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Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von unbestückten gedruckten
Schåltungsplatten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Prüfung von in gedruckter Schaltungstechnik hergestellten, unbestückten Platten
auf Durchgangswiderstand der Leiterbahnen und Isolation zwischen den Leiterbahnen.
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Bei der Herstellung gedruckter Schaltungsplattentreten häufig Fehler
in Form von Leiterbahnunterbrechungen oder unerlaubten Verbindungen zwischen den
Leiterbahnen auf, Verursacht werden Leiterbahnunterbrechungen vielfach durch Haar-Risse
in der Kaschierung der Platten. Unerlaubte Verbindungen zwischen den Leiterbahnen
beruhen oft auf sehr dünnen Kupferrückständen zwischen den Bahnen. Solche Fehler
sind durch visuelle Prüfung der Platten kaum feststellbar.
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Da eine Lckalisierung und Beseitigung dieser Fehler nach der Bestückung
der Platten sehr schwierig und zeitraubend ist, werden die Platten vor Bestückung.
geprüft0 Es ist bekannt, gedruckte Schaltungskarten manuell durch Messung zu prüfen.
Bei einer Vielahl von Leitungsbahnen ist diese Methode jedoch sehr umständlich und
langwierig.
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Weiterhin ist es bekannt, die Leiterbahnen einer Platte über einen
Adapter durch Leitungen parallel mit einer Prüfeinrichtung zu verbinden. Dieser
Adapter ist Jedoch
nur Jeweils für einen Kartentyp verwendbar. Karten
mit verschiedener Anordnung der Leiterbahnen verlangen jeweils verschiedene Adapter.
Da bei den Platten Aufnahmelöcher für elektronische Bauelemente in einem engen Rastermaß
gesetzt werden können, ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten für die Anordnung der
Leiterbahnen. Die Anzahl der Möglichkeiten ist so groß, daß ein Universaladapter
für alle Anschlußpunkte praktisch nicht hergestellt werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die eingangs erwähnte
Prüfung ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die für Platten mit verschiedener
Anordnung der Leiterbahnen nur einen Prüfadapter benötigen und eine schnelle, selbsttätige
Prüfung der Platten erlauben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leiterbahnen
durch nebeneinander liegende, voneinander isolierte Kontakte abgetastet werden,
die auf zwei parallel zur Plattenoberfläche in Längs- bzw. Querrichtung verschiebbaren
Trägern angeordnet sind, und daß die Träger so verschoben werden, daß zur Prüfung
auf Durchgangswiderstand zwei Kontakte gleichzeit3g an den Endpunkten einzelner
Leiterbahnen und zur Prufurlg auf Isolation Kontakte gleichzeitig auf benachbarten
Leiterbahnen anliegen.
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Die Kontakte sind in dem Abstand voneinander angeordnet1 der durch
das für die Platten vorgeschriebene Rastermaß bestimmt ist. Bei den verschiedenen
Stellungen der Träger lassen sich mehrere Lettungsbahnen gfc*hzeitig prüfen. Auf
Isolation braushen nur benachbarte Leiterbahnen geprüft zu werden. Das erfindulngsgenäe
Verfahren ermöglicht eine rationelle Prüfung von gedruckten Schaltungakarten in
einer seriell-parallelen Methode, die einen optimalen Sompromi3 zwischen Prüfzeit
und Aufwand darstellt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Verschiebebewegungen
der Träger und die Anschaltung der Kontakte an ein Prüfgerät über eine Steuereinrichtung
gemäß einem vorgegebenen Programm durchgefdhrt werden.
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Das Programm1 das auf Lochstreifen, Magnetband oder dergl.
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gespeichert sein kann und über ein Lesegerät der Steuereinrichtung
zugeführt wird, enthält numerische Daten über die Positionen der Leiterbahnen auf
der Karte und die den Jeweiligen Positionen zugeordneten Prüfschritte und Prüfparameter.
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änderungen des Verlaufs bzw. der Anordnung von Leiterbahnen auf Platten
lassen sich durch entsprechende Korrektur des Programms in einfacher Weise berücksichtigen.
Diese Ausführungsform erlaubt eine rasche, automatisch ablaufende Durchführung der
Prüfung.
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Eine sehr günstige Äusführungsform besteht darin, daß für Anschlußstellen
und Richtungsänderungsstellen aller Leiterbahnen der Platte Werte zweier aufeinander
senkrecht angeordneter Koordinaten numerisch gespeichert werden und daß anschließend
bei den verschiedenen Stellungen des einen Trägers längs einer Koordinate der Reihe
nach in Richtung der anderen Koordinate für jede von einem Kontakt des Trägers belegte
Anschlußstelle einer Leiterbahn die den weiteren Anschlußstellen dieser Bahn zugehörigen
Koordinatenwerte als Positionssollwerte für die Verschiebung des zweiten Trägers
und zur Anschaltung der die Anschlußßtellen berillirenden gontakte dieses Trägers
an die Prüfeinrichtung zur Prüfung auf Durchgangswiderstand ausgewählt werden.
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Eineandere vorteilhafte ausführungsform schließt ein, daß für Anschlußstellen
und Richtungsänderungsstellen aller Leiterbahnen der Platte Werte zweier aufeinander
senkrecht angeordneter Koordinaten numerisch gespeichert werden und daß anschließend
bei den verschiedenen Stellungen des einen Trägers längs einer Koordinate der Reihe
nach in der anderen Koordinatenrichtung für Jede von einem Kontakt des Trägers belegte
Anschlußstelle einer Leiterbahn die Umgebung dieser Leiterbahn in beiden Koordinatenrichtungen
auf Anschluß- und Richtungsänderungsstellen anderer Leiterbahnen geprüft und auch
bei Richtungsänderungsstellen die den entsprechenden Anschlußstellen zugehötigen
Koordinatenwerte als Positionssollwerte für die Verschiebung des zweiten Trägers
und zur Anschaltung der die knschlußstellenberührenden Kontakte
dieses
Trägers an die Prüfeinrichtung zur Prüfung auf Isolation ausgewählt werden.
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Die beiden letztgenannten Verfahren erhöhen die Wirtschaftlichkeit
der Prüfung erheblich. Nach der Einspeicherung der für den Aufbau einer Platte charakteristischen
Daten geschieht die Verarbeitung dieser Daten unabhängig von der Anordnung der Leiterbahnen
der Platte nach dem gleichen Schema. Dieses Schema kann durch ein Programm festgelegt
werden, das die Verarbeitung der Daten steuert und auf beliebige Anordnung der Leiterbahnen
der Platte anwendbar ist. das Programm läßt sich entweder in einer Schaltung mit
fester Verdrahtung speichern oder in ine programmgesteuerte Rechenmaschine eingeben.
Bei der Prüfung von Platten mit unterschiedlicher Anordnung der Leiterbahnen brauchen
nur die Jeweiligen, die Anschlußstellen und Richtungsänderungsstellen der Leiterbahn
auf einer Platte kennzeichnenden Daten neu gespeichert zu werden.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß
durch ein Leitwerk ein Dateneingabegerät, eine Schaltmatrix mit Verbindungsleitungen
zu den Kontakten und zum Prüfgerät sowie eine numerische Steuereinrichtung für die
Träger und weiter ein Datenausgabegerät steuerbar sind.
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Es lassen sich zwei Anordnungen verwenden, die Je aus zwei Trägern
nebst Kontakten bestehen, wobei jede für die Abtastung einer Oberfläche einer Platte
dient, um beide Plattenoberflächen gleichzeitig prüfen zu können.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Vorrichtung sind die Kontakte
als Federn ausgebildet, die kammartig an Leisten befestigt sind und mit ihren abgebogenen
Enden auf der Plattenoberfläche anliegen. Die abgebogenen Enden passen sich durch
die Federwirkung Bohrungen mit verschiedenen Durchmessern auf der Platte an und
gewährleisten somit eine einwandfreie Kontakte gabe.
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In einer günstigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Kontakte
als senkrecht oder nahezu senkrecht zur Plattenoberfläche
verschiebbare,
nebeneinander auf einer Welle angeordnete, voneinander isolierte Tastsegmente ausgebildet
sind, die durch gegen ihre Seiten anliegende Blattfedern gegen die Plattenoberfläche
anpreßbar sind, wobei die Welle und die als elektrische Anschlüsse vorgesehenen
Blattfedern in einem parallel zur Plattenoberfläche verschiebbaren Rahmen angeordnet
sind. Die Tastsegmente können die Form von runden Scheiben besitzen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind das. Leitwerk sowie das
Datenein- und Datenausgabegerät mit einer programmgesteuerten Rechenmaschine verbunden.
Die Rechenmaschine enthält das Programm, nach dem die für eine Platte charakteristischen.
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Daten in einen Speicher eingelesen und anschließend bei eingespannter
Platte unter Beteiligung von Leitwerk, Schaltmatrix und Prüfgerät in einzelne Prüfvorgänge
umgewandelt werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Anordnung mit Kontaktfedern und Leisten zur
Abtastung einer gedruckten Schaltungsplatte in perspektivischer Ansicht, Fig. 2
ein Blockschaltbild der Steuer- und Prüfschaltung, Fig. 3 eine Anordnung mit runden
Tastsegmenten und Blattfedern in perspektivischer Ansicht, teilweise im Schnitt,
Auf einer Platte 1 sind Leiterbahnen 2, 3, 4, 5., 6,~und 7 angeordnet Die Platte
1 wird von einer Unterlage 8 getragen und liegt an deren seitlichen Anschlägen 9
und 10 an, sie kann auch durch Zentrierstifte in die richtige Lage gebracht werden.
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Federn 11 und 12 drücken die Platte 1 gegen die Unterlage 8.
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Eine Leiste 13 trägt Kontaktfedern 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,
22, 23, die an der Oberfläche der Platte 1 anliegen. Eine weitere Leiste 24 trägt
die Kontaktfedern 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, die ebenfalls an der Oberfläche
der Platte 1 anliegen. Die Leisten 13 und 24 sind in Längsrichtung der Platte 1
verschiebbar. Die puhrungsschienen für die Leisten
13 und 24 sind
nicht näher bezeichnet. Die Leiste 13 ist an einem Ende mit einem Block 35 verbunden,
der eine nicht näher bezeichnete Gewindebohrung enthält. Diese Gewindebohrung dient
zur Aufnahme der Gewindestange 36, die von einem Motor 37 angetrieben wird. An der
Welle des Motors 37 ist ferner ein Winkelkodierer 38 befestigt. Die Leiste 24 ist
an einem Ende mit einem Block 39 befestigt, der eine nicht näher bezeichnete Gewindebohrung
zur Aufnahme einer Gewindestange 40 aufweist. Die Gewindestange 40 steht mit einem
Motor 41 in Verbindung, der weiterhin einen Winkelkodierer 42 antreibt.
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Die Kontaktfedern 14 bis 23 und 25 bis 34 sind, wie in Fig. 2 dargestellt
über Leitungen an eine Schaltmatrix 43 angeschlossen. Die Ausgänge der Schaltmatrix
43 führen zu einem Prüfgerät 44, das nicht näher bezeichnete Schaltungen zur Prüfung
auf Durchgangswiderstand und Isolation enthält. Die Motoren 37, 41 und die Winkelkodierer
38 und 42 sind an eine numerische Steuereinrichtung 45 angeschlossen. Ein Dateneingabegerät
46 steht mit der Steuereinrichtung 45 in Verbindung.
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Ausgänge des Prüfgerätes 44 sind mit einem Datenausgabegerät 47 verbunden.
Ein Leitwerk 48 steuert den Datenfluß und die Zusammenarbeit zwischen den Kontaktfedern
14 bis 23, 25 bis 34, der Schaltmatrix 43, dem Prüfgerät 44, der numerischen Steuereinrichtung
45, dem Eingabegerät 46 und dem Ausgabegerät 47.
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Auf einem nicht naher bezeichneten Programmträgersind der Reihe nach
entsprechend der Koordinate der Längsachse der Platte 1 die einzelnen Positionen
enthalten, die von den Leisten 13 und 14 nacheinander eingenommen werden sollen.
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Weitere Angaben auf dem Programm geben zu Jeder Position an, welche
Prüfungen mit den von den Kontaktfedern abgetasteten Leiterbahnen auszuführen sind.
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Unter Kontrolle des Leitwerks 48 werden die Daten vom Eingabegerät
46 eingelesen und entschlüsselt. Die numerischen Angaben über die Positionen gelangen
in die Steuereinr1chtung45. Die Steuereinrichtung 45 schalte-t die Motoren 77 und
41 solange ein, bis die nach Programm vorgegebene Lage erreicht ist. Die Rückmeldung
über die eingenommene Lage der Leisten 13 und 24 wird
durch die
Winkelkodierer der Steuereinrichtung 45 zugeführt.
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Die in Fig. 1 dargestellte Lage der Leisten 13 und 24 dient zur Prüfung
der Leiterbahn 2 auf Durchgangswiderstand und der Leiterbahnen 3 und 4 auf Isolation.
Die Endpunkte der Leiterbahn 2 werden von den Kontaktfedern 16 und 26 abgetastet.
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ttber die Schaltmatrix 43 werden die Kontaktfedern 16 und 26 mit dem
Prüfgerät 44 verbunden. Ist der Durchgangswiderstand der Leiterbahn 2 kleiner als
ein in der Prüfeinrichtung 44 voreinstellbarer Wert dann signalisiert die Einrichtung
44 dem Leitwerk 48 den einwandfreien Zustand. Das Leitwerk 48 setzt dann den nächsten
Prüfschritt in Gang. Die Position der Leisten 13 und 24 nach Fig. 1 ermöglicht die
Prüfung der Leiterbahnen 3 und 4 auf Isolation, da beide Bahnen 3 und 4 nebeneinander
liegen und gleichzeitig an den Kontaktfedern 27 und 28 anliegen. Die Kontaktfedern
werden demnach über die Schaltmatrix 43 ag die Prüfeinrichtung 44 angeschlossen.
Unter Kontrolle des Leitwerks 48 erfolgt die Prüfung auf Isolation der Bahnen 3
und 4. Überschreitet der Isolationswidederstand einen in der Prüfeinrichtung 44
voreinstellbaren Wert, dann signalisiert die Einrichtung 44 den einwandfreien Zustand
dem Leit werk 48bDas Leitwerk 48 veranlaßt daraufhin über das-Gerät 46 die Eingabe
neuer Position«.sollwerte an die Steuereinrichtung 45. Anschließend werden die diesen
Positionen zugeordneten Prüfungen durch Auswahl der entsprechenden Kontaktfedernund
Verbindung mit dem Prüfgerät 44 ausgeführt.
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Ergibt die Prüfung, daß der Isolationswiderstand den voxeingestellten
Wert unterschreitet oder der Durchgangswiderstand den voreingestellten Wert überschreitet,
dann gibt das Prüfgerät 44 eine Fehlermeldung an das Leitwerk 48 ab. Das Leitwerk
veranlaßt dann die Meldung des Pehlers zusammen mit den durch die Lage der Kontaktfedern
bei der Fehlerfeststellung bestimmten E:oordinaten der Platte 1 über das Datenausgabegerät
47. Das Datenausgabegerät 47 kann ein Drucker sein, der die sur schnellen Lokalisierung
eines Fehlers erforderlichen Angaben registriert. Nach der Registrierung von Fehlern
kann die Prüfung sderPlatte 1 fortgesetzt werden, bis alle Prüfpositionen durch
laufen sind.
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Verschiedenheiten in der Anordnung der Leiterbahnen auf den Platten
lassen sich leicht durch eine Anderung der Programmangaben berücksichtigen.
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Die Durchführung der Prüfung kann auf ein für alle Platten mit unterschiedlich
angeordneten Leiterbahnen gültiges Verfahren gestützt werden. Die Leiterbahnen auf
einer Platte sind durch die Angaben der Koordinaten der Anfangsstellen, der Richtungsänderungsstellen
und der Endstellen eindeutig bestimmt. Anfangs- und Endstellen sind in der Regel
die Anschlußstellen.
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Es kommen auch Anschlußstellen im Zuge der Leiterbahn vor, deren Koordinaten
ebenfalls berücksichtigt werden. Die numerischen Daten der Koordinaten nebst ihrer
Zuordnung zu einer Leiterbahn lassen sich in einen nicht näher bezeichneten numerischen
Datenspeicher eingeben. Anschließend beginnt der Prüfvorgang, indem ein Träger zum
Rand der für die Aufnahme von Leiterbahnen vorgesehene Fläche auf der Platte bewegt
wird.
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Die Leiterbahnen, deren Koordinaten von Anschlußstellen mit der Koordinate
der Stellung des Trägers übereinstimmen, sind auf Grund der gespeicherten Daten
bekannt. Ausgehend von der Koordinate der Stellung des Trägers werden die einzelnen
von Kontakten des Trägers belegten Anschlußstellen der Reihe nach dem Prüfvorgang
unterworfen. Zur Prüfung auf Durchgangswiderstand der einer Anschlußstelle zugeordneten
Leiterbahn werden die Daten der Koordinaten der anderen Anschlußpunkte aus dem Speicher
abgerufen. Gemäß den Koordinatenwerten wird der zweite Träger in eine Stellung gefahren,in
der einer seiner Kontakte den ermittelten Anschlußpunkt berührt. Die Kontakte beider
Anschlußstellen werden sodann an die Prüfeinrichtung zur Kontrolle des Durchgangswiderstandes
angeschlossen. Anschließend erfolgt die Prüfung auf Isolation.
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Die durch ein Rastermaß bestimmten Punkte in der Umgebung einer Leiterbahn
werden daraufhin untersucht, ob ihnen gemäß den gespeicherten Daten eine Anschluß-
oder Richtungsänderungsstelle zugeordnet ist. Diese Prüfung geschieht in den verschiedenen
Koordinatenrichtungen bis eine Anschluß- oder Richtungsänderungsstelle festgestellt
ist. Handelt es sich um eine Richtungsänderungsstelle, so wird über deren zugeordnete
Leiterbahn eine
mit dieser verbundene Anschlußstelle ausgesucht.
Die Koordinaten der ermittelten Anschlußstelle dienen als Einstellwerte für den
zweiten Träger sowie des die Anschlußstelle berührenden Kontakts auf diesem Träger
Die mit den Anschlußstellen benachbarter Leiterbahnen elektrisch leitend verbundenen
Kontakte werden sodann an die Prüfeinrichtung zur Prüfung auf Isolation angeschlossen.
In einer bestimmten Stellung des ersten Trägers werden alle, von seinen Kontakten
beaufschlagte Anschlußstellen auf die obige Weise nacheinander geprüft. Nach Abschluß
dieser Prüfung wird der erste Träger-in eine neue Stellung gefahren und der Prüfvorgang
beginnt mit den in dieser Stellung von den Kontakten beaufschlagten Anschlußstellen
nach der gleichen Methode.
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Um die Prüfung auf Isolation zu beschleunigen, können zunächst die
einer Leiterbahn gemeinsamen Anschluß- oder Richtungsänderungsstellen in der Nachbarschaft
der vom Kontakt des ersten Trägers beaufschlagten Leiterbahn ermittelt und anschließend
eine Anschlußstelle für die Verschiebung des zweiten Trägers sowie die Prüfung ausgewählt
werden.
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Zweckmäßigerweise werden die oben angegebenen Verfahrensschritte als
Befehle eines Rechenmaschinenprogramms in eine speicherprogrammierbare Rechenmaschine
eingegeben, die das Einlesen der einer Platte zugehörigen Daten in ihren Speicher
sowie den Prüfvorgang steuert und die Prüfergebnisse auswertet.
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Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung zur Prüfung einer Platte 49 enthält
runde, scheibenförmige Tastsegmente 50, die auf der Oberfläche der Platte 49 anliegen.
Die Tastsegmente 50 weisen rechteckförmige Aussparungen 51 auf. Zwischen zwei Tastsegmenten
ist eine elektrisch isolierende Scheibe 52 angeordnet. Die Tastsegmente 50 und die
Scheiben 52 sind auf einer Welle 55 aufgereiht. Die Aussparungen 51 sind größer
als der Querschnitt der Welle 5). Die Tastsegmente lassen sich daher in senkrechter
Richtung zur Oberfläche der Platte verschieben. Auf den der Plattenoberfläche abgewandten
Seiten der Tastsegmente 50 liegen Blattfedern 54 an, die als elektrische Anschlüsse
für die Tastsegmente
50 dienen. Die Blattfedern 54 sind an einem
Rahmen 55 befestigt, der auch die Welle 53 trägt. Durch die Federwirkung der Blattfedern
54 werden die Segmente 50 gegen die Oberfläche der Platte 49 gedrückt. Eines der
Segmente 50 berührt gemäß der Fig. 3 eine auf der Platte 49 angebrachte Leiterbahn
56.
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Der Rahmen 55 ist parallel zur Oberfläche der Platte 49 verschiebbar.
Die für die Prüfung der Platte erforderliche zweite Anordnung eines Rahmens 55 und
der daran befestigten Elemente stimmt mit der beschriebenen Anordnung überein und
ist in der Fig. 3 nicht dargestellt.
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Die Einspannelemente für die Platte sowie die Antriebs- und Uberwachungselemente
für den Rahrnen.'sti;nmer, mit den entsprechenden Teilen gemäß Fig. 1 überein und
sind in Fig. 5 nicht gezeigt.