglich einer ersten Achse (14) konzentrisch ausgerichteten zylindrischen Aussenmantel (12) sowie ein Sackloch (13) aufweisen, dessen Querschnitt als re­ gelmäßiges Vieleck ausgebildet ist und das eine Mittelachse aufweist, die der ersten Achse in einem vorgegebenen Abstand (d) parallel liegt und daß die Zentrierstifte(16) aus einem im Querschnitt diesem Sackloch entsprechend ausgebildeten Steckansatz (17) sowie einem daran achsenparallel mit dem selben vorgegebenen Abstand (d) angesetzten Zentrieransatz (18) bestehen.

3. Vorichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Korrekturmodule (9) ferner ein Zwischenstück (15) besitzen, das bei entsprechend geformtem Aussenquer­ schnitt in das Sacklock (13) des Gehäuseelementes (11) ein­ steckbar ausgebildet ist und das seinerseits ein zur Mitte­ lachse seines Aussenquerschnittes exzentrisch versetzt ange­ ordnetes Sackloch mit einem Querschnitt aufweist, der dem Querschnitt des Steckansatzes (17) der Zentrierstifte (16) entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die regelmäßige Vielecke bildenden Querschnitte der Elemente (11, 15, 16) der Korrekturmodule (9) als Sechskant - Querschnitte ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturmodule (9) ferner eine Verbindungsschraube (19) aufweisen, die von außen durch das Gehäuseelement (11) hindurchgesteckt in einem Ge­ windesackloch des zugeordneten Zentrierstiftes (16) aufgenom­ men ist, wobei die Achse des Gewindesackloches mit der des Zentrieransatzes (18) übereinstimmt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Prüfadapter (7) ein Paar von Korrekturmodulen (9) einander diametral gegen­ überliegend im Bereich seiner Aussenecken eingelassen ist, wobei in den zu prüfenden elektrischen Baugruppen (1), der Sollposition der Zentrierstifte (16) zugeordnet, in entspre­ chenden einander gegenüberliegenden Aussenecken die zugeord­ neten Passbohrungen (10) zum Aufsetzen auf den Prüfadapter vorgesehen sind.